丘舒晴，黃國(guó)勇，應(yīng)光國(guó)，方貴楨，謝凌天

華南師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院；廣東省化學(xué)品污染與環(huán)境安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；環(huán)境理論化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510006

塑料已成為全球使用最廣泛的材料之一，自1950年以來(lái)，生產(chǎn)量平均每年增長(zhǎng)約9%[1]。塑料制品的使用量逐年增長(zhǎng)，造成輸入海洋的塑料也逐年增多，僅2010年全球192個(gè)沿海國(guó)家就向海洋輸入了約400萬(wàn)～1 270萬(wàn)t塑料垃圾[2]，每年對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)130億美元[3-4]。這些塑料垃圾在海洋環(huán)境中至少需要幾十年的時(shí)間才能完全降解[5]，在一定程度上會(huì)影響海洋生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和服務(wù)功能等[6-7]，進(jìn)而危害人類健康和福祉。

近年來(lái)，為了應(yīng)對(duì)海洋塑料污染問(wèn)題，各國(guó)頒布了許多法案。日本2009年通過(guò)了《促進(jìn)海洋垃圾處置法》(LPMLD)，美國(guó)2006年通過(guò)了《海洋垃圾研究、預(yù)防和減少法案》(MDRPRA)[8]。我國(guó)作為發(fā)展中的大國(guó)，在國(guó)際社會(huì)中承擔(dān)越來(lái)越多的責(zé)任，需要更加完善的治理體系來(lái)解決塑料污染問(wèn)題。2019年9月10日，中央全面深化改革委員會(huì)第十次會(huì)議指出，要以國(guó)家之力，第2次發(fā)起人類歷史上最大規(guī)模的應(yīng)對(duì)塑料污染物的國(guó)家行動(dòng)。

目前，海洋塑料污染問(wèn)題的研究對(duì)象主要是微塑料和塑料垃圾。塑料垃圾大小的界定范圍為直徑>5 mm或>25 mm[9-10]，它能夠經(jīng)過(guò)物理、化學(xué)和生物等過(guò)程分裂形成直徑更小的塑料，如部分微塑料[11-13]。微塑料作為一種新型污染物已受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注[14-15]，但作為源頭的塑料垃圾卻未受到深入的研究和全面的認(rèn)知，且我國(guó)有關(guān)海洋塑料垃圾的研究綜述還相對(duì)缺乏。因此，本文基于海洋塑料垃圾的研究進(jìn)展，綜述了其來(lái)源與分布、降解、添加劑浸出、附著海洋生物和吸附污染物等環(huán)境行為，以及其生物效應(yīng)(纏繞海洋生物和被海洋生物攝食)，并展望了未來(lái)的研究方向，旨在為今后海洋塑料垃圾的地球化學(xué)行為研究和污染防治技術(shù)提供有價(jià)值的參考。

1 塑料垃圾的環(huán)境行為(Environmental behaviors of plastic litter)

1.1 來(lái)源與分布

海洋塑料垃圾主要有2種來(lái)源，陸上來(lái)源和海上來(lái)源，其中，陸源塑料占海洋總塑料的80%[16]。陸源塑料主要包括街道垃圾、丟棄物、各種包裝袋(含塑料袋)、塑料薄膜和生產(chǎn)廢物等[17]，經(jīng)風(fēng)或河流運(yùn)輸?shù)胶Ｑ笾?。河流是主要運(yùn)輸途徑，每年運(yùn)輸115萬(wàn)～241萬(wàn)t塑料廢物，74%以上的排放量發(fā)生在5—10月之間，而全球污染最嚴(yán)重的20條河流主要集中在亞洲，占67%[18]。另外，也有數(shù)據(jù)表明，全球主要有10條河流向海洋輸送88%～94%的塑料垃圾，其中，我國(guó)的長(zhǎng)江、黃河、海河、珠江和湄公河(中國(guó)部分)分別每年負(fù)載69 282、9 561、7 515、4 823和3 330 t[19]。海源塑料源于各種海上活動(dòng)，如商業(yè)、娛樂(lè)休閑業(yè)、漁業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)等[17]，其中，捕撈活動(dòng)可能是主要污染源頭[20]，海灘上發(fā)現(xiàn)的塑料制品數(shù)量與商業(yè)捕魚(yú)水平也呈顯著相關(guān)關(guān)系[21]。海源塑料垃圾主要是一些船只殘骸、繩索、漁具和漁網(wǎng)等，它們或有意或無(wú)意地被直接遺棄于海洋中[17]。據(jù)估計(jì)，每年有64萬(wàn)t廢棄漁具被丟棄在海洋中，約占海洋垃圾總量的10%[22]。另外，由于海洋塑料回收率低于陸地，塑料垃圾在海浪的作用下會(huì)被沖刷到海灘上[23-24]，造成污染物的轉(zhuǎn)移。

進(jìn)入海洋中的塑料垃圾，可能分布在所有海洋的所有深度中[25]。但由于海洋所處位置不同，塑料垃圾通常積聚在北半球，在封閉和半封閉的海域密度最高，偏遠(yuǎn)島嶼的海岸和大陸架海床的密度較低，深海和南冰洋的密度最低，平均密度為0.02～0.03 個(gè)·km-2[26]。Eriksen等[27]對(duì)世界海洋的塑料垃圾分布情況進(jìn)行野外調(diào)查，并構(gòu)建了模型，結(jié)果表明，世界上幾乎所有海洋都受不同程度的污染，且呈現(xiàn)出北半球海域的污染程度比南半球海域嚴(yán)重的現(xiàn)象。

另外，塑料自身的密度也會(huì)影響其分布狀況。對(duì)于低密度的塑料，如低密度聚乙烯(0.89～0.93 g·cm-3)、高密度聚乙烯(0.94～0.98 g·cm-3)和聚丙烯(0.83～0.92 g·cm-3)等，在海洋中上??；而高密度塑料聚苯乙烯(1.04～1.1 g·cm-3)和聚氯乙烯(1.16～1.58 g·cm-3)則易于下沉[14]。但漂浮的塑料垃圾被水淹沒(méi)或表面聚集過(guò)多附生菌后會(huì)沉降[26]，因此，到達(dá)海底的塑料碎片數(shù)量可能比漂浮在海面的更多[28]，然而受研究難度和成本的限制，有關(guān)海底塑料碎片的性質(zhì)和豐富度等的研究遠(yuǎn)少于海面[26]。另外，河流流量的季節(jié)性變化和其他因素如水流強(qiáng)度、涌流、風(fēng)和上升流等都會(huì)影響塑料垃圾的分布[26,29]，那么其在海洋中分布的時(shí)間性和空間性就難以確定。因此，調(diào)查塑料垃圾在全球海洋中的分布情況仍存在很大的困難性和不確定性，還需要對(duì)其進(jìn)行大規(guī)模和長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)控。

1.2 降解

塑料降解，是指聚合物的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致分子量下降，從而破壞塑料的機(jī)械完整性[30]。但在降解初始階段，塑料在表面積或重量沒(méi)有任何明顯減少的情況下，抗拉強(qiáng)度會(huì)降低，表面會(huì)存在微裂紋、凹坑和凹槽等現(xiàn)象[31-32]。另外，塑料在環(huán)境中可通過(guò)非生物和生物等途徑降解，其中，非生物降解途徑包括光氧化降解、熱降解、臭氧誘導(dǎo)降解、機(jī)械化學(xué)降解和催化降解等[30]。但由于聚合物具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，塑料降解通常需要耗費(fèi)數(shù)十年到數(shù)百年的時(shí)間[33]。

傳統(tǒng)塑料難以降解且降解時(shí)間長(zhǎng)，為了解決這一難題，現(xiàn)市場(chǎng)上出現(xiàn)了可生物降解和可堆肥等新型塑料。在海洋環(huán)境中，可堆肥塑料僅需16～24周的時(shí)間完成降解[32]，但在海洋生物體內(nèi)，新型塑料并沒(méi)有體現(xiàn)它的降解效率。Müller等[37]的研究表明，可降解塑料袋在綠海龜腸胃提取液49 d后質(zhì)量只損失了3%～9%，降解速率比在工業(yè)堆肥情況(49 d內(nèi)降解100%)下要慢得多。由此可見(jiàn)，新型可降解塑料一旦被海洋生物攝食，可能由于無(wú)法被消化而堵塞于胃腸道中。盡管如此，實(shí)現(xiàn)塑料高效降解仍然是最終目標(biāo)。

塑料降解一方面能減輕環(huán)境壓力，另一方面可能也會(huì)產(chǎn)生新的環(huán)境問(wèn)題。從微塑料的相關(guān)研究得知，海洋中老化(光氧化降解)后的微塑料耐高溫性下降，吸附重金屬的能力增強(qiáng)，添加劑和顏料的浸出率增加[38-39]。而目前有關(guān)海洋塑料垃圾降解過(guò)程中環(huán)境行為和毒性效應(yīng)的變化研究極少，是否與老化后的微塑料具有相似性也不得而知，未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)方面的研究。

1.3 浸出物

塑料制品中含有大量的添加劑，它們被添加到塑料中以改善其性能或功能，常見(jiàn)的有增塑劑、抗氧化劑、紫外吸收劑、表面活性劑、阻燃劑、著色劑和熒光增白劑等[40]。使用量較多的有增塑劑、填充劑、強(qiáng)化劑和阻燃劑等，用量最高可占塑料重量的70%、50%、30%和25%[41]。對(duì)于某一特定類型的添加劑，其濃度隨塑料產(chǎn)品的要求不同而不同，例如溴化阻燃劑中，六溴環(huán)十二烷添加到聚苯乙烯泡沫中的量為0.8%～4%，而多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)添加到聚烯烴材質(zhì)塑料的量為5%～8%[42]。

一些塑料添加劑可能具有氧化應(yīng)激性、細(xì)胞毒性、神經(jīng)毒性、生殖毒性、生長(zhǎng)發(fā)育毒性和內(nèi)分泌干擾作用等[43-44]。不同的物質(zhì)可能具有相似的毒性效應(yīng)，如內(nèi)分泌干擾物鄰苯二甲酸酯、雙酚A(BPA)[45]和壬基酚(NP)[46]等，這些物質(zhì)進(jìn)入海洋生物體內(nèi)會(huì)影響內(nèi)分泌系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，影響生殖、新陳代謝和造成肥胖等[47]。某些化合物的毒性效應(yīng)往往不止一種，如內(nèi)分泌干擾物鄰苯二甲酸二甲酯，能抑制紅細(xì)胞的抗氧化和免疫能力[48]；BPA可以改變所積累的組織的基因表達(dá)和表觀遺傳標(biāo)記，在生殖細(xì)胞中，它可能會(huì)導(dǎo)致染色體排列中斷，促進(jìn)胚胎非整倍體百分比的增加[49]；有機(jī)磷阻燃劑磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯能改變代謝酶的活性而影響生長(zhǎng)發(fā)育，影響性激素的分泌而損害生殖能力，影響化學(xué)突觸而具有神經(jīng)毒性，影響與肝細(xì)胞周期、DNA修復(fù)和凋亡相關(guān)的基因調(diào)控而導(dǎo)致肝毒性[50]。

塑料添加劑不僅具有生態(tài)毒性，且不受化學(xué)約束易從塑料制品中浸出，已有研究表明，在海洋環(huán)境和生物體內(nèi)均檢測(cè)到添加劑的浸出痕跡[51]。不同的理化條件可能對(duì)添加劑的浸出影響不同，因此，總結(jié)了不同的塑料制品在不同條件下添加劑的浸出情況(表1)。從表1可知，不同的溶液介質(zhì)對(duì)塑料添加劑浸出的種類和量的影響可能不同；海洋環(huán)境中的鹽度、紫外輻射和湍流以及海洋動(dòng)物體內(nèi)的油脂和胃液成分可能是影響添加劑浸出的因素。由于缺乏數(shù)據(jù)，目前還無(wú)法建立起添加劑浸出情況與影響因素間的聯(lián)系，且由于大多浸出實(shí)驗(yàn)只關(guān)注目標(biāo)化合物，對(duì)于非目標(biāo)化合物和未知毒性的化合物的了解還相對(duì)欠缺。另外，由于塑料垃圾的組成成分和所處的海洋環(huán)境都十分復(fù)雜，未來(lái)還需要更加深入的研究來(lái)全面了解添加劑的浸出情況。

表1 塑料添加劑的浸出及其影響因素Table 1 Leaching of plastic additives and its influencing factors

1.4 附著物

由于海洋上漂浮的塑料碎片移動(dòng)速度緩慢、滯留時(shí)間長(zhǎng)，擱淺模式有別于其他物質(zhì)碎片，塑料垃圾于是成為了體積較小的海洋生物的理想附著載體[57-59]，某些物種還能隨其漂浮至其他地方成為外來(lái)種甚至是入侵種。據(jù)報(bào)道，美國(guó)海域的軟體動(dòng)物能夠附著在塑料垃圾上跨越大西洋漂流至英國(guó)海域[60]；在地中海地區(qū)，超過(guò)80%的外來(lái)物種都是借助漂浮的塑料碎片到達(dá)，它們甚至可能利用這種載體進(jìn)一步擴(kuò)散至其他海域[61]；而在坎塔布里亞海岸的22個(gè)海灘上，17個(gè)物種附著在塑料瓶或漁具上，其中3個(gè)是入侵種[62]。

目前，大量文獻(xiàn)已經(jīng)報(bào)道了塑料垃圾能夠運(yùn)載外來(lái)物種，但都只進(jìn)行了記錄，并未建立起附著在塑料上的外來(lái)物種與它們到達(dá)新海域的難易程度、在新海域上的存活能力、繁殖能力和種群定居情況等的聯(lián)系，并且很少關(guān)注這些外來(lái)物種對(duì)新到達(dá)的海域和本地物種產(chǎn)生何種影響和影響程度等等，因此，未來(lái)的研究應(yīng)該著重關(guān)注借助塑料遷移到新海域的外來(lái)物種以及它們所產(chǎn)生的生態(tài)影響等[63-65]。

在實(shí)驗(yàn)中，我們將事先錄好的鐵路監(jiān)控視頻，作為輸入圖像導(dǎo)入到關(guān)鍵幀提取器，通過(guò)SIFT特征提取和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度特征提取，自動(dòng)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和權(quán)重，實(shí)現(xiàn)基于深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)檢測(cè)提取視頻圖像關(guān)鍵幀，提取出視頻的關(guān)鍵幀圖像如圖4所示。

1.5 吸附物

塑料除了作為海洋生物的載體，還能吸附一些具有持久性、生物富集性的污染物，如氯苯乙烷(DDT)、多氯聯(lián)苯(PCBs)、二噁英以及重金屬等[66-67]。Gómez等[68]調(diào)查智利中部康塞普西翁灣的海灘時(shí)發(fā)現(xiàn)，塑料垃圾吸附的7種PCBs的含量在2017年春季期間為0.9～93 ng·g-1，2018年夏季為0.3～4.5 ng·g-1，并且只在夏季發(fā)現(xiàn)了DDT，濃度范圍為1～111 ng·g-1，這表明塑料垃圾吸附化合物可能具有時(shí)間差異性。另外，在日本Ookushi海灘的塑料垃圾上檢測(cè)到了鉻、鎘、錫、銻和鉛等重金屬，其中，鉛含量為(313±247) g，而吸附在塑料表面上的鉛每年向海灘釋放的量為(0.6±0.6) g[69]，這意味著塑料垃圾不僅從環(huán)境中吸附有毒有害物質(zhì)，還能作為向環(huán)境釋放這些物質(zhì)的介質(zhì)之一。

從目前有關(guān)微塑料吸附機(jī)制的研究可知，影響吸附的因素主要包括吸附物的疏水性；塑料聚合物的結(jié)構(gòu)特征，如結(jié)晶度和聚合物鏈之間的距離；環(huán)境條件，如風(fēng)化、光老化、pH、鹽度、溫度和溶解有機(jī)質(zhì)等[70-71]。但微塑料的吸附機(jī)制是否適用于塑料垃圾仍有待深入探究。目前已證實(shí)塑料垃圾吸附量的多少受季節(jié)、地區(qū)和經(jīng)濟(jì)水平等因素的影響[72]，但關(guān)于機(jī)理問(wèn)題仍需要借鑒微塑料的相關(guān)研究進(jìn)行探索和論證。

2 塑料垃圾的生物效應(yīng)(Biological effects of plastic litter)

塑料垃圾在海洋中能夠纏繞海洋動(dòng)物和被海洋動(dòng)物攝食。通過(guò)主題“marine plastic entanglement/ingestion”檢索Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)并統(tǒng)計(jì)文獻(xiàn)數(shù)量發(fā)現(xiàn)，已有大量文獻(xiàn)報(bào)道了不同海洋和不同國(guó)家所管轄的海域存在海洋塑料垃圾纏繞海洋動(dòng)物和被海洋動(dòng)物攝食的情況(圖1)，其中,太平洋、大西洋和地中海的報(bào)道頻率較高，這可能從側(cè)面反映出這些海域的塑料垃圾污染情況較為嚴(yán)重。而對(duì)于報(bào)道較少或未被報(bào)道的海域，也可能存在塑料污染較為嚴(yán)重的現(xiàn)象，但由于其歸屬的國(guó)家對(duì)其監(jiān)測(cè)和調(diào)查的力度過(guò)低，相關(guān)情況未被充分地報(bào)道。

圖1 基于Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)有關(guān)海洋塑料垃圾的生物效應(yīng)的研究情況統(tǒng)計(jì)Fig. 1 Statistics on research of biological effects of marine plastic litter based on Web of Science

2.1 纏繞

塑料垃圾因其柔韌性容易纏繞海洋動(dòng)物，漁具、氣球和塑料袋等對(duì)海洋動(dòng)物構(gòu)成的纏繞風(fēng)險(xiǎn)最大[73]。全球至少有400個(gè)物種受塑料纏繞，而在東南太平洋，受纏繞物種數(shù)總共達(dá)50種，其中，全部種類的海龜和95%的哺乳類動(dòng)物都受影響[74]。對(duì)于個(gè)體而言，美國(guó)地區(qū)海鳥(niǎo)的纏繞率高達(dá)5.6%，而海豹和海獅的纏繞率平均低于1%，但是低纏繞率也可能對(duì)整個(gè)種群產(chǎn)生重要影響[22]，最直觀的變化就是種群數(shù)量的下降。如海洋中每年被塑料纏繞的鯨魚(yú)多達(dá)13萬(wàn)只，而白令海中每年有4萬(wàn)只海豹因此而死亡[16]。

被塑料垃圾纏繞而無(wú)法掙脫的海洋動(dòng)物通常是立即死亡或延后死亡。窒息、溺水以及受勒會(huì)使生物立即死亡，而延后死亡則是因?yàn)楸凰芰侠p繞造成傷口、行動(dòng)受阻或游泳能力下降，進(jìn)而降低攝食能力或躲避捕食者追捕的能力[16,75]。對(duì)于一些海洋動(dòng)物的幼崽，塑料制品會(huì)纏繞在它們的脖子或身體上，隨著它們的生長(zhǎng)而收緊進(jìn)而勒死它們[16]。此外，“幽靈捕魚(yú)”應(yīng)屬影響最為嚴(yán)重的一種纏繞行為，它是指丟失或遺棄的捕魚(yú)工具在海洋中不斷地捕獲目標(biāo)魚(yú)種和非目標(biāo)魚(yú)種[65,76]。相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，幽靈漁網(wǎng)可以工作超過(guò)140 d，每張網(wǎng)可殺死455條魚(yú)[77]。

塑料垃圾纏繞會(huì)對(duì)海洋動(dòng)物造成巨大的威脅，近年來(lái)也有許多新的研究方法和手段對(duì)這種危害進(jìn)行了更加深入和全面的評(píng)估。Duncan等[78]采用文獻(xiàn)綜述結(jié)合專家意見(jiàn)的方法得出，纏繞對(duì)海龜?shù)耐{要大于石油污染、氣候變化和直接開(kāi)采海洋資源，但小于攝食塑料和漁業(yè)捕撈。Woods等[79]利用全生命周期評(píng)價(jià)方法得出，在估算的塑料密度較低的地區(qū)，最常見(jiàn)的是南冰洋和赤道太平洋，塑料垃圾密度對(duì)被纏繞的物種的潛在影響反而更大，然而此方法選取的影響因子只是初步的，評(píng)估塑料垃圾纏繞的危害還不完善，因此，在今后的研究工作中，還應(yīng)不斷精進(jìn)研究方法和手段，以期全面正確地認(rèn)識(shí)塑料垃圾纏繞海洋生物的危害性。

2.2 攝食

各種各樣的海洋動(dòng)物都能夠攝入塑料。據(jù)報(bào)道，超過(guò)90%的海鳥(niǎo)腸內(nèi)有塑料痕跡[80]；在希臘海域，至少有50%的鯨目動(dòng)物經(jīng)常攝食塑料垃圾，60%的抹香鯨的胃里能發(fā)現(xiàn)塑料垃圾的存在[81]。在地中海東部，19只綠海龜平均攝入了(61.8±15.8)個(gè)塑料，平均質(zhì)量為(1.76±0.53) g，且海龜?shù)拇笮∨c攝入的塑料數(shù)量或質(zhì)量之間存在著顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系[82]。此外，在赤道西大西洋捕獲的海豚胃中，發(fā)現(xiàn)了迄今為止海豚攝入的最大塑料碎片，面積為99.57 cm2，重達(dá)12.77 g，占據(jù)了80%的胃容積[83]。不同物種攝食塑料垃圾的動(dòng)因不同，海鳥(niǎo)將塑料誤認(rèn)為是天然食品(魚(yú)卵和甲殼類動(dòng)物)，海龜則將其誤認(rèn)為水母[65]；大型海洋動(dòng)物如鯨類等可能因身體狀況差和深海潛行行為而攝食塑料垃圾[84]；而對(duì)于底棲魚(yú)類，這可能只是偶然事件[85]。

海洋動(dòng)物無(wú)論什么原因攝入塑料垃圾，這一行為最終會(huì)對(duì)它們?cè)斐刹煌潭鹊膫?。直接傷害表現(xiàn)為海洋動(dòng)物攝入塑料垃圾后，無(wú)法消化而使其滯留或堵塞于腸胃中，撐大胃容積，造成一種虛假的飽腹感而減少進(jìn)食，導(dǎo)致身體消瘦，健康狀態(tài)變差[81]。間接傷害表現(xiàn)為胃腸道條件可能會(huì)促進(jìn)添加劑的浸出和加強(qiáng)吸附物的解吸能力[15]，進(jìn)而將添加劑和附著物的危害轉(zhuǎn)移至海洋動(dòng)物。在北太平洋北部，Tanaka等[86]從海鳥(niǎo)體內(nèi)檢測(cè)到十溴聯(lián)苯醚(BDE209和BDE183)，并發(fā)現(xiàn)這些物質(zhì)不存在海鳥(niǎo)的獵物中而來(lái)自胃內(nèi)的塑料。在北太平洋中央環(huán)流區(qū)，Gassel等[87]從黃尾魚(yú)體內(nèi)檢測(cè)到NP，平均濃度為52.8 ng·g-1(濕重)，并考慮腸道清除塑料速率和NP的半揮發(fā)性而認(rèn)為NP來(lái)自攝入的塑料。以上研究均表明，添加劑從攝入的塑料轉(zhuǎn)移到了海洋生物的組織中，而塑料吸附物同樣能發(fā)生轉(zhuǎn)移。Rochman等[88]的研究表明，魚(yú)類攝食的塑料會(huì)將吸附的化學(xué)物質(zhì)(多環(huán)芳烴(PAHs)、PCBs和PBDEs)轉(zhuǎn)移到魚(yú)身上，引起肝應(yīng)激反應(yīng)、嚴(yán)重的糖原消耗、脂肪空泡化、細(xì)胞壞死和病變等。除直接攝食塑料制品外，處于高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物也能通過(guò)食物鏈富集添加劑等有害物質(zhì)[89]。而有害物質(zhì)主要來(lái)自攝食的塑料碎片還是獵物則與其種類和化合物的結(jié)構(gòu)有關(guān)[56]，對(duì)海洋生物的毒性效應(yīng)則取決于它們?cè)谒芰吓c生物體之間的逸度梯度[14]。

攝入塑料垃圾可能會(huì)對(duì)海洋動(dòng)物造成營(yíng)養(yǎng)、發(fā)育、免疫和毒理上的傷害[90-91]，但目前評(píng)估海洋動(dòng)物攝入塑料垃圾的風(fēng)險(xiǎn)性仍存在不足。一方面，由于擱淺的動(dòng)物樣本無(wú)法代表該動(dòng)物種群，且擱淺的動(dòng)物通常是不健康的個(gè)體，那么通過(guò)分析擱淺的動(dòng)物來(lái)探究攝食塑料垃圾的危害就存在一定的局限性，且會(huì)低估正常死亡的個(gè)體胃里含有塑料碎片的豐富程度和危害程度[81]。另一方面，野外調(diào)查通常只分析了擱淺動(dòng)物的胃腸道中含有的塑料情況和它們的身體狀況，或只關(guān)注塑料垃圾向動(dòng)物轉(zhuǎn)移的塑料添加劑和吸附的污染物，并未同時(shí)將兩者結(jié)合起來(lái)做綜合的評(píng)價(jià)，因此，未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)攝入的塑料對(duì)各種海洋生物的物理和化學(xué)作用的相對(duì)影響的研究[92]。

3 未來(lái)研究展望與建議(Perspectives for future research and suggestions)

海洋塑料污染已是當(dāng)代最大的環(huán)境問(wèn)題之一[93]，而有關(guān)塑料垃圾的研究尚處于起步階段，對(duì)塑料垃圾的認(rèn)識(shí)還不全面、不透徹，塑料污染防控體系的建設(shè)還不完善，未來(lái)應(yīng)亟待開(kāi)展以下方面的研究。

(1)加強(qiáng)海洋塑料垃圾的測(cè)定方法研究

目前，評(píng)估海洋塑料垃圾豐富度的指標(biāo)有密度、數(shù)量和重量等，不一的標(biāo)準(zhǔn)降低了不同海域間塑料垃圾豐度的可比性；另外，不同研究者野外采樣的方法不同，如采樣深度、所用拖網(wǎng)網(wǎng)孔大小以及采樣時(shí)間等，即便在同一海域，也會(huì)降低數(shù)據(jù)的可比性，和使研究者或決策者低估塑料垃圾的風(fēng)險(xiǎn)性；受海洋環(huán)境和河流運(yùn)輸?shù)纫蛩氐挠绊?，短期監(jiān)測(cè)海洋塑料垃圾會(huì)降低數(shù)據(jù)的連續(xù)性而無(wú)法有效地反映真實(shí)的污染程度。因此，應(yīng)使各海域塑料垃圾的鑒定和采樣方法等標(biāo)準(zhǔn)化，并對(duì)其做大規(guī)模且長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)。

(2)加強(qiáng)塑料浸出物的毒性效應(yīng)研究

目前，歐洲化學(xué)品管理局和中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部水環(huán)境管理司等對(duì)部分塑料添加劑進(jìn)行了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[94]，但由于缺少塑料添加劑的信息條目和毒性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以及未考慮添加劑從塑料制品中浸出可能產(chǎn)生聯(lián)合毒性效應(yīng)等，所得評(píng)估結(jié)論可能只是初步的。因此，未來(lái)不僅要建立完善的塑料添加劑信息庫(kù)，還要對(duì)每一種添加劑的化合物進(jìn)行多物種、多生理指標(biāo)等維度的毒性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，以及在此基礎(chǔ)上探索浸出添加劑的聯(lián)合毒性效應(yīng)，從而改進(jìn)塑料添加劑的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法和手段以得到合理準(zhǔn)確的評(píng)估結(jié)論。

(3)加強(qiáng)潛在污染物的研究

為解決傳統(tǒng)塑料難以降解的難題，出現(xiàn)了可生物降解和可堆肥等新型塑料；為降低塑料添加劑的生態(tài)毒性，出現(xiàn)了BPA的替代品雙酚F(BPF)和雙酚S(BPS)[95]，以及鄰苯二甲酸酯的替代品生物基呋喃-2,5-二羧酸酯(2,5-FDCA)等[96]。改善的生產(chǎn)工藝和化合物的替代品不僅保持了塑料的良好特性，還降低了原有的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，但也有研究發(fā)現(xiàn)，生物型塑料不一定比常規(guī)塑料安全[43]，某些被標(biāo)記為食品級(jí)的塑料對(duì)水生動(dòng)物也可能具有毒性[97]。因此，在新工藝應(yīng)用之前就要全面評(píng)估環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)性，應(yīng)用之后也要對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)期地追蹤監(jiān)測(cè)。

(4)加強(qiáng)評(píng)價(jià)海洋塑料垃圾的生態(tài)效應(yīng)的方法研究

塑料垃圾在海洋中的環(huán)境行為具有多樣化和復(fù)雜化的特點(diǎn)，應(yīng)綜合評(píng)價(jià)海洋塑料垃圾的生態(tài)效應(yīng)。塑料垃圾在降解過(guò)程中可能會(huì)影響添加劑的浸出和吸附性能；在被海洋生物攝食后，一方面可能堵塞腸胃影響其生命活動(dòng)，另一方面可能因轉(zhuǎn)移的添加劑和吸附物而影響其生理活動(dòng)，因此，評(píng)價(jià)海洋塑料垃圾的生態(tài)效應(yīng)應(yīng)綜合多方面的環(huán)境行為。另外，塑料制品從生產(chǎn)到使用，從陸地經(jīng)河流到海洋，最后降解或被海洋生物攝食，其生命過(guò)程涉及多物種和多環(huán)境介質(zhì)，為更好評(píng)估塑料垃圾的地球化學(xué)行為和生態(tài)效應(yīng)，應(yīng)對(duì)其做全生命周期評(píng)價(jià)。因此，為了有效反映海洋塑料垃圾的真實(shí)污染狀況，還需不斷優(yōu)化綜合評(píng)價(jià)和全生命周期評(píng)價(jià)方法。

(5)加強(qiáng)塑料垃圾污染防治的政策研究

我國(guó)沿海且是多河流國(guó)家，對(duì)塑料垃圾在沿岸和河流的分布情況以及污染狀況的調(diào)查還相對(duì)欠缺，同時(shí)污染防治體系還不完善。因此，我國(guó)需不斷加強(qiáng)塑料垃圾污染防治的政策研究，以期采用更好的方法和手段去規(guī)范塑料從生產(chǎn)到使用再到進(jìn)入環(huán)境或回收利用的每個(gè)環(huán)節(jié)，從而有效減少塑料垃圾對(duì)環(huán)境的污染。另外，我國(guó)可根據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署發(fā)布的《國(guó)家塑料污染熱點(diǎn)和塑造行動(dòng)指南》來(lái)調(diào)查塑料污染情況，并采取相應(yīng)的干預(yù)和治理措施[98]。

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