关于微塑料污染的文献调研

晏 婷，陈天赐，秦仲扬，刘建芳

(武汉轻工大学生命科学与技术学院，湖北 武汉 430023)

塑料及塑料制品在工业、农业和日常生活中被大量生产和使用，给人们带来极大便利的同时，也造成了严重的微塑料污染问题。作为世界上最大的塑料生产国和消耗国，我国微塑料污染防治形势严峻[1]。

微塑料一般是指粒径小于5 mm的塑料碎片或颗粒，它种类较多，主要包括聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS、聚酯PEst和聚对苯二甲酸PET类等[2]。它分布广泛，在淡水、海洋、陆地环境中均发现有大量微塑料[3]，人们日常用品和食品，如护肤品[4]、饮用水[5]等中也存在微塑料，含有磨砂效果的牙膏中通常含有一种极小的微塑料(塑料微珠)[6]。更令人震惊的是，德国和瑞士科研人员在美国《科学进展》杂志上发表论文表示，微塑料的魔爪已经伸到了地球两极，微塑料在德国多地、瑞士阿尔卑斯山区以及北极地区采集的雪样中均大量存在[7]。如此广泛存在的微塑料，化学性质稳定，可在环境中存在数百年甚至几千年，并且已经发现其对生物体也会产生影响，被认为是一类新型的威胁着生态和环境安全的污染物[3,8-9]。本文采用文献调研分析法和搜索引擎调研法对国内外微塑料污染的现状、检测方法和政策法规等进行了调查，旨在为微塑料污染的认识和防治提供一定的思路和参考。

1 资料与方法

以“微塑料”和“Microplastic”为中文和英文主题词检索中国知网期刊全文数据库(CNKI)、维普资讯数据库、读秀中外文学术搜索、万方中文和外文数据库，收集国内外微塑料的相关文献；利用Origin软件对文献数量、发表时间、主题分布等进行统计和分析，从文献调研层次分析微塑料的污染现状、检测方法和政策法规等。

2 文献调研结果与讨论

2.1 对微塑料的关注和研究起步较晚

国内对微塑料关注时间较晚。以“微塑料”为主题词在中国知网期刊全文数据库、维普资讯数据库、读秀中外文学术搜索、万方数据知识服务平台以及以“Microplastic”为主题词在万方外文文献数据库中检索，按照文献发表时间进行统计，文献调研结果如图1。国内外对微塑料的关注主要从本世纪初开始，2004年微塑料概念在科学杂志上被提出后，各国对微塑料的重视程度明显增强，2010年以后发表的微塑料污染相关文献超过50%。而我国对微塑料的关注时间和研究时间起步较晚，从维普、读秀以及知网统计的文献比例可以看到2010年以后的文献超过80%。

图1 微塑料相关文献的发表时间统计情况Fig.1 Publication time of the related literature about microplastics

国内对于微塑料的关注程度不够。以中国知网期刊全文数据库中检索到的结果为例，以“微塑料”为主题词搜索到6870个结果(包括学术期刊、学术论文、会议、报纸和图书)，其中中文文献仅占14.4%，外文文献超过5800篇。与国外相比，我国对微塑料的关注和研究不足。检索到的微塑料文献中微塑料污染相关文献占30.0%以上，随着对微塑料的深入研究，发现微塑料的污染已经不容小觑。

2.2 微塑料污染普遍存在，对人体健康有潜在威胁

从中国知网期刊全文数据库中检索到的微塑料污染文献中，涉及到海洋污染的文献占68.4%，微塑料被形象地称为“海洋中的PM2.5”；其次是关于环境和土壤的污染，这两类文献比例分别占到51.6%和24.1%，紧接着是关于微生物、人体、鱼类、大气和日常生活中的微塑料污染等(见图2)。虽然从文献统计结果而言，与人体相关的微塑料污染文献比例并不高，但人类站在食物链的顶端，以上形式分布的微塑料都可能通过摄食或呼吸等方式进入人体内部。

图2 微塑料污染的分布情况Fig.2 Distribution of microplastic pollution

许多海洋生物，包括鱼类、虾及贝类等，已经被证实会吸收微塑料并储存于体内，且它们不易降解和排岀，会在生物体内存留较长时间[10]。在中国17个城市的养殖牡蛎中均发现了微塑料，平均每个牡蛎样本中含有微塑料2.93个[11]。而对市售的牡蛎进行净化，三天后牡蛎体内依然存留有微塑料[12]。毫无疑问，这些海洋生物被食用后，其体内的微塑料就会进入人体。据估算，每年通过食物进入人体内的微塑料多达6.8万个，从世界不同地域的人类粪便样本中都检测出微塑料颗粒的存在[13]。

大气中存在微塑料，人口稠密区空气中微塑料浓度明显高于人口密度低的郊区[14]，大气中微塑料浓度没有确切的数值，它受地域、气候条件、季节以及抽样方法等影响较大。据估计，人体平均每天会吸入26～130个微塑料，它们会进入呼吸系统并聚集在肺部[15]。而计算模型对此进行了印证，模型估算出，即使不进行剧烈运动，男性大概每天会吸入272个微塑料，这些微小颗粒可以到达肺部深处并长时间沉积于此[16]。

另外，微生物在微塑料表面生长良好，微塑料很可能成为引起疾病的载体[13]。而通过食物及呼吸作用进入人体的微塑料可以在肠道和肺部富集，并有可能转移到其他器官和组织中。现有的试验数据表明，微塑料对人体健康有潜在威胁，而科学家猜测这种威胁可能是长期的、大规模的危害[13]，虽然现获得的研究成果主要以动物为实验对象，还有一些是依靠计算模型，并且实验条件比真实环境更苛刻，微塑料对于人体健康危害的更多证据还有待研究[17]。

2.3 微塑料缺少快速、精准、便捷的检测方法

在中国知网数据库中以“微塑料”和“检测方法”为主题词的检索结果中，进一步检索到，对于海水、淡水或饮用水、土壤、鱼中微塑料的检测方法都有涉及和研究，具体文献占比见图4。关于水体(包括海水、淡水或饮用水)中微塑料的检测文献达50%，检测水体中的微塑料主要步骤为分离提取、定性鉴别和定量分析，即通过密度分离、过滤和筛分、消解、干燥等方法分离提取后，再通过光谱分析法、色谱分析法、质谱分析法、热分析法以及光学或电子显微镜分析法等仪器分析方法进行定性和定量测定[18]。对土壤和鱼等中微塑料检测的步骤也大体相似，只是微塑料来源广泛、组分复杂、形状、大小、颜色各不相同，因此选择的分离提取方法和仪器分析方法也不尽相同。

现代技术手段和仪器分析方法不仅为微塑料的鉴别和测定提供了技术基础，也为更小粒径的微塑料的检出提供了可能，如，刘丹童等筛选过滤膜作为分离和分析微塑料所用基底，使用显微拉曼光谱的面扫模式对常见的微塑料进行定性分析，该方法能从滤膜背景上有效识别最小粒径为1 μm的小尺寸微塑料[19]。传统的微塑料定量分析一般通过人工计数等目检法来完成，不仅耗时、费力，而且差错率高，仪器分析方法与物理、化学表征方法的联用，如热红联用(TGA-FTIR)[20]、热解/气相色谱/质谱联用(Pyr-GC-MS)[21]和热萃取/气相色谱/质谱联用(TED-GC-MS)[22]等，大大提高了分析的准确性。张玉佩等在热重分析仪中对微塑料热解，微塑料的热解气体产物通过传输线进入傅里叶变换红外光谱仪，利用热解气体的红外特征峰对微塑料进行识别和量化[20]。

图3 微塑料检测的文献分布情况Fig.3 Literature distribution of microplastic detection

然而，现有的微塑料检测方法大多停留在研究阶段，在选择和建立微塑料检测方法或系统时更多考虑的是否能辨识、能测量以及定量是否准确上，对于人力成本、时间效率、操作过程等关注较少，缺少可应用于人们的日常工农业生产及生活的快速、精准、便捷的微塑料检测方法和检测仪器。

2.4 微塑料污染控制势在必行，国内已经出台了相应政策法规

据英国广播公司(BBC)报道：迄今为止人类已生产了83亿吨原生塑料，仅有20%左右的废弃塑料被回收利用或焚烧，剩余的塑料废品都堆积在垃圾填埋场和自然环境中[23]。我国塑料生产量和使用量巨大，为塑料垃圾提供了丰富的来源，其中最为社会所关注的塑料快餐盒、塑料袋和农业塑料薄膜等造成的塑料污染问题自上世纪90年代起已逐渐被政府所关注，而2010年以后也逐渐认识到微塑料污染应从源头控制。

对于微塑料污染控制，国外出台了一系列有力度的政策，如英国2018年实施的塑料微珠禁令[24]，日本制定的“塑料资源循环战略”[25]。近年来，我国也逐渐重视环境微塑料污染防治工作。2020年1月，国家发改委与生态环境部联合发布关于《进一步加强塑料污染治理的意见》，文件中明确规定“到2020年底，禁止生产含塑料微珠的日化产品；到2022年底，禁止销售含塑料微珠的日化产品”，并要求强化与微塑料污染防治相关的科技支撑工作。2020年7月，发改委等九部委发布《关于扎实推进塑料污染治理工作的通知》，不仅对塑料污染治理工作进行了统筹安排，在附件中明确了现阶段含塑料微珠的日化产品细化标准。在生态环境部下达的2020-2035年《生态环境监测规划纲要》聚焦专题专项监测中，专门列出了海洋微塑料监测任务。而辽宁省质量技术监督局也发布了通过傅立叶变换显微红外光谱法测定海水中微塑料的标准方法(DB21/T 2751-2017)。这些都是微塑料污染控制的基准和依据，为微塑料污染的控制工作提供了政策保障和检测标准。

2021年1月1日我国禁塑令正式落地，可降解塑料成为解决“白色污染”的重要途径之一。最常见的可降解塑料包括光降解塑料和生物降解塑料两类。光降解塑料由于降解速率受环境影响较大，适应面相对较窄，主要应用于农业地膜。而生物降解塑料应用范围相对广泛，目前在日常生活用品、汽车内饰件、医药卫生、农林、土建等方面都有涉及[26]。针对“塑料微珠禁令”，英国专家以木质素为原料生产出新微型颗粒，在日化用品中以此替代添加的传统塑料微粒[27]。英国学者使用淀粉、纤维素和蛋白质研制出的生物塑料薄膜，具有合适的力学强度、透明外观、透气性和良好的安全性，生物降解性好，是理想的食品包装材料[28]。法国Total公司与CorbionPurac公司合作，以甘蔗为原料发酵得到单体(乳酸等)，再经化学合成制得生物降解塑料聚乳酸(PLA)，实现了从糖到PLA的全集成生产链[29]。PLA可用于一次性用品和耐用包装品，使用后可回收或堆肥后重返土壤，国内已有多家PLA规模化生产企业。显然，可降解塑料的使用会很大程度降低微塑料的污染，但已产生的微塑料污染的处理以及其它控制微塑料污染的措施还需要投入技术、方法和手段。

3 结 语

微塑料的污染已经十分广泛，它已侵入人们的生活，对人体健康具有潜在威胁，但我国对微塑料的关注和研究起步较晚，未建立食物、大气和土壤等中微塑料的限定标准，还缺少可应用于人们日常工农业生产及生活的快速、精准、便捷的检测方法，微塑料污染的研究和控制形势严峻。所幸微塑料污染控制已引起国家重视，我国政府已推出了相应政策法规为减缓和控制微塑料污染指明方向、列出依据、保驾护航，可降解塑料的研发和工业化生产取得了一定成果，相信在不久的将来，经过政府、科研人员以及大众的共同努力和参与，对于微塑料污染会有更深入的了解，会寻找到控制微塑料污染更多有效的办法和便捷的技术。