海洋生態系統中的微塑料研究現狀及在漁業生產中的防控措施

賀加貝 趙 強 楊國華 王 鶴 常婧婷 王力勇

(1.煙臺市海洋經濟研究院，山東 煙臺 264003；2.煙臺高新技術產業開發區農業農村發展局，山東 煙臺 264114；3.環翠區海洋與漁業研究所，山東 威海 264200)

塑料是以單體為原料，通過加聚或聚合反應形成的高分子化合物，其制品具加工性好、輕質高強、耐腐蝕等優點，在工農業生產和日常生活中有廣泛應用。但是，多數塑料產品回收率低且難以分解，廢棄塑料帶來的“白色污染”日益嚴重，嚴重制約了社會發展和生態文明建設。隨著對海洋開發利用的逐漸深入，塑料產品對海岸帶的污染及治理成為海洋生態文明建設的重要課題。據估計，全球的塑料產品約有1/10最終進入了海洋，這些塑料產品在機械作用、化學分解、生物降解、光氧化降解等過程的共同作用下，逐漸碎化成更小的顆粒——“微塑料”。大量證據顯示，微塑料對海洋環境的影響可能成為一個長久困擾海洋可持續發展的問題，因為從大型塑料產品分解形成微塑料的過程較快，而微塑料的降解礦化過程卻極為緩慢，預測其生命周期為幾百到幾千年。本文剖析海洋生態系統中微塑料的來源及危害，提出減少漁業生產中微塑料產生的應對措施，以期降低其對海洋生態文明建設的威脅，促進漁業持續健康穩定發展。

微塑料的概念于2004年在《科學》雜志上首次被定義，即小于5毫米的塑料碎片或者顆粒，但也有研究采用1毫米的上限閾值對其界定。目前，較為普遍被接受的微塑料定義為直徑小于5毫米的塑料顆粒。中國國家海洋局近幾年公布的《中國海洋生態環境狀況公報》也均采用“直徑小于5毫米的塑料碎片或者顆粒”這一定義開展相關調查研究。

目前，微塑料缺乏一個公認的統計方法或分類標準，本文根據微塑料的成因及組成材料對其進行了分類。

根據成因可分為：初生微塑料和次生微塑料。初生微塑料是指人造的粒徑小于5毫米的塑料產品，如牙膏、發膠、潔面乳和空氣清新劑中的塑料微粒。這類微塑料即便在污水處理系統中也很難被分離過濾，通常被直接排放入海。次生微塑料是指由大型的塑料垃圾經過物理、化學和微生物等作用分解形成的塑料微粒，這類微塑料是海洋生態系統中最常見的類型。

根據組成材料可分為：聚乙烯微塑料、聚丙烯微塑料、聚氯乙烯微塑料、聚苯乙烯微塑料、ABS微塑料、尼龍微塑料和其他微塑料，其類型之多，基本囊括了我們生產生活中常見的所有塑料材料。

一、微塑料的來源

作為海洋生態系統中豐度最高的塑料污染，微塑料的來源總體可歸納為三類，即陸源輸入、海源輸入和海岸帶輸入。

1.陸源輸入 陸源輸入是海洋中微塑料的主要來源，具體可分為三種形式的輸入。一是初生微塑料直接輸入。因初生微塑料粒徑小，無法被污水處理系統濾除，故絕大多數的初生微塑料都是通過陸源直接輸入而來；二是大型塑料垃圾入海降解。大型塑料入海后經波浪拍打、化學分解、微生物降解、光降解等多種合力作用，降解碎化成微塑料；三是陸源次生微塑料輸入。陸地上的大型塑料分解成微塑料后，可以隨著風力遷移或雨水沖刷，從陸地進入地表水，最終進入海洋。

2.海源輸入 隨著對海洋開發利用的逐漸深入，海上作業引入的塑料垃圾在海洋微塑料來源中也占據了相當比例。這主要包括海上作業產生和洋流擴散兩方面。一方面，船只上生活污水的排放、船只的破損以及海上油井平臺作業過程均可直接產生微塑料，使其成為海岸環境中微塑料污染的重要來源；另一方面，人工海上作業引入的塑料垃圾進入水體后，也會逐漸降解成微塑料，比陸源輸入大型塑料垃圾轉化更為直接。

另外，在洋流、潮汐及風力的共同作用下，海洋中的微塑料會發生遷移，卡朋特等人1972年在遠離海岸的大西洋表層海水中就曾發現過微塑料。其中，環流對微塑料在海洋環境中的再分配影響最大。研究表明，副熱帶環流海區是微塑料的聚集區，由于環流的影響，現已形成世界大洋5大渦旋塑料垃圾聚集區。

3.海岸帶輸入 海岸帶作為陸地與海洋的媒介，是受人類活動影響較大的區域，其微塑料的含量也相對較高。例如海岸帶附近的拆船廠，沉積物中微塑料豐度達到81毫克/千克。岸邊海灘的塑料垃圾堆、淺海養殖區的泡沫浮筒等裝置，分解形成的微塑料在河流、季風等作用下，成為海洋生態系統中微塑料的另一重要來源之一。

二、微塑料的危害

微塑料對海洋生態系統的破壞是多方面因素共同作用的結果，根據已有研究成果，可將危害分為物理危害、化學危害和生物危害三個方面。

1.物理危害 研究表明，微米尺寸的微塑料易被攝入也易被排出，但較大的微塑料顆粒則可能滯留于某些生物體的消化道內造成物理損傷，或阻塞其攝食輔助器官及消化道產生偽飽腹感，造成動物攝食效率降低、營養吸收減少、能量缺乏甚至死亡。微塑料顆粒在不同水層及底質的大量存在也影響光的傳播及水中物質交換，干擾浮游動植物、底棲動物等生物的正常生長。

2.化學危害

(1)微塑料自身毒性。塑料產品在制造過程中會添加一些持久性有毒污染物，如增塑劑等。這些添加劑自身具有毒性或潛在的生物蓄積性，可隨攝食、呼吸等生物過程被吸收積累，進入海洋生物鏈，部分作為食物進入人體，產生生物化學毒性效應。另一方面，納米尺寸的微塑料進入生物體內后，可以穿過細胞膜進入周邊組織，并通過循環系統在生物體內擴散，產生細胞和分子層面上的毒性效應。塑料產品成分復雜，不同的組成成分，毒性也不盡相同。有實驗指出，采集海洋中風化降解的塑料產品制備瀝出液，濃度為38%的塑料瀝出液即可引起橈足類動物產生急性中毒癥狀。

(2)微塑料作為毒性物質載體。微塑料對海洋生態系統的化學危害主要體現在作為毒性物質載體，吸附持久性有機污染物(POPS)及重金屬等帶來復合化學污染方面。POPS及重金屬等污染物由于毒性高、存續時間長、生物富集性等特點一直都是生態學研究的熱點，微塑料表面富集的污染物常見的有多氯聯苯(PCBs)、二氯聯苯二氯乙烯(DDE)、二氯二苯三氯乙烷(DDT)、氯丹、汞、鉛、鋅等。這些物質大多是疏水性物質，主要擴散在表層海水和沉積物中，不易聚集，而微塑料的存在可使上述毒性物質相對富集，形成毒性物質團，被生物體攝食后，這些污染物可在海洋生物鏈中逐級放大，最終影響人體健康。

3.生物危害 微塑料的生物危害主要體現在其作為生物載體上。微塑料由于具有較大的比表面積，是浮游動植物及微生物等的良好棲息、繁殖場所，其表面極易被生物膜覆蓋。這些附著的微生物或蟲卵等會隨著微塑料一起遷移到其他海域，當遷移到條件適宜水域形成優勢種時，就會對當地的生物種群產生威脅，造成生物入侵；當水生動物疫病暴發時，一部分有害微生物(例如病原菌、病毒等)也會通過這種途徑擴散到非疫區，對疫區的隔離造成困難，擴大水生動物疫病傳播范圍。

三、漁業生產中微塑料的產生及防控措施

對整個海洋生態系統來說，漁業生產過程產生的微塑料占比較少。但在養殖密集區，養殖過程產生的微塑料卻占比很大，且這部分海區相比其他自然海區的微塑料能更加直接地影響人類的生活甚至身體健康。現基于微塑料的研究及筆者所掌握的部分水產養殖現狀，提出切實有效的降低漁業生產過程微塑料產生的防控措施。

1.合理拓展養殖空間 河口地區由于有機質含量豐富，浮游動植物等餌料生物繁衍旺盛，人工養殖生物生長速度快，一直是某些廣鹽性養殖品種的首選養殖區。但是，河口地區受人類活動影響大，微塑料豐度明顯高于其他海區，這誘發了養殖產量與養殖質量之間的矛盾。雖然目前微塑料本身對人體健康的威脅尚無定論，但微塑料作為載體，富集的POPS、有害微生物、重金屬等會隨食物鏈進入人體，進而影響人體健康。深遠海海域水交換率高，受陸源污染影響小，合理向深遠海拓展養殖空間能有效減少微塑料等污染物在養殖生物體內的富集，產出綠色健康的水產品，為人類提供更多更優質的海源營養。

2.探索開發養殖新品 深海養殖固然能有效減少微塑料等污染物對養殖水產品的影響，但其對養殖品種要求較高，探索養殖新品是開拓養殖場址的先決條件。深海養殖水產品種應具備體形大、生長快、餌料來源廣泛、市場需求大等特點。與近海養殖相比，深遠海海水養殖在水文水質條件、適應生物和氣候等方面具有特殊性。雖然我國海洋生物種類眾多，但適宜深海養殖的種類較少，且在之前的養殖過程中，沒有對現有品種進行選育或篩選，出現養殖效果不佳、存活率低的情況。因此，開發適宜深遠海養殖的漁業新品種是擴展養殖海域必須首先要解決的問題。我國海域遼闊，各地生境相差很大，在進行養殖品種的選擇及苗種培育過程中要因地制宜，注重苗種品質，為養殖場址拓展及養殖模式的更新奠定基礎。

3.升級換代養殖設備 因泡沫塑料等化學發泡物質價格低廉，在目前國內的漁業生產中被大量用作浮體材料。一方面，這些傳統材料對抗風浪的能力低，臺風等惡劣天氣往往對其造成毀滅性打擊，造成巨大的經濟損失；另一方面，因其重量輕、多孔、壽命短，回收價值低等特性，使泡沫塑料成為產生微塑料的主要來源。國際上，并未出現革命性、與現有技術有本質不同的新型環保塑料浮球。國際通用的做法為：通過用無毒、耐久的塑料外殼(如PE材質)將內膽中的泡沫塑料完全覆蓋，并在表面涂刷防風化涂層，最大化減少泡沫塑料暴露在水中的可能性，以預防海洋被泡沫塑料污染。此外，也有日本廠家將塑料浮體內膽替換為玻璃等材料，杜絕漁業中泡沫塑料的使用。國內的漁業生產可參考國外案例，將耐久度低的泡沫塑料更換為橡膠浮體或加裝耐久塑料保護罩，以降低漁業生產中微塑料的產生。

4.科學調整養殖模式 目前，近海增養殖最常見養殖模式是浮筏式養殖和小網箱養殖，因二者構建成本低、操作簡單，通常在適宜海區成片養殖，養殖密度極大，但這兩種模式均大量使用塑料制品作為圍網或浮力材料，不可避免地為海洋生態系統引入微塑料，給海洋生態帶來威脅。海洋牧場及深水大網箱等生產模式抗風險能力強、對塑料產品的依賴性相對較低，對海洋生態系統的恢復及重塑都有很好的效果。且此類生產模式還可與休閑漁業相結合，從供給側角度提升水產品質量。因此，將養殖模式調整到海洋牧場及深水大網箱這一類生態友好型模式不但能有效減少漁業生產中微塑料的產生，對漁業生產的轉型升級也有明顯的促進作用。