微小污染物的監測和管控

徐淑升 武江越 倪志鑫等

文章在總結微塑料、可吸入顆粒物以及有潛在危害的微小物質特征的基礎上，將其統歸為微小污染物，分析微小污染物危害和污染的機制、監測、防控政策、認知歷程的相似之處。以海洋微塑料監測為例，分析海洋微塑料的產生和影響機制，提出：建立微小污染物監測研究體系;開展微小污染物對生態系統影響的評估;建立前瞻性和長效支撐機制等管控建議。

關鍵詞：微小污染物;微塑料;可吸入顆粒物;監測;認知歷程

中圖分類號：P76 文獻標志碼：A 文章編號：1005-9857（2022）01-0060-05

0引言

近百年來，人為產生的非自然物質越來越多，這些物質或本身就體積微小，或因為不斷磨損而變小，并不斷擴散。隨著人類對微觀世界認識不斷加深，一些體積微小的物質陸續被定義為新型污染物。從石棉到微塑料，從煤礦粉塵到PM2.5，無不隨著人類認知程度加深逐漸被重視。然而，目前對這些微小物質污染的研究存在滯后性，未系統性考慮體積微小物質的污染研究和治理。這些微小物質污染機制是否存在相似性，在技術和管控方面有無借鑒，對處于不同認知階段的微小物質如何判斷其發展方向，開展此方面的研究具有重要意義。

1微小污染物的含義

本研究將有污染特性的微小物質定義為微小污染物，是指粒徑在5mm 以下、納米級以上、包括顆粒狀、纖維狀和片狀等形狀，多為人為活動而出現，不容易降解，能夠在空氣中飄浮或沉降，在水中懸浮或沉積，在土壤中散布，對人體或生態系統有確定的或潛在的傷害的物質（表1）。

2我國環境中常見的微小污染物

2.1微塑料

微塑料普遍被定義為直徑小于5mm 的塑料碎片和顆粒。目前，我國淡水、海水環境中均有微塑料檢出，且具有普遍性，土壤中也有微塑料檢出的報道。淡水水體中，以太湖和三峽水庫表層水微塑料豐度最高，上海城市河道沉積物微塑料豐度最高，經濟發達地區淡水環境微塑料污染程度較高。我國海洋微塑料污染與近年來國際同類調查相比，程度處于中等水平[1-2]。

2.2可吸入顆粒物

近年來可吸入顆粒物已成為我國許多城市的首要空氣污染物，常出現PM2.5大范圍污染連片發生的情況。根據研究，1998—2016 年中國PM2.5年均濃度總體上升，其中1998—2007 年增加較快，西部地區污染程度大大小于東部地區，南方比北方污染程度低，高濃度地區面積在1998—2004 年迅速擴大，之后略有減小并逐步趨于穩定[3-8]。

2.3石棉

國際癌癥研究組織（IARC）于1987年已宣布石棉是Ⅰ類致癌物，目前石棉制品已被許多國家禁用，含石棉材料污染的清除卻仍是工業界難題。我國鼓勵安全生產和使用健康危害相對較低的石棉類型，禁用危害嚴重的石棉類型。目前我國仍是石棉生產和消費大國，但由于在石棉環境保護、監測和管控方面規定不足，石棉的生產和污染問題仍然不容忽視。表現在生產行業環保設施缺失，開采和生產中造成的空氣污染，含石棉建筑廢棄材料的處理被忽視等[9]。

3微小污染物的特征分析

相同質量的微小污染物，體積越小表面積就越大，物理化學性質隨著體積和表面積的變化而發生改變，導致其在大體積狀態下無害，但是在微小狀態下會有害。微小污染物種類各異，但是其特征卻具有相似性。

3.1危害和污染的機制具有相似性

微小污染物的危害和污染的機制相似：①大多是由人為因素產生，是生產環節的副產品或消費后的廢棄物（例如，煤炭燃燒后產生的可吸入顆粒物）;少部分為自然因素或自然人文雙重因素產生（例如，海水受到擾動后含量過高的懸浮物）。②能夠吸附大量有毒有害物質，且在介質中停留時間長、輸送距離遠、影響范圍大。③粒徑小，可能進入生物器官或組織，誘發多種疾病。而且粒徑越小，能夠進入到生物器官或組織的部位就越深，危害越大。例如，10μm的可吸入顆粒物沉積在上呼吸道，2μm以下的可深入到細支氣管和肺泡，造成更大危害。④不易被發現。潛伏期長，危害顯現需要幾年甚至幾十年，發現和引起足夠重視需要一定時間，對當代和下一代產生的影響需要長時間的監測研究。⑤治理難度高，數量巨大，擴散影響范圍難以控制。

3.2監測研究方法和面臨的困難具有相似性

監測是微小污染物防控的基礎，目前其技術方法具有相似性，例如激光散射技術。監測都面臨粒徑越小或分類越細監測難度越大的問題。例如，監測海水懸浮物相對容易，如果再監測海水懸浮物中的微塑料，需要將其分離出來，監測難度增加。

3.3防控政策有相似性

防控雖然涉及各行各業各區域（涉及新材料生產、礦產開發等行業，大氣、土壤、礦區、廠房等區域），但是防控政策卻有相似性。一是源頭控制，尋找產生微小污染物的替代品，例如新能源車替代化石能源車，減少燃燒產生的PM2.5。二是污染遷移過程阻斷，例如避免垃圾隨意丟棄，阻斷塑料垃圾進入水體形成微塑料。三是污染末端處置，需要投入大量人力物力，例如使用空氣凈化器降低PM2.5。四是完善政策法規，加大執行力度，例如制定石棉防控規定。

3.4對微小污染物的認知歷程具有相似性

對微小污染物的認知歷程具有相似性（圖1），均是已經造成了一定程度的污染或人身傷害才被發現和重視，而不是在含量處于快速上升前，具有一定的滯后性。

4微小污染物海洋微塑料的監測管控

海洋是全世界微塑料垃圾的最終目的地，大量微塑料隨洋流輸運產生跨界污染，影響海洋生態系統和人類自身的健康安全，產生的問題在全球范圍內備受關注，作為新型污染物，其認知和發展歷程具有典型性，因此本研究將海洋微塑料作為典型的微小污染物監測管控的案例來研究討論。

4.1海洋微塑料產生和影響機制

自從塑料被發明以來，由于不能自然降解，塑料垃圾就一直在土壤、水體中累積，受物理作用影響，塑料顆粒不斷變小，形成次生微塑料，此外，一些工業原料是粒徑很小的初生微塑料（例如，用于去角質的化妝品原料塑料微珠），這些共同形成了環境中的微塑料（圖2）?，F有研究表明：從近岸到極地大洋，從表層海水至深海沉積物，從小型浮游動物到大型哺乳動物體內，普遍有微塑料檢出。

2019年聯合國環境署發布的第6期《全球環境展望》指出：微塑料數量增加和豐度上升對海洋生物及人類的健康具有潛在的不利影響，有可能危及公眾健康。目前科學界對海洋微塑料的研究尚不充分，對海洋生態系統及人類健康的影響程度尚不清晰，但食物鏈中各種海洋生物攝食微塑料卻早有記錄，其本身和吸附的有害物質可通過生物富集進入食物鏈頂端的人類體內，也可通過食用鹽積累在人體。

4.2海洋微塑料問題研究

與其他新型微小污染物相似，海洋微塑料監測與管控也經歷著相似的過程。

4.2.1發現問題，迅速升溫

2004年，英國的湯普森等人首次提出了“微塑料”的概念。在信息技術時代，知識傳播速度飛速，“微塑料”很快在政府和大眾層完成了從接受到重視的歷程。聯合國環境大會號召和倡議全球應對海洋塑料垃圾及微塑料污染問題。特別是在2015年，聯合國大會首腦會議審議通過了《2030年可持續發展議程》，提出17個可持續發展目標（SDGs），其中SDG14特別提到了海洋塑料污染的應對問題。2017年，G20漢堡峰會通過了“G20海洋垃圾行動計劃”，將海洋塑料垃圾與微塑料問題上升到全球治理層面，并涉及產業和貿易政策等方面。2019年，G20大阪峰會達成了“藍色海洋愿景”，倡議各成員國“力爭在2050年前實現海洋塑料垃圾向海零排放”。聯合國教科文組織政府間海洋科學委員會（UNESCO-IOC）、聯合國環境規劃署（UNEP）、北太平洋海洋科學組織（PICES）等國際組織，相繼召開了一系列國際會議或組織了工作組，探討海洋微塑料的應對與治理。

4.2.2熱點研究，方法矯正

近年來海洋微塑料研究成為學術熱點，國外部分學者，如Jambeck、Lebreton等利用錯誤模型，得出錯誤觀點，造成了中國與全球海洋環境持續惡化直接相關的不良印象，使得中國承受巨大的國際壓力[10-11]。中國學者通過實測數據和科學可信的模型估算結果，在國際知名學術期刊上刊發文章，指出國外部分學者文章中存在的數據錯誤。根據大量統計和實測數據，建立物質流模型，模型依據實測河流塑料垃圾量（塑料垃圾入海比例為26.80%，而Jemback未考慮垃圾處理回收，即假設塑料垃圾入海比例為100%），估算了中國入海塑料垃圾量，結果表明Jambeck等極大地高估了我國塑料入海量。2019年，中國學者依據2017年長江口及鄰近海域連續3個季節的懸浮微塑料的監測結果分析，在《Water Research》發表文章，結合模型估算長江口微塑料入海通量約為2.2萬t，駁斥了已有的“長江是全球輸運塑料垃圾入海量最大的河流”的錯誤觀點。另外，在國際會議上，中國學者與Jambeck溝通，指出其模型存在錯誤，Lebreton也已經把長江塑料垃圾入海年平均通量修正降至小于5萬t/a的水平。2021年，Lourens在《Science Advances》上發表文章，指出先前關于全球河流海洋塑料排放的研究主要是根據歐洲和北美河流收集的數據進行校準的，根據學者建議，最新研究納入了更多東南亞河流數據，以完善模型預測。結果表明：陸地面積和海岸線長度比值小且降水高的國家更可能排放海洋塑料，例如，馬來西亞的MPW（未經管理的塑料廢物）產量比中國少，然而到達海洋的卻比中國多，根據其模型估計，海洋塑料垃圾最大的貢獻國是菲律賓，其次是印度，再次是馬來西亞[12]?？梢?，國際上一直在針對上述通量問題進行研究，并在不斷修正模型結果。

4.2.3增強國際合作，邁向全球治理

未來，海洋微塑料污染研究需要各國拿出科學、可信、連續的監測數據，共同制訂標準，增強國際合作。由于海洋微塑料污染研究的技術方法體系并不成熟，其間某些學者的相關研究成果仍有可能出現入海塑料廢物和微塑料總量錯誤估算的情形，在國際政策制定時可能出現糾紛，目前仍處于研究的關鍵時期。

4.3中國政府在監測管控微塑料方面所做的努力

中國政府高度重視海洋垃圾和微塑料的治理，相關職能部門、高校發揮各自優勢，在各自領域開展微塑料研究和治理工作。① 加強監測研究。2007年中國正式啟動海洋垃圾的監測工作，2016年將海洋微塑料納入監測范圍，在中國重要河口入海口和港灣開展業務化連續監測，是目前世界唯一一個開展業務化監測的國家。此外，一些高校也成立了微塑料研究所，開展微塑料監測研究。②源頭控制。對塑料制品的生產、銷售和使用實行管控，加強塑料替代物使用，并推廣使用非塑制品和可降解購物袋、可降解地膜等。③污染遷移過程阻斷。避免垃圾隨意丟棄，回收利用和處置塑料廢棄物，禁止隨意堆放、傾倒塑料垃圾，規范廢舊漁網漁具回收處置。④污染末端處置。開展垃圾清理、港灣塑料垃圾清理、清潔海灘等行動。⑤ 加強監管，提高公眾生態環保意識，積極引導公眾減塑限塑。目前，我國海洋微塑料研究處于國際并跑水平[13]，但是與PM10、PM2.5等微小污染物相比，在監測體系、技術規范、防治規定等方面還有差距。

5建議

雖然微小污染物種類多樣，但對其認知、監測管控均有相似性，因此筆者提出以下建議。

（1）建立微小污染物監測研究體系，將大氣監測、海洋監測、水文水質監測、土壤監測、礦山監測和醫學特定人群監測等綜合考慮，促進監測技術、標準的交流（圖3）。例如，借鑒PM10、PM2.5污染分類評級標準，建立微塑料污染分類評級體系;加強監測采樣分析設備和技術人員統籌，開展各地區各部門監測數據質量分析;借鑒中國煤礦塵肺病治療基金會，對危害嚴重的微小污染物造成的損傷進行分級救助;加強微小污染物對健康影響的醫學研究，對密集接觸的重點人群加強醫學監測，發展預防和治療技術;共同做好宣傳工作，樹立公眾對微小污染物危害的總體意識;與跨境河流沿岸國、跨境風沙影響國、洋流影響沿岸國一起，共同做好防范和治理。

（2）開展微小污染物對生態系統影響的評估。目前，微小污染物受重視的程度與其對人身健康造成的已知傷害成正比，但是，應認識到：地球生態系統健康與人類健康同等重要。地球生態系統健康是人類生存的基礎，生態系統的生物多樣性也為人類解決污染危害提供資源和靈感。例如，一些超級細菌能夠分解難降解物質，為海洋微塑料的治理提供一種思路。因此，應開展微小污染物對典型生態系統影響的評估，降低其對生物多樣性的潛在危害。

（3）建立前瞻性、長效支撐的機制。隨著人類利用新材料的種類不斷增多，未來很可能發現新型微小污染物，應做好已大規模使用且能產生微小污染物的材料的全生命周期研究、掌握規律，對有潛在污染風險的新型材料在大規模使用前充分論證，做好前瞻性工作，防止出現第二個“微塑料”污染物。例如納米二氧化鈦、碳納米管、納米鐵粉等廣泛應用的材料，隨著暴露劑量的升高，均有一定程度的生物毒性[14]。此外，還應建立長效支撐機制，以獲取有價值的連續監測數據。