華東師范大學(xué)李道季教授：對(duì)微塑料生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估需要更全面、更科學(xué)的方法，而不僅是簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)結(jié)論

微塑料是粒徑小于5mm的塑料顆粒或碎片，不僅會(huì)被各種海洋生物攝食，可能導(dǎo)致對(duì)海洋生物的有害影響，還可能對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的健康構(gòu)成潛在威脅。自1972年科學(xué)家首次報(bào)道海洋塑料污染以來(lái)，海洋塑料污染逐漸成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。特別是1997年北太平洋大垃圾帶的發(fā)現(xiàn)，揭示了塑料在海洋中的聚集效應(yīng)。盡管目前缺乏明確證據(jù)證明環(huán)境濃度下的微塑料對(duì)海洋生物具有直接毒性，但它們的普遍存在及潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)引起了科學(xué)界和國(guó)際社會(huì)的深切關(guān)注。

早期對(duì)于塑料污染的研究并沒(méi)有“微塑料”這個(gè)概念，僅僅是將所有塑料視為整體污染。早在 1972 年，美國(guó)科學(xué)家就先后在 Science 上報(bào)道了美國(guó)新英格蘭近海及馬尾藻海中的塑料分布。 1988 年美國(guó)科學(xué)家向美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局（ NOAA ）報(bào)告了北太平洋海域環(huán)流區(qū)域首次注意到漂浮有相對(duì)較高的塑料垃圾含量，但這并未引起廣泛關(guān)注。直到 1997 年美國(guó)查理斯·摩爾船長(zhǎng)在北太平洋海域發(fā)現(xiàn)了大量塑料垃圾，即著名的北太平洋垃圾環(huán)流帶，該區(qū)域塑料垃圾的平均含量為 334 271 個(gè) /km2，在重量上是該區(qū)域浮游動(dòng)物的 6 倍 ，該問(wèn)題才再次引起關(guān)注，但并沒(méi)有特意關(guān)注小型的海洋塑料垃圾。

而微塑料粒徑的定義直到 2008 年在美國(guó)華盛頓大學(xué)舉辦的第一屆“國(guó)際海洋微塑料分布、影響及歸趨研討會(huì)”上才被討論。考慮到其生物可利用性，微塑料粒徑的上限閾值被定義為 5mm ，這一大小的塑料可能較容易被海洋浮游生物攝食，但并不能對(duì)海洋生物產(chǎn)生類(lèi)似由大塑料引起的纏繞等物理危害。到目前為止，對(duì)微塑料的粒徑范圍定義學(xué)術(shù)界仍然存在一定的爭(zhēng)議。

微塑料是塑料的一種，僅因其尺寸較小而獲得特定名稱(chēng)，其核心本質(zhì)與其他塑料無(wú)異。然而，微塑料的粒徑5mm以下定義缺乏科學(xué)依據(jù)，主要是基于人類(lèi)肉眼可以辨識(shí)的范圍進(jìn)行劃分，是一種人為界定，未能提供充分的科學(xué)意義上的支持。此外，微塑料的定義本身也較為模糊：形狀可能是圓形、長(zhǎng)方形、片狀或線狀等，而不同形狀的塑料在環(huán)境中的效應(yīng)又存在顯著差異。微塑料并不是具有一組特定物理化學(xué)性質(zhì)的單一實(shí)體，而是一系列大小、形狀和密度各異的顆粒的連續(xù)體，這些顆粒極大地影響著整個(gè)微塑料在環(huán)境中的暴露和效應(yīng)。除了大小和形狀的差異外，顆粒可能具有不同的組成（聚合物和添加劑）和表面特性，這些也會(huì)影響顆粒的暴露和毒性。因此，過(guò)于寬泛的定義會(huì)使微塑料的研究復(fù)雜化，其科學(xué)性也常受質(zhì)疑。

關(guān)于微塑料的研究起初源于海洋生物學(xué)家使用浮游動(dòng)物網(wǎng)進(jìn)行海洋生物調(diào)查。這種調(diào)查網(wǎng)的孔徑為 330 μ m ，通過(guò)多年累積的樣品分析，人們逐漸意識(shí)到微塑料的存在。此類(lèi)定義的形成更多出于實(shí)用 考量 ，而非基于嚴(yán)格的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。在海洋微塑料的監(jiān)測(cè)方面，相比過(guò)去主要采用 330 μ m 較大孔徑的 Manta 拖網(wǎng)采樣，采用更小孔徑（ 0.45 ～ 10 μ m ）的濾膜采樣后發(fā)現(xiàn)，水體中的微塑料主要由大量塑料纖維組成，而微塑料顆粒在海洋中的濃度水平相比塑料纖維而言非常低，占 0 ～ 5% ，濃度在 0.2 ～ 0.6 個(gè) /m3。

▲ 攝入塑料對(duì)海洋動(dòng)物（包括其他人為壓力源）的潛在影響的概念圖

然而，當(dāng)前的研究者經(jīng)常根據(jù)這種人為劃定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并嘗試得出關(guān)于微塑料毒性及環(huán)境影響的結(jié)論。這種研究方法科學(xué)性不足，存在較多問(wèn)題，尤其是過(guò)于依賴(lài)實(shí)驗(yàn)室中的單一模型和實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行驗(yàn)證，與真實(shí)環(huán)境中的微塑料暴露情況相去甚遠(yuǎn)。海洋微塑料不像大塑料垃圾那樣對(duì)海洋生物有明顯而直接的有害影響。研究發(fā)現(xiàn)，它們雖然被浮游動(dòng)物、底棲生物、魚(yú)類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)等攝食或誤食，但微塑料毒理學(xué)研究卻一直沒(méi)有得出令人信服的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，證明它們?cè)诃h(huán)境濃度水平上和組成上對(duì)海洋生物產(chǎn)生了有害影響。實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程中，研究者往往簡(jiǎn)單地使用商用單一材料塑料球或碎片喂養(yǎng)魚(yú)類(lèi)等模式生物，并觀察其毒性效應(yīng)。然而，這些實(shí)驗(yàn)并未考慮到環(huán)境中的實(shí)際微塑料濃度、組成和分布情況。例如，在真實(shí)的海洋環(huán)境中，每立方米水中可能僅有極 少數(shù)量 的微塑料，其濃度遠(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)中人為設(shè)定的數(shù)值。因此，實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論可能缺乏環(huán)境相關(guān)性。更為嚴(yán)重的是，微塑料在環(huán)境中的組成復(fù)雜，塑料種類(lèi)及添加劑眾多，實(shí)驗(yàn)室結(jié)果難以推廣 至真實(shí) 環(huán)境，難以歸納出具有廣泛適用性的生態(tài)規(guī)律。

在現(xiàn)實(shí)中，環(huán)境中的大部分微塑料來(lái)源于紡織品的塑料纖維，這與傳統(tǒng)的塑料污染并不完全相同。然而，許多實(shí)驗(yàn)研究仍舊使用顆粒狀或片狀塑料作為模型材料，忽視了纖維狀塑料的存在量及其可能的影響。已有的大量毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)大都沒(méi)有使用環(huán)境中大量存在的 纖維狀微塑料 ，而是使用環(huán)境濃度非常低的 顆粒狀微塑料 ，并且其使用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于環(huán)境濃度水平，卻以此模擬包括 纖維狀微塑料 在內(nèi)的整體微塑料濃度水平。這類(lèi)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論并不能反映環(huán)境中微塑料毒性水平，往往不被接受，因不具實(shí)際科學(xué)意義。由此，當(dāng)前關(guān)于微塑料毒性及其環(huán)境效應(yīng)的研究多存在方法學(xué)上的問(wèn)題，需要更加審慎地模擬和評(píng)估真實(shí)環(huán)境中的微塑料暴露情況。

海洋塑料垃圾和微塑料之所以會(huì)引起國(guó)際上的高度關(guān)注，主要因?yàn)樗?strong>全球性海洋環(huán)境問(wèn)題，跨國(guó)界（海洋）污染，并且輸入海洋的塑料垃圾量在持續(xù)增長(zhǎng)。許多塑料垃圾在海洋環(huán)境中可能對(duì)海洋生物產(chǎn)生各類(lèi)物理危害，對(duì)海洋生態(tài)系 統(tǒng)產(chǎn)生 一定的有害影響；小型海洋塑料垃圾（ 即微塑料 ）可能存在與大型海洋塑料垃圾同等程度的風(fēng)險(xiǎn)。并且國(guó)際上尚未形成全球?qū)用娴膽?yīng)對(duì)和消減海洋塑料垃圾且具有法律約束力的合力行動(dòng)，各國(guó)對(duì)消減入海塑料垃圾量的目標(biāo)制定還沒(méi)有得到落實(shí)，各國(guó)海洋塑料垃圾防控和治理的政策制定及執(zhí)行進(jìn)度不一，且缺少有效的國(guó)際監(jiān)管，并可能會(huì)涉及不同國(guó)家間的責(zé)任分?jǐn)偧敖?jīng)濟(jì)利益等潛在問(wèn)題。

▲ 沉積物捕獲器采樣及微塑料分析步驟

雖然經(jīng)過(guò)數(shù)年的研究，人們已經(jīng)積累了很多有關(guān)海洋微塑料的新知識(shí)，但仍然對(duì)這些塑料廢物進(jìn)入海洋的全生命周期過(guò)程，特別是微塑料的入海通量、輸運(yùn)過(guò)程、熱點(diǎn)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等認(rèn)知不夠深入、全面，并且對(duì)海洋塑料和微塑料在輸運(yùn)過(guò)程中如何通過(guò)物理、生物和化學(xué)的過(guò)程發(fā)生改變尚未了解，對(duì)塑料垃圾和微塑料在海洋環(huán)境中的相互作用及最終歸趨的認(rèn)識(shí)還比較缺乏。上述諸多問(wèn)題多源于海洋微塑料監(jiān)測(cè)、毒理學(xué)、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究方法的缺陷及已有的錯(cuò)誤研究結(jié)果，導(dǎo)致人們產(chǎn)生了一些對(duì)海洋微塑料研究科學(xué)認(rèn)知的誤區(qū)，并在一定程度上制約著未來(lái)干預(yù)和消減海洋塑料垃圾與微塑料的全球管控措施、政策和策略的制定。

由于微塑料材質(zhì)組成繁多，大小不一，形狀、色彩各異，所含添加劑種類(lèi)不同，而且對(duì)所采樣品的分析方法各異，其研究結(jié)果可對(duì)比性差等，使得對(duì)此類(lèi)非單一的塑料類(lèi)群的研究 困難重重。全球海洋微塑料監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可對(duì)比性在很大程度上依賴(lài)采樣方法的標(biāo)準(zhǔn)化，而目前全球范圍內(nèi)還沒(méi)有公認(rèn)的和普遍使用的標(biāo)準(zhǔn)采樣方法。因此，國(guó)際上一直致力于在研究的方法學(xué)和監(jiān)測(cè)、評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)方面的統(tǒng)一。但到目前為止，尚未形成全球一致的全面的監(jiān)測(cè)分析方法。

Zettler 等通過(guò)研究北大西洋塑料垃圾，首次揭示了在塑料垃圾上存在由異養(yǎng)生物（捕食者）、自養(yǎng)生物和共生生物組成的生物群落，并將塑料基質(zhì)和附著其上的生物群落的組合命名為“塑料圈”（ plastisphere ）。“塑料圈”也可以被認(rèn)為是大量存在于地球表面的人造塑料垃圾，其廣泛分布于各種陸地環(huán)境、海洋環(huán)境及生物體中。“塑料圈”概念的提出使人們認(rèn)識(shí)到塑料污染對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響更加嚴(yán)峻和復(fù)雜。其影響主要包括外源生物物種和群落的傳播與擴(kuò)散，有害化學(xué)物質(zhì)的吸附與釋放，能量供應(yīng)（塑料自身所含碳源）及作為中轉(zhuǎn)媒介在海洋生物和塑料圈之間傳遞能量，以及海洋生物攝食后潛在的物理、化學(xué)及生物危害等。比較研究北大西洋和北太平洋的塑料生物圈生物群落結(jié)構(gòu)表明，塑料生物圈具有各自的生物地理特性，塑料基質(zhì)生物群落的不同會(huì)給所在的生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)不同的影響，同時(shí)需要相應(yīng)的管理政策去應(yīng)對(duì)海洋塑料污染。但是，迄今國(guó)內(nèi)外對(duì)海洋“塑料圈”的認(rèn)識(shí)還很不夠，特別是對(duì)“塑料圈”中微塑料的相關(guān)研究。因此，研究海洋微塑料時(shí)空分布特征，附著生物群落組成結(jié)構(gòu)、擴(kuò)散遷移及潛在生態(tài)學(xué)效應(yīng)，評(píng)估海洋微塑料的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)認(rèn)識(shí)微塑料對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響程度及其管理控制具有重要的科學(xué)意義。

▲ 魚(yú)類(lèi)攝食微塑料的生態(tài)毒理學(xué)和生理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)

近年來(lái)，有觀點(diǎn)認(rèn)為微塑料可以在生物體內(nèi)乃至人體內(nèi)累積，對(duì)此有必要澄清一些科學(xué)認(rèn)知上的誤區(qū)。微塑料在生物體內(nèi)長(zhǎng)期累積的可能性較低，因?yàn)樗ǔＭㄟ^(guò)消化道排出，停留時(shí)間短，難以在體內(nèi)形成累積效應(yīng)，僅在極少數(shù)情況下可能引發(fā)生理堵塞等問(wèn)題。此外，“進(jìn)入體內(nèi)”的定義需加以明確，消化道等器官與外界連通的區(qū)域并不等于真正進(jìn)入人體組織，只有進(jìn)入血液或肌肉等組織內(nèi)部才視為進(jìn)入體內(nèi)。人體有天然排異機(jī)制，會(huì)對(duì)外來(lái)異物產(chǎn)生排斥反應(yīng)，這也進(jìn)一步限制了微塑料深入滲透進(jìn)入人體組織。關(guān)于微塑料的研究方法需要嚴(yán)格把控，聲稱(chēng)在生物組織中發(fā)現(xiàn)微塑料的研究應(yīng)排除外部輸入的污染，確保實(shí)驗(yàn)排除腸道、胃等區(qū)域，以得出科學(xué)可信的結(jié)論。整體消化分析不能充分說(shuō)明微塑料在體內(nèi)的分布。此外，并非所有塑料都具有毒性，且塑料在體內(nèi)的短暫停留時(shí)間難以降解并釋放有害物質(zhì)，對(duì)其危害的評(píng)估需要基于科學(xué)實(shí)驗(yàn)和合理推理，而非過(guò)度解讀。因此，解決塑料污染問(wèn)題的方向應(yīng)是推動(dòng)塑料循環(huán)經(jīng)濟(jì)，避免被不科學(xué)的、夸大的危害誤導(dǎo)。政策制定應(yīng)基于真實(shí)的科學(xué)認(rèn)知和有效措施，以減少不必要的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和誤解。

總而言之，微塑料的研究涉及復(fù)雜的化學(xué)成分、多種物理形狀及其環(huán)境效應(yīng)。對(duì)其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估需要更全面、更科學(xué)的方法，而不僅是簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。對(duì)微塑料的定義、來(lái)源及毒理學(xué)效應(yīng)的研究仍然需要進(jìn)一步完善，以避免不準(zhǔn)確或不科學(xué)的結(jié)論誤導(dǎo)公共政策和環(huán)保措施。

本文摘編自《 海洋微塑料 》（ 李道季著 . 北京 : 科學(xué)出版社 , 2025 . 6 ）一書(shū)“ 第 1 章 緒論 ”，標(biāo)題為編者所加。

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ISBN 978 - 7 - 03 - 082670 - 1

責(zé)任編輯：朱 瑾 白 雪

本書(shū)旨在以科學(xué)視角系統(tǒng)探討海洋微塑料問(wèn)題，囊括了微塑料的監(jiān)測(cè)與研究方法、微塑料的來(lái)源與輸送、微塑料與生態(tài)系統(tǒng)的相互作用及微塑料的環(huán)境影響等多個(gè)方面。本書(shū)通過(guò)系統(tǒng)性分析與論述，為讀者提供了一個(gè)全面深入的視角，旨在加深人們對(duì)微塑料研究領(lǐng)域的理解，并為解決海洋微塑料污染問(wèn)題提供科學(xué)依據(jù)和方案。

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