海洋生态系统中的微塑料研究现状及在渔业生产中的防控措施

贺加贝 赵 强 杨国华 王 鹤 常婧婷 王力勇

(1.烟台市海洋经济研究院，山东 烟台 264003；2.烟台高新技术产业开发区农业农村发展局，山东 烟台 264114；3.环翠区海洋与渔业研究所，山东 威海 264200)

塑料是以单体为原料，通过加聚或聚合反应形成的高分子化合物，其制品具加工性好、轻质高强、耐腐蚀等优点，在工农业生产和日常生活中有广泛应用。但是，多数塑料产品回收率低且难以分解，废弃塑料带来的“白色污染”日益严重，严重制约了社会发展和生态文明建设。随着对海洋开发利用的逐渐深入，塑料产品对海岸带的污染及治理成为海洋生态文明建设的重要课题。据估计，全球的塑料产品约有1/10最终进入了海洋，这些塑料产品在机械作用、化学分解、生物降解、光氧化降解等过程的共同作用下，逐渐碎化成更小的颗粒——“微塑料”。大量证据显示，微塑料对海洋环境的影响可能成为一个长久困扰海洋可持续发展的问题，因为从大型塑料产品分解形成微塑料的过程较快，而微塑料的降解矿化过程却极为缓慢，预测其生命周期为几百到几千年。本文剖析海洋生态系统中微塑料的来源及危害，提出减少渔业生产中微塑料产生的应对措施，以期降低其对海洋生态文明建设的威胁，促进渔业持续健康稳定发展。

微塑料的概念于2004年在《科学》杂志上首次被定义，即小于5毫米的塑料碎片或者颗粒，但也有研究采用1毫米的上限阈值对其界定。目前，较为普遍被接受的微塑料定义为直径小于5毫米的塑料颗粒。中国国家海洋局近几年公布的《中国海洋生态环境状况公报》也均采用“直径小于5毫米的塑料碎片或者颗粒”这一定义开展相关调查研究。

目前，微塑料缺乏一个公认的统计方法或分类标准，本文根据微塑料的成因及组成材料对其进行了分类。

根据成因可分为：初生微塑料和次生微塑料。初生微塑料是指人造的粒径小于5毫米的塑料产品，如牙膏、发胶、洁面乳和空气清新剂中的塑料微粒。这类微塑料即便在污水处理系统中也很难被分离过滤，通常被直接排放入海。次生微塑料是指由大型的塑料垃圾经过物理、化学和微生物等作用分解形成的塑料微粒，这类微塑料是海洋生态系统中最常见的类型。

根据组成材料可分为：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、尼龙微塑料和其他微塑料，其类型之多，基本囊括了我们生产生活中常见的所有塑料材料。

一、微塑料的来源

作为海洋生态系统中丰度最高的塑料污染，微塑料的来源总体可归纳为三类，即陆源输入、海源输入和海岸带输入。

1.陆源输入 陆源输入是海洋中微塑料的主要来源，具体可分为三种形式的输入。一是初生微塑料直接输入。因初生微塑料粒径小，无法被污水处理系统滤除，故绝大多数的初生微塑料都是通过陆源直接输入而来；二是大型塑料垃圾入海降解。大型塑料入海后经波浪拍打、化学分解、微生物降解、光降解等多种合力作用，降解碎化成微塑料；三是陆源次生微塑料输入。陆地上的大型塑料分解成微塑料后，可以随着风力迁移或雨水冲刷，从陆地进入地表水，最终进入海洋。

2.海源输入 随着对海洋开发利用的逐渐深入，海上作业引入的塑料垃圾在海洋微塑料来源中也占据了相当比例。这主要包括海上作业产生和洋流扩散两方面。一方面，船只上生活污水的排放、船只的破损以及海上油井平台作业过程均可直接产生微塑料，使其成为海岸环境中微塑料污染的重要来源；另一方面，人工海上作业引入的塑料垃圾进入水体后，也会逐渐降解成微塑料，比陆源输入大型塑料垃圾转化更为直接。

另外，在洋流、潮汐及风力的共同作用下，海洋中的微塑料会发生迁移，卡朋特等人1972年在远离海岸的大西洋表层海水中就曾发现过微塑料。其中，环流对微塑料在海洋环境中的再分配影响最大。研究表明，副热带环流海区是微塑料的聚集区，由于环流的影响，现已形成世界大洋5大涡旋塑料垃圾聚集区。

3.海岸带输入 海岸带作为陆地与海洋的媒介，是受人类活动影响较大的区域，其微塑料的含量也相对较高。例如海岸带附近的拆船厂，沉积物中微塑料丰度达到81毫克/千克。岸边海滩的塑料垃圾堆、浅海养殖区的泡沫浮筒等装置，分解形成的微塑料在河流、季风等作用下，成为海洋生态系统中微塑料的另一重要来源之一。

二、微塑料的危害

微塑料对海洋生态系统的破坏是多方面因素共同作用的结果，根据已有研究成果，可将危害分为物理危害、化学危害和生物危害三个方面。

1.物理危害 研究表明，微米尺寸的微塑料易被摄入也易被排出，但较大的微塑料颗粒则可能滞留于某些生物体的消化道内造成物理损伤，或阻塞其摄食辅助器官及消化道产生伪饱腹感，造成动物摄食效率降低、营养吸收减少、能量缺乏甚至死亡。微塑料颗粒在不同水层及底质的大量存在也影响光的传播及水中物质交换，干扰浮游动植物、底栖动物等生物的正常生长。

2.化学危害

(1)微塑料自身毒性。塑料产品在制造过程中会添加一些持久性有毒污染物，如增塑剂等。这些添加剂自身具有毒性或潜在的生物蓄积性，可随摄食、呼吸等生物过程被吸收积累，进入海洋生物链，部分作为食物进入人体，产生生物化学毒性效应。另一方面，纳米尺寸的微塑料进入生物体内后，可以穿过细胞膜进入周边组织，并通过循环系统在生物体内扩散，产生细胞和分子层面上的毒性效应。塑料产品成分复杂，不同的组成成分，毒性也不尽相同。有实验指出，采集海洋中风化降解的塑料产品制备沥出液，浓度为38%的塑料沥出液即可引起桡足类动物产生急性中毒症状。

(2)微塑料作为毒性物质载体。微塑料对海洋生态系统的化学危害主要体现在作为毒性物质载体，吸附持久性有机污染物(POPS)及重金属等带来复合化学污染方面。POPS及重金属等污染物由于毒性高、存续时间长、生物富集性等特点一直都是生态学研究的热点，微塑料表面富集的污染物常见的有多氯联苯(PCBs)、二氯联苯二氯乙烯(DDE)、二氯二苯三氯乙烷(DDT)、氯丹、汞、铅、锌等。这些物质大多是疏水性物质，主要扩散在表层海水和沉积物中，不易聚集，而微塑料的存在可使上述毒性物质相对富集，形成毒性物质团，被生物体摄食后，这些污染物可在海洋生物链中逐级放大，最终影响人体健康。

3.生物危害 微塑料的生物危害主要体现在其作为生物载体上。微塑料由于具有较大的比表面积，是浮游动植物及微生物等的良好栖息、繁殖场所，其表面极易被生物膜覆盖。这些附着的微生物或虫卵等会随着微塑料一起迁移到其他海域，当迁移到条件适宜水域形成优势种时，就会对当地的生物种群产生威胁，造成生物入侵；当水生动物疫病暴发时，一部分有害微生物(例如病原菌、病毒等)也会通过这种途径扩散到非疫区，对疫区的隔离造成困难，扩大水生动物疫病传播范围。

三、渔业生产中微塑料的产生及防控措施

对整个海洋生态系统来说，渔业生产过程产生的微塑料占比较少。但在养殖密集区，养殖过程产生的微塑料却占比很大，且这部分海区相比其他自然海区的微塑料能更加直接地影响人类的生活甚至身体健康。现基于微塑料的研究及笔者所掌握的部分水产养殖现状，提出切实有效的降低渔业生产过程微塑料产生的防控措施。

1.合理拓展养殖空间 河口地区由于有机质含量丰富，浮游动植物等饵料生物繁衍旺盛，人工养殖生物生长速度快，一直是某些广盐性养殖品种的首选养殖区。但是，河口地区受人类活动影响大，微塑料丰度明显高于其他海区，这诱发了养殖产量与养殖质量之间的矛盾。虽然目前微塑料本身对人体健康的威胁尚无定论，但微塑料作为载体，富集的POPS、有害微生物、重金属等会随食物链进入人体，进而影响人体健康。深远海海域水交换率高，受陆源污染影响小，合理向深远海拓展养殖空间能有效减少微塑料等污染物在养殖生物体内的富集，产出绿色健康的水产品，为人类提供更多更优质的海源营养。

2.探索开发养殖新品 深海养殖固然能有效减少微塑料等污染物对养殖水产品的影响，但其对养殖品种要求较高，探索养殖新品是开拓养殖场址的先决条件。深海养殖水产品种应具备体形大、生长快、饵料来源广泛、市场需求大等特点。与近海养殖相比，深远海海水养殖在水文水质条件、适应生物和气候等方面具有特殊性。虽然我国海洋生物种类众多，但适宜深海养殖的种类较少，且在之前的养殖过程中，没有对现有品种进行选育或筛选，出现养殖效果不佳、存活率低的情况。因此，开发适宜深远海养殖的渔业新品种是扩展养殖海域必须首先要解决的问题。我国海域辽阔，各地生境相差很大，在进行养殖品种的选择及苗种培育过程中要因地制宜，注重苗种品质，为养殖场址拓展及养殖模式的更新奠定基础。

3.升级换代养殖设备 因泡沫塑料等化学发泡物质价格低廉，在目前国内的渔业生产中被大量用作浮体材料。一方面，这些传统材料对抗风浪的能力低，台风等恶劣天气往往对其造成毁灭性打击，造成巨大的经济损失；另一方面，因其重量轻、多孔、寿命短，回收价值低等特性，使泡沫塑料成为产生微塑料的主要来源。国际上，并未出现革命性、与现有技术有本质不同的新型环保塑料浮球。国际通用的做法为：通过用无毒、耐久的塑料外壳(如PE材质)将内胆中的泡沫塑料完全覆盖，并在表面涂刷防风化涂层，最大化减少泡沫塑料暴露在水中的可能性，以预防海洋被泡沫塑料污染。此外，也有日本厂家将塑料浮体内胆替换为玻璃等材料，杜绝渔业中泡沫塑料的使用。国内的渔业生产可参考国外案例，将耐久度低的泡沫塑料更换为橡胶浮体或加装耐久塑料保护罩，以降低渔业生产中微塑料的产生。

4.科学调整养殖模式 目前，近海增养殖最常见养殖模式是浮筏式养殖和小网箱养殖，因二者构建成本低、操作简单，通常在适宜海区成片养殖，养殖密度极大，但这两种模式均大量使用塑料制品作为围网或浮力材料，不可避免地为海洋生态系统引入微塑料，给海洋生态带来威胁。海洋牧场及深水大网箱等生产模式抗风险能力强、对塑料产品的依赖性相对较低，对海洋生态系统的恢复及重塑都有很好的效果。且此类生产模式还可与休闲渔业相结合，从供给侧角度提升水产品质量。因此，将养殖模式调整到海洋牧场及深水大网箱这一类生态友好型模式不但能有效减少渔业生产中微塑料的产生，对渔业生产的转型升级也有明显的促进作用。