我国南海区微塑料的污染现状和未来展望

黄铀佳

摘要：文章根据我国南海区海岸带、河口、内陆径流及海域微塑料污染的相关调查资料，整理南海区表层水和沉积物中微塑料的污染现状，包括微塑料丰度、形状和聚合物类型等分布特征，归纳微塑料的潜在来源途径，提出健全塑料管理体系的建议，从源头上减少塑料的产生和排放，最后提出应深入研究微塑料对海洋生态系统的影响，以建立对微塑料的风险评估框架。

关键词：微塑料;污染现状;防治建议

Abstract：Based on the investigation of microcellular pollution in the coastal zone，estuary，inland runoff and sea area of the South China，this paper summarized the current situation of microcellular pollution in the surface water and sediment of the South China，including the distribution characteristics of microcellular abundance，shape and polymer type，summarized the potential source of microcellular materials，and put forward suggestions for improving the plastic management system to reduce plastic from the source generation，emission，and finally，the need for in-depth study of the impact of microplastics on marine ecosystems was proposed to establish a risk assessment framework for microplastics.

Key words：Microplastics，Pollution situation，Prevetion and control suggestions

0 引言

塑料成本低廉，應用广泛，可作为工业原料。随着经济不断增长，人类对塑料制品的需求越来越大。资料显示，2013年全球塑料制品的产量已超3亿t，其中约有10%的塑料排入海洋[1]。中国人口基数大，是塑料制品的生产及消费大国之一，我国每年产生的塑料垃圾高达200 t[2]。欧洲统计局公布的数据显示，预计到2035年，全球塑料产量将增加1倍，而到2050年塑料产量将增加2倍，高达11.24亿t。尽管人类的环保意识与科学技术逐步提升，但增长过快的废弃塑料仍大量排入海洋，威胁海洋生态的稳定。

微塑料，指直径小于5 mm的塑料颗粒，这一概念由Thompson[3]于2004年提出。微塑料的主要来源是合成化合纤维和大块塑料的破碎。长时间的紫外线照射、波浪击打、物理摩擦和生物活动的作用下，大块塑料不断破碎和降解，形成较小的微塑料[4]。在工业制造中同样会产生微塑料，例如化妆品、洗面奶等含有一种名叫“柔珠”的添加剂[5]。另外，洗衣机每清洗一次衣服便产生1 900余个纤维颗粒进入废水中，洗衣废水中的纤维数量可达100个/L[6]。大量微塑料随着陆地径流排入海洋中，通过漂浮、洋流等作用不断扩散。目前已有多份调查显示，在太平洋[7]、大西洋[8]、极地[9]和深海[10]中均发现微塑料存在，除海洋之外，内陆河口[11]、湖泊[12]、水库[13]、城市河流[14]也有微塑料分布。事实证明，微塑料已广泛存在于全球水域中，由微塑料导致的环境问题和生物损害引起人们的重视，微塑料的潜在影响和应对方法逐渐成为研究热点。微塑料在海洋环境中的分布现状、对渔业资源的危害以及对海洋生态系统的影响等方面仍需要更深入的研究。

1 我国南海区微塑料污染现状

1.1 南海区水域表层水的微塑料分布

相对于国际的微塑料研究进展，我国在微塑料研究方面尚处于初步阶段，但在全国范围内已展开调查，其中有四大领海[15]、东部沿海地区[16]、内陆主要径流[11]和湖泊[12]等。调查内容包括海洋漂浮的废塑料、海底垃圾、海岸垃圾的丰度和种类，微塑料对海洋生物以及水体环境的潜在危害情况。研究表明，我国南海区的近岸海域已普遍受到微塑料污染，发现微塑料存在的地理环境有陆地径流、河口、海滩和湿地，包括珠江及其河口[17]、北江[18]、北部湾水系[19]、香港海滩[20]、海口及三亚的海滩[21]、广西红树林湿地[22]、两广地区的沿海岸线[21]。其中珠江三角洲水系的微塑料数量较多，这与当地发达的工业体系以及数量庞大的城市人口有密切关系。陆地径流是塑料垃圾转移的重要途径，生活垃圾的随意丢弃、工厂废水排放导致河流受污染。塑料被丢弃后，在自然环境的作用下不断破碎降解，逐渐分裂成更小的微塑料，随河流转移（表1）。

如表1所示，南海区水域的表层水微塑料主要分布在城市，人口数量越多，经济水平越发达，微塑料污染也相对严重，因此珠江三角洲地区的微塑料丰度水平要远高于广东内非珠三角区、广西、海南以及南海海域的微塑料丰度。Yan[17]调查了广州及珠江口的微塑料污染分布，发现珠江口的微塑料丰度要低于广州内珠江段丰度，这可能与河流滞留一部分微塑料有关，而且珠江穿过广州白云区及海珠区，这些区域工业化程度高，聚集着服装、化妆品市场和工业园区，水域污染严重，导致广州内珠江的微塑料丰度较高，说明工业废水是主要污染源之一，而微塑料主要是纤维、颗粒和薄膜型状，呈透明或蓝色。这与人类生活有密切关系，透明的颗粒微塑料主要来源于被人们随手丢弃的塑料瓶;透明或蓝色的薄膜微塑料来源于一次性塑料袋的破碎;颗粒或者球状的微塑料来自洗护用品和化妆品;纤维状的微塑料则来源于各个家庭洗衣机排放的洗衣废水。微塑料除了来自未经处理的城市生活废水和工业废水外，还来自经过处理后排放的水，城市污水处理厂通过沉淀和过滤等步骤处理水质。由于微塑料性质特殊，大部分微塑料粒径小于3 mm，污水处理厂无法过滤这种相对较小的微塑料，因此在污水处理厂无排出的水体中仍然能检测到微塑料存在[23]。

香港是微塑料污染的热点地区。香港海滩及近岸海域的微塑料污染程度较高，但存在季节性差异，雨季的微塑料丰度比旱季的丰度高，降水量会影响收集到的微塑料数量[25]。Yonkos等[27]提出降水量增大促进城市污染物流出，增加微塑料径流量。另外，香港西海岸的微塑料丰度高于东海岸丰度，这是由于西海岸受到珠江口淡水冲积的强烈影响，导致西海岸的微塑料很大部分来源于珠江口塑料碎片的输入[25]。

1.2 南海区水域沉积物的微塑料分布

南海区沉积物的微塑料污染集中分布在珠江水系、北部湾、其他沿海岸带和珊瑚岛礁（表2）。Lin等[28]采集了广州珠江的沉积物和表层水样品，发现沉积物中微塑料纤维所占比例低于表层水的微塑料纤维占比，相反的是沉积物样品的碎片微塑料比例高于表层水的碎片微塑料比例。Wang等[29]研究这可能归因于碎片微塑料的表面体积比，使得碎片微塑料在河床上逐渐沉积;反之，微塑料纤维的表面体积远高于相同尺寸的碎片微塑料，这些线型微塑料便能够漂浮于水面上。Zhang等[19]在收集北部湾的沉积物样品中，发现微塑料污染与河流流域内的人均GDP呈正相关，微塑料丰度除了与北部湾流域经济发展程度有关，还与流域内的经济结构有密切关系，表现为微塑料丰度与第一、第二产业的比重呈负相关，与第三产业的比重呈正相关。北部湾区域的第三产业尤其是滨海旅游业发达，防城港、北海和钦州是热门旅游城市，微塑料可能来源于旅客随手丢弃的塑料瓶和塑料袋，防晒霜等护理用品的脱落。

广东以及香港的海岸线是微塑料污染较为严重的地区，Cheang等[33]在香港收集的海底沉积物样品检测到微塑料的存在，相对于海滩的微塑料，海底沉积物的微塑料丰度较低，这种差异可能是塑料碎片在海底和海滩中的降解速度不同造成的，海底沉积物中的塑料碎片比海滩沉积物中的塑料碎片能保持其尺寸更长时间。海滩上有大量的紫外线（UV）辐射、较高的温度、波浪和风的作用加速塑料碎片的降解[32]，紫外线会被海水吸收和散射，因此紫外线很少到达海底，而且海底温度远低于海滩，相比之下，海底沉积物的微塑料丰度低。Lo等[20]调查香港沿岸泥质滩涂和沙滩的微塑料分布特征，发现泥质滩涂的微塑料丰度高于沙滩的微塑料丰度，当海面上的波浪接近海岸時，波浪冲击所耗散的能量会导致微塑料的沉积，而波浪的能量越低，沉积速率越高[35]。与沙质海岸相比，波浪能量较低的港口、海湾、潟湖和河口等区域会出现泥浆流，因此，漂浮微塑料更容易沉积在泥质滩上[36-37]，微塑料分布还可能受沉积物质地类型的影响，砂质沉积物以泡沫微塑料为主，泥质沉积物以纤维状和碎片微塑料为主。另外，微塑料聚合物类型不同，物理性质也不同，研究发现香港海滩沉积物的微塑料类型主要是聚苯乙烯泡沫（EPS），海底沉积物的微塑料类型是涤纶（PET），PET的密度约为1.4 g/cm3，比当地海水的密度（1.02 g/cm3）大，因此密度较大的PET容易沉降至海底。而EPS的密度（小于0.05 g/cm3）比较小，容易漂浮，而且EPS的热变形温度在60℃～85℃，因此EPS容易在温度较高的海滩上不断降解[32]。

红树林主要分布在我国广西、广东、台湾、海南、福建和浙江南部沿岸，其中广西红树林资源最为丰富。红树林湿地为鸟类提供栖息地，在水体净化、防浪护堤、养分循环、固碳和气候调节等生态系统服务方面起着积极作用[21]。Li等[22]调查北部湾沉积物中的微塑料，结果显示沙滩潮上带和红树林湿地外侧的微塑料丰度较高，而沙滩潮间带和红树林湿地内部的微塑料丰度较低，调查发现从海滩漂浮过来的微塑料颗粒容易附着在外侧的红树林树干上，红树林茂密的蔓藤也能拦截一部分微塑料，湿地植被的拦截作用可以防止搁浅的微塑料进入海洋。另一方面，红树林湿地可能会限制部分漂浮的微塑料残留在海滩表面。Sutton等[38]研究同样指出湿地茂密的植被可能有效地保留表层海水上的微塑料。在广西茅尾海的研究中发现红树林的根际和非根际及其有机质比例共同影响微塑料的分布特征[22]。Zhou等[21]研究广东、广西和海南在内的华南地区红树林湿地微塑料分布情况，发现在红树林湿地的沉积物样本的微塑料丰度是无红树林的沉积物样本的8倍，同样说明红树林湿地对拦截、保留漂浮的微塑料有一定作用，而且红树林高度和植株密度与微塑料丰度呈正相关，而且在北海、钦州、三亚和海口沉积物中检测到高丰度微塑料，这可能与当地的水产养殖业、捕捞业、旅游业和城市垃圾倾倒有密切关系，钦州湾以牡蛎养殖业为主，牡蛎养殖过程所用到的泡沫箱、泡沫纸是泡沫微塑料的主要来源[30]。研究微塑料在红树林湿地的分布特征和潜在影响，对保护红树林湿地有积极帮助。

南海是我国面积最大的领海，经济鱼类丰富，渔业资源多样，承担着连接印度洋与西太平洋的枢纽作用。研究表明，船舶污染、渔具的磨损和丢弃是微塑料的主要来源之一，而南海繁忙的航道运输和捕捞活动可能加重微塑料污染[26，39]。南海分布着丰富的珊瑚礁，珊瑚礁生态系统对维护海洋生物多样性、保护海岸线、为鱼类提供食物以及调节气候等方面起到重要作用[40-41]。微塑料从陆地河流排入海洋后，随着洋流作用不断漂浮到人迹罕至的远洋区域[42]。调查发现涠洲岛、三亚以及南海的珊瑚岛礁存在微塑料污染，尽管涠洲岛和三亚更容易受到旅游业、渔业等人类活动带来的塑料污染，但南海西沙群岛珊瑚礁的沉积物微塑料含量高于沿海地区涠洲岛的微塑料含量，比三亚的微塑料丰度稍高[34]。先前已有研究显示，当微塑料从沿海地区进入海洋后，塑料颗粒在沉积到珊瑚礁之前，会受到潮汐、洋流和季风等多种影响，导致微塑料广泛地扩散[43]。其次，珊瑚礁与邻近水域之间的水交换速率可能是导致这两个区域微塑料丰度差异的重要因素，位于涠洲岛和三亚的珊瑚岛礁属于边缘礁，西沙群岛的珊瑚礁属于环礁，边缘礁的水交换速率通常高于环礁，因此微塑料更容易被输送到邻近的区域，这可能是西沙群岛珊瑚礁沉积物中含有较多微塑料的原因[44-45]。另外，南沙群岛上的珊瑚环礁同样检测到微塑料存在，尽管南沙群岛环礁的水交换率比较低，但与西沙群岛相比，西沙群岛在地理位置上靠近沿海地区，容易受到珠江水系、北部湾水系和滨海城市的塑料排放影响，因此较远的距离阻碍了塑料垃圾通过洋流或者其他途径进入南沙群岛环礁，从而使南沙群岛环礁的微塑料丰度要比西沙群岛环礁的微塑料丰度低[34]。

1.3 南海区微塑料的分布特征

据相关研究，可初步归纳出我国南海区的微塑料污染的分布特征：微塑料丰度与调查区域的经济发展水平及城市人口数量呈正相关[19]。南海区的微塑料污染主要集中在珠江三角洲流域，该区域经济最为发达，工厂数量多，人口数量庞大。工厂生产、城市生活垃圾的大量排放及繁忙的港口运输[17]是造成珠三角微塑料污染的主要原因。其次，微塑料污染还集中在北部湾、三亚、海口、广东非珠三角区域的沿海岸线，这些区域的经济快速增长，主要产业有捕捞业、水产养殖业、旅游业等，在养殖过程中使用的塑料薄膜、泡沫纸以及滨海观光旅游中产生的一次性塑料瓶、塑料袋是重要的微塑料污染源头[21，30-31]。另外，南海的水体环境及珊瑚礁群岛也存在微塑料污染，这与周边地区的塑料排放有密切关系。海洋中的微塑料主要来自陆地径流，广东是我国的塑料生产和消费大省[46]，排放的塑料垃圾随着珠江排入海洋，在洋流、季风等作用下不断扩散，导致远洋区域受到微塑料污染。越南、菲律宾等东南亚国家经济快速发展，人口众多，工业种类以低附加值、高污染为主[47]，因此，这可能是造成南海微塑料污染的重要原因之一。

从检测到的微塑料形状、尺寸、颜色和聚合物类型分析：①微塑料的形状是纤维，其次是碎片、薄膜和塑料球，塑料纤维大部分来源于人类生活中的洗衣废水，而且纺织品涉及许多不同聚合物类型的塑料纤维[19]。碎片塑料则是由大块的废塑料不断破碎、降解而成。薄膜塑料是来源于保鲜膜、一次性塑料袋的降解。塑料球是工业产物，作为个人洗护用品的添加剂，研究发现在香港近岸海域存在高丰度塑料微珠（0～380 129个/km2），可能来源于当地日常使用的洗面奶、化妆品[23]。②观测到的微塑料尺寸范围在0.02～5 mm，其中约80%的微塑料尺寸在0.02～2 mm。由于在自然环境中塑料不断地破碎、降解，微塑料的数量随着其尺寸变小而不断增多[48]。③微塑料的颜色多样，透明居多，然后依次是白色、蓝色、黑色、红色、绿色和黄色。④从聚合物类型分析，南海区的微塑料类型主要是聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE），PP被用于制造塑料桶、食品保鲜膜、农用薄膜、编织袋和塑料瓶盖，由于PP材料抗氧化、抗紫外线能力弱，在海洋环境中容易分解成小颗粒[49]。而PE材料应用于塑料薄膜、塑料管、电线包裹层等。因此，人类生活中广泛地应用PP和PE，使得PP和PE成为微塑料常见的聚合物类型。

南海区的海洋生物体内同样存在微塑料。珠江流域内的野生淡水鱼[50]和牡蛎[28]，检测到肠道内残留微塑料，由于鱼类无法分辨饵料和塑料颗粒而导致误食，尤其是有色颗粒引起鱼类注意[51]。滤食性动物如牡蛎，过滤大量海水的时候其肠道内会残留塑料颗粒[52]。在湛江红树林的鱼类体内存在微塑料[53]，另外南海区域的鱼类[54-55]、浮游动物[56]、藻类[57]和海鸟[58]摄入微塑料。微塑料的污染范围从表层水、沉积物到海洋生物，并容易在海洋食物网中积累[59]，因此需要对微塑料的源头、转移途径、吸附有害物质的能力及生物危害性进行更深入的研究，以建立全面的风险评估框架和科学控制方案。

2 微塑料污染的防治对策及未来展望

近10年来，美国、新西兰、加拿大等发达国家制定了限制塑料制品销售和使用的法律，而且针对化妆品和个人护理产品，也逐步限制或禁止在产品中添加塑料微珠，目的是减少微塑料的产生与污染。我国2007年颁布《关于限制生产销售使用塑料购物袋的通知》（即“限塑令”），以尽量减少塑料袋产生的污染。到2017年，国务院印发了《禁止洋垃圾入境推进固体废物进口管理制度改革实施方案》，禁止进口来自生活源的废塑料，既减少我国塑料垃圾污染，也帮助世界各国加强塑料垃圾的处理和循环利用，减少塑料垃圾排放[60]。近年来，我国已加快微塑料研究的进展，其中，减缓塑料垃圾的产生与排放、深入研究微塑料的潜在影响以及加强微塑料污染的防治是重要的工作内容。

2.1 健全我国塑料和微塑料管理体系

健全我国塑料和微塑料管理体系，针对塑料垃圾及微塑料出台相关法律法规，从源头上减少塑料的产生与排放。由于我国沿海地区及海域中的微塑料主要来源、分布特征、扩散途径、通量和对生态系统的危害尚未清晰，也缺乏统一的分析标准和监测方法。因此，应优化微塑料采样与测定的方法，改良在不同海洋生境中的观测。生态环境、工业等相关监管部门应加强塑料在生产过程中的回收、循环利用，制定监测指标，在高污染工厂中对塑料的无害化处理进行管理。其次，与微塑料污染相关的行业，如服装制造业、化妆品制造业、水产养殖业、船舶運输业、农业和旅游业等，调查这些行业向近海、河口、排污口的排放情况，了解微塑料的分布情况，从根源上控制并减少塑料进入海洋环境[61-62]。我国尚未对个人护理产品中使用微珠做任何限制，而且无添加微珠的产品对人类生活影响甚小，建议限制个人护理产品中微珠的使用。

2.2 建立微塑料对海洋生态系统的风险评估框架

建立微塑料对海洋生态系统的风险评估框架，深入研究微塑料在海洋生物体内的积累、转移和毒理学效应。微塑料在不同生境有不同的分布特征，其生态风险也各不相同，因此在海岸带、河口、近海和珊瑚礁等人类活动频繁或具有重要生态功能的区域应加强监测，针对不同生境的特征，根据微塑料的产生来源、转移途径、侵入物种情况和未来扩散趋势等因素，开发微塑料风险的具体评价方法[61]。重点研究不同海洋生物对微塑料的适应能力与敏感性，评估不同种类、形态的微塑料对生物的影响，调查微塑料吸附环境中污染物、细菌的毒理学效应，以及微塑料在海洋食物网中的积累规律。

2.3 展开微塑料污染的防治工作

展开微塑料污染的防治工作，加强关于塑料垃圾和微塑料污染防治行动的宣传。我国海洋监管部门应重点关注近海养殖业、捕捞业和船舶运输业的污染情况，加大海上执法力度，严格管控塑料垃圾的排放。2017年国务院颁布了《生活垃圾分类制度实施方案》。目前我国生活垃圾分类和回收制度尚未成熟，相应的法律法规和管理工作有待完善，因此需要制定科学的垃圾分类标准和政策，研发高效、无害化处理塑料垃圾的工艺，加强社区垃圾分类的宣传工作，提高民众的自觉性和积极参与[63]。我国海洋垃圾与微塑料研究中心已建成，关于《海洋微塑料监管技术规程》立项已批准，未来应加强国际上的学术合作，加快微塑料防治相关法律法规的完善，健全高效、权威的微塑料检测体系。

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