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2019-02-26 19:16:36蘇更林
百科知識 2019年3期 關鍵詞：污染
蘇更林
曾幾何時，塑料的發(fā)明為人類帶來了許多意外的驚喜。然而，現(xiàn)在有關塑料污染的報道不絕于耳。特別是近幾年來，海洋微塑料污染更是引起了全世界的關注。日益嚴峻的海洋塑料污染形勢，已經對近海生態(tài)系統(tǒng)構成了嚴重的威脅。中國科學家研制的可在海水中“消失”的綠色塑料，將為保護海洋生態(tài)環(huán)境做出應有的貢獻。
海洋何以成了“塑料世界”
占到地球表面面積71%的海洋，一向被認為是地球生命的搖籃。海洋生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣，直接關乎人類的命運。
在全球范圍內，每年大約有3億噸塑料被廢棄，每年流入海洋的塑料垃圾大約為800萬～1200萬噸。
海洋已經成為了塑料的“垃圾場”，而傳統(tǒng)塑料的降解又需要幾十年甚至幾百年的時間。
近些年來，大量塑料垃圾通過不同的途徑進入海洋，使得海洋幾乎成為一個“塑料世界”。除了肉眼可見的塑料之外，還有肉眼不可見的塑料，它們都是海洋塑料污染的元兇。
2018年，聯(lián)合國環(huán)境署首次聚焦一次性塑料污染問題，將世界環(huán)境日的主題定為“塑戰(zhàn)速決”。
為什么微塑料更可怕
那些肉眼不可見的塑料，通常被稱為“微塑料”。有科學家認為，微塑料要比肉眼可見的塑料危害更大。
關于微塑料的說法，來源于一位英國科學家2004年發(fā)表在《科學》雜志的一篇論文。目前科學界對微塑料的尺度界定尚未形成共識，但通常認為微塑料為粒徑小于5毫米的塑料顆粒。
為什么微塑料比大塊塑料更加可怕呢？原因在于以下幾方面：
微塑料在海洋中的擴散性更強，因此更容易分散于海洋生態(tài)系統(tǒng)。荷蘭科學家曾研究過太平洋塑料垃圾帶，發(fā)現(xiàn)在這些塑料當中，微塑料雖然只占到塑料總質量的8%，但是卻占到漂浮在此區(qū)域的塑料面積的94%。
微塑料在海洋中無處不在，并且具有很大的隱蔽性。2017年，我國“蛟龍”號載人潛水器從大洋深處4500米處帶回的海洋生物，在其體內竟也檢出了微塑料的成分。從近海到大洋，從海面到深海，都發(fā)現(xiàn)了微塑料的身影。
微塑料更容易進入到食物鏈，因此會對海洋生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重的影響。在海洋復雜的生態(tài)系統(tǒng)中，微塑料與海洋中的低營養(yǎng)級生物具有大體相近的密度和尺度，因此很容易被海洋生物誤食。微塑料一旦進入食物鏈，就會通過食物鏈的富集作用而危及到上一級生物。
分布在海面上的微塑料，通過對太陽光的遮擋與反射作用，往往會阻礙藻類對陽光的吸收，因而會抑制藻類的光合作用。同時，微塑料還會影響海洋生物的產卵量和繁殖能力。
海洋中也有“PM2.5”嗎
霧霾污染讓PM2.5成為“熱詞”，那么海洋中也有“PM2.5”嗎？如今，在海洋中廣泛分布的微塑料，就被人們稱為是海洋中的“PM2.5”。
人們這樣稱呼微塑料，倒也有幾分道理。微塑料的微小身材和五毒俱全，與造成大氣霧霾的元兇PM2.5十分相似。
微塑料的顆粒小，比表面積大，疏水性強，容易成為污染物的載體。除了本身的毒性之外，還更容易從環(huán)境中吸附化學毒物，也可以在表面上附著微生物等。微塑料在食物鏈中往往會對生物體產生物理、化學和生物等方面的危害。
比如，生物攝入微塑料之后，既無法被消化吸收，又不容易排出體外，其自身和附著毒性又會對食物鏈中的生物體產生直接或間接傷害。微塑料還有可能造成入侵物種以及病原微生物的傳播。
美國國家海洋和大氣管理局的海洋殘骸計劃總監(jiān)華萊士曾指出，丟棄在水中的塑料垃圾已危害到逾600種海洋生物，造成鯨魚、海龜、海豚、魚和海鳥受傷或死亡。
不過，目前對于微塑料的海洋環(huán)境行為、生態(tài)毒性及作用機制還缺乏清晰的認識，也沒有研究能直接證明海洋微塑料對人體產生危害。但是，沒有研究并不等于沒有危害。
微塑料在食物鏈的累積、釋放和污染，無疑會造成越來越大的影響。因此，研究海洋微塑料對海洋生態(tài)和環(huán)境的影響，以及對于海洋生物和人類的影響，就顯得十分迫切和重要。
海洋微塑料來自哪里
現(xiàn)在，海洋微塑料正在成為全球性的研究熱點，并成為與全球氣候變化、臭氧耗竭及海洋酸化并列的全球性環(huán)境問題之一。那么，微塑料來自何處呢？
海洋微塑料的來源具有多元化的特征，既有陸源方面的輸入，也有海源方面的輸入。海源方面的輸入包括濱海旅游業(yè)、船舶運輸業(yè)以及海上養(yǎng)殖捕撈業(yè)等方面的輸入。而陸源塑料垃圾的輸入是海洋中微塑料污染的主要來源，主要是人類在生產和生活中有意或者無意丟棄的塑料廢棄物等。
大塊塑料是微塑料的來源之一，但不是唯一來源。傳統(tǒng)的塑料很難降解，有的甚至需要幾百年的時間，因此大塊塑料的降解是非常緩慢的過程。
那么，大塊塑料是如何變成微塑料的呢？關于微塑料的產生，主要是大塊塑料在海水中受到了光照、風化以及洋流和生物群的作用而不斷地發(fā)生裂解的結果。
除了塑料垃圾之外，人類生活中常用的一些洗滌劑、生活護膚品以及工業(yè)原料等也含有大量的微塑料成分。這些微塑料成分隨污水排出進入陸海環(huán)境中，往往會隨著陸源垃圾輸入到海洋當中，并形成不同形狀的微塑料。
這些微塑料可以通過風力、河流、洋流等外力作用進行遠距離遷移，從而來到地球上的各個角落。在海洋中微塑料通常會存在于海水表面之下，主要呈現(xiàn)一種懸浮的狀態(tài)，人們把這種現(xiàn)象稱為“塑料湯”。
塑料替代離我們還有多遠
塑料污染已經讓海洋不堪重負，拯救海洋由此成為了全人類的共同呼聲。用可降解塑料替代傳統(tǒng)塑料無疑是一個具有戰(zhàn)略意義的路徑選擇。
可降解塑料并不是一個新概念，而是伴隨著“禁塑令”的推廣而應運而生的。但是，目前的可降解塑料大都是基于治理陸地白色污染而開發(fā)出來的，在土壤和堆肥中表現(xiàn)出良好的生物降解性能。
然而，由于海水的溫度很低，特異性的微生物種類和數(shù)量又都很少，不具備生物降解的條件，因此在海洋環(huán)境中單純依靠酶促水解反應來降解塑料是不可行的。
中國科學院物理化學研究所工程塑料研究中心根據海洋環(huán)境的特點，在國內率先開展了海“溶”材料的研發(fā)。
研發(fā)海“溶”塑料，需要先搞清楚海洋環(huán)境，然后才能選準突破口。與陸地環(huán)境相比，海洋環(huán)境的特點為富水、高鹽、高壓、低溫、流動、稀營養(yǎng)、少微生物。?！叭堋彼芰涎邪l(fā)更應當借助高鹽復雜水體環(huán)境中的非酶促水解反應來進行降解。
那么，什么是非酶促水解過程呢？非酶促水解過程是一個不需要生物酶幫助的化學水解過程。這就需要在生物降解塑料（如聚酯體系）中引入相應的非酶水解基團，這樣才能賦予材料在海水中進行非酶水解的功能。
研究團隊把非酶水解過程與生物降解過程結合起來，通過分子設計，并經過反復試驗，成功實現(xiàn)了材料在海水中的快速降解?，F(xiàn)在，他們研發(fā)的?！叭堋彼芰峡梢栽跀?shù)分鐘到幾百天內降解消失，最終分解為不會對環(huán)境產生危害的小分子。
未來，研究團隊還希望?！叭堋彼芰系慕到饽Ｊ侥軌驅崿F(xiàn)智能化。原來，海洋環(huán)境在不同的區(qū)域和時期是存在巨大差異的。要實現(xiàn)?！叭堋彼芰显诳煽氐闹芷趦韧耆到?，需要對其降解性能進行調控，從而滿足材料的使用性能和環(huán)境適應性。
遏制海洋塑料污染，需要全社會的共同努力。除了可降解塑料的研發(fā)之外，做好塑料廢棄物的回收和處理也是至關重要的。作為一個社會成員和消費者，應當盡量減少一次性塑料的使用，從而為海洋“減負”做一點貢獻！
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海洋何以成了“塑料世界”
占到地球表面面積71%的海洋，一向被認為是地球生命的搖籃。海洋生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣，直接關乎人類的命運。
在全球范圍內，每年大約有3億噸塑料被廢棄，每年流入海洋的塑料垃圾大約為800萬～1200萬噸。
海洋已經成為了塑料的“垃圾場”，而傳統(tǒng)塑料的降解又需要幾十年甚至幾百年的時間。
近些年來，大量塑料垃圾通過不同的途徑進入海洋，使得海洋幾乎成為一個“塑料世界”。除了肉眼可見的塑料之外，還有肉眼不可見的塑料，它們都是海洋塑料污染的元兇。
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為什么微塑料更可怕
那些肉眼不可見的塑料，通常被稱為“微塑料”。有科學家認為，微塑料要比肉眼可見的塑料危害更大。
關于微塑料的說法，來源于一位英國科學家2004年發(fā)表在《科學》雜志的一篇論文。目前科學界對微塑料的尺度界定尚未形成共識，但通常認為微塑料為粒徑小于5毫米的塑料顆粒。
為什么微塑料比大塊塑料更加可怕呢？原因在于以下幾方面：
微塑料在海洋中的擴散性更強，因此更容易分散于海洋生態(tài)系統(tǒng)。荷蘭科學家曾研究過太平洋塑料垃圾帶，發(fā)現(xiàn)在這些塑料當中，微塑料雖然只占到塑料總質量的8%，但是卻占到漂浮在此區(qū)域的塑料面積的94%。
微塑料在海洋中無處不在，并且具有很大的隱蔽性。2017年，我國“蛟龍”號載人潛水器從大洋深處4500米處帶回的海洋生物，在其體內竟也檢出了微塑料的成分。從近海到大洋，從海面到深海，都發(fā)現(xiàn)了微塑料的身影。
微塑料更容易進入到食物鏈，因此會對海洋生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重的影響。在海洋復雜的生態(tài)系統(tǒng)中，微塑料與海洋中的低營養(yǎng)級生物具有大體相近的密度和尺度，因此很容易被海洋生物誤食。微塑料一旦進入食物鏈，就會通過食物鏈的富集作用而危及到上一級生物。
分布在海面上的微塑料，通過對太陽光的遮擋與反射作用，往往會阻礙藻類對陽光的吸收，因而會抑制藻類的光合作用。同時，微塑料還會影響海洋生物的產卵量和繁殖能力。
海洋中也有“PM2.5”嗎
霧霾污染讓PM2.5成為“熱詞”，那么海洋中也有“PM2.5”嗎？如今，在海洋中廣泛分布的微塑料，就被人們稱為是海洋中的“PM2.5”。
人們這樣稱呼微塑料，倒也有幾分道理。微塑料的微小身材和五毒俱全，與造成大氣霧霾的元兇PM2.5十分相似。
微塑料的顆粒小，比表面積大，疏水性強，容易成為污染物的載體。除了本身的毒性之外，還更容易從環(huán)境中吸附化學毒物，也可以在表面上附著微生物等。微塑料在食物鏈中往往會對生物體產生物理、化學和生物等方面的危害。
比如，生物攝入微塑料之后，既無法被消化吸收，又不容易排出體外，其自身和附著毒性又會對食物鏈中的生物體產生直接或間接傷害。微塑料還有可能造成入侵物種以及病原微生物的傳播。
美國國家海洋和大氣管理局的海洋殘骸計劃總監(jiān)華萊士曾指出，丟棄在水中的塑料垃圾已危害到逾600種海洋生物，造成鯨魚、海龜、海豚、魚和海鳥受傷或死亡。
不過，目前對于微塑料的海洋環(huán)境行為、生態(tài)毒性及作用機制還缺乏清晰的認識，也沒有研究能直接證明海洋微塑料對人體產生危害。但是，沒有研究并不等于沒有危害。
微塑料在食物鏈的累積、釋放和污染，無疑會造成越來越大的影響。因此，研究海洋微塑料對海洋生態(tài)和環(huán)境的影響，以及對于海洋生物和人類的影響，就顯得十分迫切和重要。
海洋微塑料來自哪里
現(xiàn)在，海洋微塑料正在成為全球性的研究熱點，并成為與全球氣候變化、臭氧耗竭及海洋酸化并列的全球性環(huán)境問題之一。那么，微塑料來自何處呢？
海洋微塑料的來源具有多元化的特征，既有陸源方面的輸入，也有海源方面的輸入。海源方面的輸入包括濱海旅游業(yè)、船舶運輸業(yè)以及海上養(yǎng)殖捕撈業(yè)等方面的輸入。而陸源塑料垃圾的輸入是海洋中微塑料污染的主要來源，主要是人類在生產和生活中有意或者無意丟棄的塑料廢棄物等。
大塊塑料是微塑料的來源之一，但不是唯一來源。傳統(tǒng)的塑料很難降解，有的甚至需要幾百年的時間，因此大塊塑料的降解是非常緩慢的過程。
那么，大塊塑料是如何變成微塑料的呢？關于微塑料的產生，主要是大塊塑料在海水中受到了光照、風化以及洋流和生物群的作用而不斷地發(fā)生裂解的結果。
除了塑料垃圾之外，人類生活中常用的一些洗滌劑、生活護膚品以及工業(yè)原料等也含有大量的微塑料成分。這些微塑料成分隨污水排出進入陸海環(huán)境中，往往會隨著陸源垃圾輸入到海洋當中，并形成不同形狀的微塑料。
這些微塑料可以通過風力、河流、洋流等外力作用進行遠距離遷移，從而來到地球上的各個角落。在海洋中微塑料通常會存在于海水表面之下，主要呈現(xiàn)一種懸浮的狀態(tài)，人們把這種現(xiàn)象稱為“塑料湯”。
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然而，由于海水的溫度很低，特異性的微生物種類和數(shù)量又都很少，不具備生物降解的條件，因此在海洋環(huán)境中單純依靠酶促水解反應來降解塑料是不可行的。
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研究團隊把非酶水解過程與生物降解過程結合起來，通過分子設計，并經過反復試驗，成功實現(xiàn)了材料在海水中的快速降解?，F(xiàn)在，他們研發(fā)的?！叭堋彼芰峡梢栽跀?shù)分鐘到幾百天內降解消失，最終分解為不會對環(huán)境產生危害的小分子。
未來，研究團隊還希望?！叭堋彼芰系慕到饽Ｊ侥軌驅崿F(xiàn)智能化。原來，海洋環(huán)境在不同的區(qū)域和時期是存在巨大差異的。要實現(xiàn)?！叭堋彼芰显诳煽氐闹芷趦韧耆到?，需要對其降解性能進行調控，從而滿足材料的使用性能和環(huán)境適應性。
遏制海洋塑料污染，需要全社會的共同努力。除了可降解塑料的研發(fā)之外，做好塑料廢棄物的回收和處理也是至關重要的。作為一個社會成員和消費者，應當盡量減少一次性塑料的使用，從而為海洋“減負”做一點貢獻！
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