微塑料在海洋漁業(yè)水域中的污染現(xiàn)狀及其生物效應(yīng)研究進(jìn)展*

夏 斌 杜雨珊 趙信國 朱 琳 陳碧鵑 孫雪梅 曲克明

(1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部海洋漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所 青島 266071； 2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室海洋生態(tài)與環(huán)境科學(xué)功能實(shí)驗(yàn)室 青島 266071； 3.上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院 上海 201306)

塑料制品由于輕便、可塑性強(qiáng)和耐用等特性而被廣泛應(yīng)用于航空、航天、軍事、農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及日常生活等多個領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球塑料年產(chǎn)量已經(jīng)從1950年的150萬t激增至2017年的約3.48億t，并且還在不斷增加(Plastics Europe,2018)。隨著塑料的大量生產(chǎn)和使用，這勢必會導(dǎo)致每年有數(shù)量龐大的塑料垃圾進(jìn)入海洋。據(jù)預(yù)測，到2025年，全球海洋中塑料垃圾量將高達(dá) 2.5 億 t (Jambecket al,2015)。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)發(fā)布的報(bào)告指出，海洋塑料垃圾給全球海洋生態(tài)系統(tǒng)造成的經(jīng)濟(jì)損失超過 80億美元，其中，僅水產(chǎn)品損失就達(dá)31億美元(UNEP,2016)。2015年召開的第二屆聯(lián)合國環(huán)境大會上，海洋塑料污染被列入與全球氣候變化、臭氧耗竭、海洋酸化并列的重大全球環(huán)境問題。

通常將尺寸小于5 mm的塑料碎片或顆粒定義為微塑料(Thompsonet al,2004)。海洋微塑料主要分為初生微塑料和次生微塑料。初生微塑料是指工業(yè)生產(chǎn)過程中被制備成粒徑小于5 mm的塑料顆粒，如牙膏、潔面乳和空氣清新劑中的塑料微粒等；次生微塑料是指大尺寸的塑料垃圾經(jīng)過物理、化學(xué)和微生物作用分裂或降解而成的塑料微粒。微塑料因其持久性和高遷移性，已在全球海洋中普遍存在(Chaeet al,2017)，被形象地稱為“海洋中的PM2.5”。海洋中的微塑料既是海洋污染物，直接對海洋生物產(chǎn)生毒性效應(yīng)(Barbozaet al,2015; Yinet al,2018; 陳啟晴等,2018)，也是有毒污染物和微生物的傳播載體，間接影響海洋生物(Carberyet al,2018; 何蕾等,2018)。2018 年，《Science》報(bào)道，海洋微塑料吸附的有害物質(zhì)能引起珊瑚礁疾病率的增加，使骨骼侵蝕帶病(Skeletal eroding band disease)增加 24%，白化病上升 17%，黑帶病上升5%(Lambet al,2018)。由此可見，微塑料已成為倍受國際關(guān)注的新型污染物(Gallowayet al,2016)，其海洋環(huán)境效應(yīng)已成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)(Barbozaet al,2015)。

據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)統(tǒng)計(jì)，2014年，漁業(yè)資源為全球 43億人口提供了約 15%的優(yōu)質(zhì)蛋白(FAO,2014)，作為人類獲取優(yōu)質(zhì)蛋白的重要來源，至 2026年，全球漁業(yè)產(chǎn)量將達(dá)到1.94億t。但迄今，已在全球 233種海洋生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了微塑料(Wilcoxet al,2015)，表明海洋生物已經(jīng)受到了微塑料的污染，不禁引發(fā)人們對水產(chǎn)品質(zhì)量安全和人體健康的擔(dān)憂。漁業(yè)水域是指適宜水產(chǎn)捕撈、水產(chǎn)增殖的水生經(jīng)濟(jì)動植物繁殖、生長、索餌和越冬洄游的水域總稱。本文通過對國內(nèi)外研究成果的歸納和總結(jié)，分析微塑料在海洋漁業(yè)水域的污染現(xiàn)狀，闡述微塑料對海洋漁業(yè)生物的毒性效應(yīng)及潛在的水產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)，并對未來的研究前景進(jìn)行展望，以期為準(zhǔn)確評估微塑料對海洋漁業(yè)資源和水產(chǎn)品質(zhì)量安全的影響提供科學(xué)依據(jù)。

1 海洋漁業(yè)水域中微塑料的主要來源

海洋漁業(yè)水域中微塑料的主要來源有：

(1) 陸源輸入 陸地上的塑料袋、泡沫和纖維等塑料垃圾經(jīng)過風(fēng)力作用和雨水沖刷，通過地表徑流進(jìn)入海洋環(huán)境，引起海洋塑料污染。2017年《Nature Communications》期刊報(bào)道，全球每年有115～241萬t塑料垃圾從河流進(jìn)入海洋(Lebretonet al,2017)。陸源輸入是海洋漁業(yè)水域微塑料的一個主要來源。

(2) 濱海旅游 在人口活動密集的海灘等海濱旅游景點(diǎn)，由于沙灘比熱低、升溫快、光氧化速度快，被游客隨意丟棄的塑料包裝袋、礦泉水瓶等塑料垃圾，易破碎形成微塑料進(jìn)入到海洋環(huán)境中。

(3) 船舶運(yùn)輸 海上過往船舶向海洋丟棄大量的塑料垃圾也是微塑料的一個重要來源。據(jù)UNEP (2005)估算，2005年全球船舶運(yùn)輸過程中輸入到海洋的塑料垃圾達(dá)到500萬t。此外，海上航運(yùn)事故也會導(dǎo)致大量塑料產(chǎn)品進(jìn)入海洋。

(4) 漁業(yè)捕撈 在底棲挖泥和拖網(wǎng)作業(yè)的漁業(yè)捕撈活動中，漁繩和漁網(wǎng)會因磨損、截?cái)喽膿p，從而增加海洋漁業(yè)水域中微塑料的含量。另外，由于這些漁具的長期使用和維護(hù)力度不足，每年會有大量塑料漁具被遺棄在海洋中(Macfadyenet al,2009)。Lusher等(2013)發(fā)現(xiàn)，海洋生物體內(nèi)攝入的塑料纖維與常用的漁具結(jié)構(gòu)相似，從而證實(shí)生物體內(nèi)的微塑料污染與當(dāng)?shù)氐臐O業(yè)生產(chǎn)活動有密切關(guān)聯(lián)(Dantaset al,2012; Witteet al,2014; Mathalonet al,2014)。

(5) 養(yǎng)殖設(shè)施 近海網(wǎng)箱和筏式養(yǎng)殖過程中大量使用漁網(wǎng)、漁繩和浮球等塑料制品，其老化破損都會造成大量塑料碎片進(jìn)入海洋。Mathalon等(2014)研究發(fā)現(xiàn)，與野生貽貝相比，人工養(yǎng)殖的貽貝體內(nèi)塑料纖維的含量較高。

(6) 大氣沉降 Dris等(2016)對大氣沉降物質(zhì)組成進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)50%為天然纖維沉降物，21%為經(jīng)過人工加工的天然纖維，17%為人造塑料纖維(主要為聚對苯二甲酸乙二醇酯)，12%為人造混合纖維(聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚氨酯的混合纖維以及棉和聚酰胺的混合纖維)。這表明大氣沉降可能是海洋漁業(yè)水域中微塑料的來源。

2 海洋漁業(yè)水域中微塑料的分布特征

在風(fēng)力和洋流作用下，海洋環(huán)境中的微塑料會進(jìn)行遠(yuǎn)距離遷移，已廣泛分布在河口、近海、遠(yuǎn)洋、極地和深海等全球各處海域。一般來說，風(fēng)、表面流和地轉(zhuǎn)環(huán)流可以促進(jìn)大粒徑的微塑料進(jìn)行大范圍擴(kuò)散(Lawet al,2010)。在較小范圍內(nèi)，湍流和潮汐會導(dǎo)致沉積物中的微塑料再次懸浮(Ballentet al,2012,2013)。

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表1概括了不同漁業(yè)水域內(nèi)微塑料的豐度、粒徑、形狀、顏色和成分：

(1) 從微塑料豐度分析，空間分布非常不均勻。韓國養(yǎng)殖水域微塑料含量較高，達(dá)到105ind./m3(Songet al,2014)，而葡萄牙海岸海水微塑料含量僅為10-3ind./m3(Friaset al,2014)。

(2) 從微塑料的粒徑分析，不同漁業(yè)水域微塑料的粒徑差異較大。例如，在加拿大溫哥華島西海岸檢測到的微塑料(558±521 μm)豐度為(1710±1110) ind./m3(Desforgeset al,2014)。在捕撈活動密集的漁業(yè)水域，如中國長江口和東海海岸，絕大多數(shù)的塑料顆粒以小粒徑的形式存在，0.5～5 mm的微塑料占90%左右(Zhaoet al,2014)，而我國象山港的微塑料粒徑主要分布在 0.25～2 mm，平均粒徑為(1.54±1.53) mm (Chenet al,2018)。

(3) 從微塑料的形狀分析，主要為纖維狀、碎片、薄膜和球狀，其中，纖維狀微塑料是漁業(yè)水域中最常見的微塑料，這主要是由于捕撈和養(yǎng)殖活動中漁繩和漁網(wǎng)的破損，導(dǎo)致纖維狀微塑料所占比例較高。例如，加拿大夏洛特皇后灣水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施高度集中，當(dāng)?shù)乩w維狀微塑料的數(shù)量顯著增加(Desforgeset al,2014)。在捕撈活動密集的東北大西洋和東北太平洋，纖維狀塑料占了 70%以上(Lusheret al,2014; Desforgeset al,2014)。但在韓國南部海岸，微塑料主要以顆粒碎片的形式存在，特別是醇酸樹脂類(船身常用的粘合劑涂料)的油漆顆粒(Songet al,2014)。由此可見，韓國南部海岸微塑料的主要來源不是漁業(yè)生產(chǎn)活動，而是船舶運(yùn)輸。

(4) 從微塑料的顏色分析，不同漁業(yè)水域微塑料的顏色組成差異很大，但大多以藍(lán)色、白色、紅色、黑色和透明為主，其中，東北大西洋中藍(lán)色微塑料占37.7%，而該海域海洋生物體內(nèi)攝入最多的微塑料也是藍(lán)色纖維狀(Lusheret al,2014)。

(5) 從微塑料的成分分析，主要以聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯和聚酰胺等成分為主，是塑料制品中產(chǎn)量最高的一些種類。此外，這些成分的塑料也常用于養(yǎng)殖和捕撈活動中，如聚苯乙烯常用來制作水產(chǎn)養(yǎng)殖中的泡沫浮標(biāo)，聚丙烯、聚乙烯和聚酰胺多用于制成捕撈用的漁繩、漁網(wǎng)和漁線。已有研究表明，我國象山港作為歷史悠久的海水養(yǎng)殖區(qū)，檢測到的微塑料成分多以聚苯乙烯為主，約占 38.6%(Chenet al,2018)。

綜上所述，在海洋漁業(yè)水域中，微塑料豐度和粒徑分布差異較大，形狀以纖維狀和顆粒碎片狀為主，顏色主要為藍(lán)色、白色、紅色、黑色和透明色，主要成分為聚丙烯、聚乙烯和聚苯乙烯。

3 微塑料對海洋漁業(yè)生物的毒性效應(yīng)

微塑料廣泛分布于海洋漁業(yè)環(huán)境水域中，由于其粒徑小，極易被漁業(yè)生物攝入(Mooreet al,2001)，進(jìn)而產(chǎn)生一系列毒性效應(yīng)(表2)，主要包括抑制生長發(fā)育、影響攝食及行為能力、生殖毒性、免疫毒性、遺傳損傷等。

3.1 抑制生長發(fā)育

微塑料會抑制海洋漁業(yè)生物的生長發(fā)育。例如，沉積物中的聚苯乙烯微塑料(40～1300 μm)會顯著抑制沙蠶(Arenicola marina)的生長，且抑制程度與微塑料的濃度呈正相關(guān)(Besselinget al,2013)。聚乙烯微塑料會抑制海膽(Tripneustes gratilla)的攝食與生長，但不會對海膽產(chǎn)生致死效應(yīng)(Kaposiet al,2014)。微塑料被海洋漁業(yè)生物攝入體內(nèi)后會在消化道中累積并阻塞消化道(Browneet al,2008; Wilcoxet al,2015)，產(chǎn)生飽腹感，導(dǎo)致其攝食能力下降，體內(nèi)能量儲備減少(Wrightet al,2013)，從而影響漁業(yè)生物的生長。Yin等(2018)研究發(fā)現(xiàn)，聚苯乙烯微塑料顯著影響了許氏平鲉(Sebastes schlegelii)的能量儲備，降低了生物體的營養(yǎng)品質(zhì)。Bour等(2018)觀察到暴露在較大塑料顆粒下(125～500 μm)的雙殼貝類，發(fā)現(xiàn)其蛋白質(zhì)和脂質(zhì)含量未發(fā)生變化，但總的能量儲備隨著暴露微塑料的含量增加而降低。粒徑為1～50 μm的聚乙烯微塑料會破壞紫貽貝(Mytilus galloprovincialis)的體內(nèi)平衡，導(dǎo)致紫貽貝能量消耗增加和生長速率下降(Detreeet al,2018)。

3.2 影響攝食及行為能力

攝入微塑料會影響漁業(yè)生物的攝食和行為能力。研究表明，聚苯乙烯微塑料(1×106ind./L)會顯著降低許氏平鲉(S.schlegelii)的攝食和游泳能力，縮小許氏平鲉的活動范圍，增強(qiáng)許氏平鲉的集群行為(Yinet al,2018)。聚乙烯微塑料暴露后，虎魚(Pomatoschistus microps)的游泳能力下降(Oliveiraet al,2013)，捕食能力減弱(Ferreiraet al,2016)，并且出現(xiàn)嗜睡的特征(Oliveiraet al,2013)。當(dāng)沙蠶(A.marina)處于高濃度的微塑料暴露中，也會引發(fā)炎癥反應(yīng)，降低能量儲備，并且導(dǎo)致其攝食活動受到抑制(Wrightet al,2013)。但也有研究發(fā)現(xiàn)，在微塑料和芘聯(lián)合暴露下，尖吻鱸(Lates calcarifer)幼魚的攝食能力沒有受到顯著影響，但游泳速度明顯下降(Guvenet al,2018)。

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3.3 生殖毒性

微塑料會危害海洋生物的生殖健康。在聚苯乙烯微塑料的暴露下，太平洋牡蠣(Crassostrea gigas)排出的卵細(xì)胞數(shù)量顯著降低，精子的運(yùn)動水平下降，表明微塑料會顯著抑制太平洋牡蠣的繁殖能力(Sussarelluet al,2016)。目前，關(guān)于微塑料對漁業(yè)生物生殖毒性的研究還很少，只有一些對其他海洋生物的報(bào)道。例如，Ogonowski等(2016)研究表明，微塑料(105ind./ml)會導(dǎo)致大型溞(Daphnia magna)的死亡率升高，還會減弱大型溞的繁殖能力。Sussarellu等(2016)將太平洋牡蠣親本暴露在聚苯乙烯微球中，顯示微塑料影響牡蠣親本的能量分配和生殖腺的成熟。Lee等(2013)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)聚苯乙烯微塑料(0.05 μm)濃度大于 12.5 μg/ml時，會導(dǎo)致日本虎斑猛水蚤(Tigriopus japonicus)下一代的死亡；而在 0.5 μm 聚苯乙烯微塑料暴露下，最高濃度組(25 μg/ml)同樣會導(dǎo)致日本虎斑猛水蚤子代存活率顯著下降。Jeong等(2017)研究發(fā)現(xiàn)，與0.5 μm和6 μm的聚苯乙烯微塑料相比，0.05 μm微?？梢源┻^海洋橈足類的細(xì)胞膜，引起細(xì)胞損傷和氧化應(yīng)激，最終導(dǎo)致橈足類生長速率下降和繁殖能力減弱。Cole等(2015)研究表明，20 μm聚苯乙烯微塑料長期暴露顯著影響了海洋橈足類的能量儲備和繁殖能力，不利于種群繁殖的穩(wěn)定性。

3.4 免疫毒性

微塑料在進(jìn)入海洋漁業(yè)生物組織和器官后，會引發(fā)一系列的免疫反應(yīng)。例如，粒徑為40～150 μm的聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE)微塑料會對海鯛(Sparus aurata)和海鱸(Dicentrarchus labrax)的白細(xì)胞產(chǎn)生氧化損傷，從而產(chǎn)生免疫毒性，并且 PVC的毒性要大于 PE (Espinosaet al,2018)。另外，有研究發(fā)現(xiàn)，粒徑為3.0 μm和9.6 μm的微塑料會從紫貽貝(Mytilus edulis)的內(nèi)臟轉(zhuǎn)移到淋巴系統(tǒng)，但沒有產(chǎn)生生物效應(yīng)(Browneet al,2008)，而粒徑小于 80 μm 的高密度聚乙烯微塑料可進(jìn)入貽貝的消化系統(tǒng)，導(dǎo)致貽貝血流粒細(xì)胞增多和溶酶體膜不穩(wěn)定，從而引發(fā)機(jī)體免疫系統(tǒng)的炎癥反應(yīng)(von Mooset al,2012)。在聚乙烯微塑料(1.5×107ind./L)暴露下，會引起紫貽貝(M.galloprovincialis)氧化應(yīng)激、免疫應(yīng)答以及細(xì)胞凋亡(Detreeet al,2017)。Granby等(2018)研究表明，用微塑料和鹵代污染物投喂海鱸，會增加鱸魚對鹵代污染物的富集量，肝臟代謝及基因表達(dá)異常，同時也引起氧化應(yīng)激和免疫反應(yīng)。還有研究將海膽(Paracentrotus lividus)暴露于氨基修飾聚苯乙烯納米微塑料(10和25 μg/ml)中，引起吞噬細(xì)胞的溶酶體膜的不穩(wěn)定和細(xì)胞凋亡，表明聚苯乙烯納米微塑料對海膽產(chǎn)生免疫毒性(Marques-Santoset al,2018)。

3.5 遺傳損傷

微塑料會對海洋漁業(yè)生物產(chǎn)生遺傳損傷。研究顯示，微塑料吸附多環(huán)芳烴后會對紫貽貝(M.galloprovincialis)產(chǎn)生免疫毒性、神經(jīng)毒性以及基因毒性，這會造成貽貝的遺傳損傷(Avioet al,2015a)。但是，目前有關(guān)微塑料對海洋漁業(yè)生物遺傳毒性的研究還很少，只有一些對其他海洋生物的報(bào)道。Besseling等(2014)研究表明，大型溞(D.magna)體型的縮小與納米聚苯乙烯塑料顆粒的暴露有關(guān)，導(dǎo)致其子代數(shù)量減少以及畸形率上升。

4 微塑料對海洋漁業(yè)生物的致毒機(jī)制

微塑料對海洋漁業(yè)生物產(chǎn)生毒性效應(yīng)的致毒機(jī)制主要包括攝入微塑料對漁業(yè)生物的影響、微塑料與其他污染物的復(fù)合效應(yīng)，以及微塑料作為微生物、附生動植物載體產(chǎn)生的影響。

4.1 攝入微塑料對漁業(yè)生物的影響

微塑料廣泛存在于海洋環(huán)境中，由于其粒徑較小，易被漁業(yè)生物誤食。Browne等(2008)使用帶熒光標(biāo)記的聚苯乙烯微塑料球混合微藻投喂紫貽貝(M.edulis)，隨后在貽貝腸道和循環(huán)系統(tǒng)中均發(fā)現(xiàn)了微塑料顆粒，這表明貽貝能夠直接從環(huán)境中攝入微塑料。在近海的漁業(yè)生物體中也發(fā)現(xiàn)了微塑料。Jabeen等(2017)在長江口、東海以及南海收集了21種海水魚，檢測發(fā)現(xiàn)，所有海水魚的胃腸道中均含有微塑料，其中纖維狀是最常見的形狀。Ory等(2017)在中國沿岸17個站點(diǎn)采集了養(yǎng)殖牡蠣，檢測發(fā)現(xiàn) 84%的牡蠣中含有微塑料。微塑料被漁業(yè)生物攝食后，可經(jīng)由胃腸道轉(zhuǎn)移至其他組織或器官中，從而對漁業(yè)生物產(chǎn)生物理性損害。von Moos等(2012)將紫貽貝(M.edulis)暴露于聚乙烯微塑料中，觀察紫貽貝消化腺部位的內(nèi)吞情況，發(fā)現(xiàn)聚乙烯微塑料較易被紫貽貝消化腺的上皮細(xì)胞所攝取，且在細(xì)胞、組織結(jié)構(gòu)上對貝類生物體造成較大損傷。Avio等(2015b)發(fā)現(xiàn)聚乙烯、聚苯乙烯微塑料(粒徑0.2～0.6 mm)由魚類胃腸道轉(zhuǎn)移至肝臟中。

微塑料的粒徑、表面電荷等性質(zhì)是影響其被生物富集的重要因素(Lusheret al,2017)。一般而言，粒徑越小，進(jìn)入生物體后更容易被吸收。已有研究證實(shí)，50～100 nm的聚苯乙烯塑料微球比 300～3000 nm的微球更容易被派爾集合淋巴結(jié)和腸道絨毛吸收(Janiet al,1992; Florenceet al,2001)。但是，漁業(yè)生物對攝取食物的粒徑也有一定的選擇性。研究發(fā)現(xiàn)，相比于2 μm的微塑料，太平洋牡蠣更傾向攝食6 μm的聚苯乙烯微球(Sussarelluet al,2016)。所以在研究微塑料的毒性效應(yīng)及致毒機(jī)制時，應(yīng)考慮把漁業(yè)生物的攝食習(xí)性納入研究的范疇(Mizrajiet al,2017)。

4.2 微塑料與其他污染物的復(fù)合效應(yīng)

在海洋環(huán)境中，微塑料比表面積大，且具有高疏水性，易吸附不同類型的環(huán)境污染物(如多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、氯化農(nóng)藥以及重金屬等)。微塑料被海洋漁業(yè)生物攝食后，在一定條件下會釋放出吸附的污染物。有研究表明，在生物體腸道環(huán)境中微塑料對污染物的解吸速率比在海水中高出 30多倍(Bakiret al,2014)，從而對漁業(yè)生物產(chǎn)生更強(qiáng)的毒性效應(yīng)(徐擎擎等,2018)。Avio等(2015a)研究發(fā)現(xiàn)，聚乙烯微塑料與多環(huán)芳烴的復(fù)合污染導(dǎo)致紫貽貝(M.galloprovincialis)對多環(huán)芳烴的吸收利用率明顯提高。Barboza等(2018)發(fā)現(xiàn)塑料微球改變了汞在鱸魚((D.labrax)腦部和肌肉中的富集量。Rochman等(2013)的研究表明，當(dāng)魚類攝入吸附了有機(jī)污染物的聚乙烯微粒之后，微塑料會在魚體內(nèi)累積并產(chǎn)生脅迫作用，還會影響多環(huán)芳烴受體(AhR)基因的表達(dá)。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，與僅暴露于熒蒽的貽貝(Mytilusspp.)相比，在同時暴露于微塑料和熒蒽的貽貝中檢測到更高的熒蒽濃度，且貽貝的組織病理學(xué)損傷更加顯著，這說明微塑料結(jié)合其他污染物后具有明顯的復(fù)合毒性(Paul-Pontet al,2016)。Rochman等(2014)研究發(fā)現(xiàn)，日本青鳉(Oryzias latipes)攝食表面吸附有多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴和多溴二苯醚等污染物的微塑料后，魚體內(nèi)雌激素受體(ERα)、卵黃蛋白原(Vtg I)、卵殼前體蛋白(Chg H)的基因表達(dá)水平發(fā)生改變，表明微塑料與上述有機(jī)污染物的復(fù)合污染影響了日本青鳉的內(nèi)分泌系統(tǒng)功能。微塑料除了與吸附污染物產(chǎn)生復(fù)合毒性外，其自身攜帶的化學(xué)添加劑在海洋環(huán)境中浸出后也會對漁業(yè)生物產(chǎn)生毒性。這些添加劑包括增塑劑、阻燃劑、塑化劑和雙酚 A等有毒物質(zhì)。以雙酚 A為例，作為聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等塑料聚合物的添加劑，能引起內(nèi)分泌失調(diào)，并具有一定的胚胎毒性和致畸性。此外，新陳代謝紊亂導(dǎo)致的肥胖和乳腺癌也被認(rèn)為與雙酚A有關(guān)(韓林等,2016)。

目前研究表明，微塑料本身的毒性是相對較小的，環(huán)境濃度下的微塑料基本不會對海洋生物產(chǎn)生毒性效應(yīng)，但微塑料在吸附環(huán)境污染物后，會顯著增強(qiáng)吸附污染物的毒性效應(yīng)。例如，納米級微塑料增強(qiáng)了四溴聯(lián)苯醚和三氯生對海洋輪蟲(Brachionus koreanus)的毒性效應(yīng)(Jeongetal,2018)，因此，微塑料與其他污染物對海洋漁業(yè)生物的復(fù)合效應(yīng)須引起高度重視。海洋環(huán)境中微塑料與污染物的復(fù)合效應(yīng)對海洋生物的毒性作用更加復(fù)雜，需要全面了解微塑料對污染物的吸附、解吸、釋放和運(yùn)輸過程，相關(guān)的致毒機(jī)制及影響因素亟待進(jìn)一步研究，以便更加準(zhǔn)確地評價(jià)微塑料的漁業(yè)環(huán)境效應(yīng)。

4.3 微塑料作為微生物、附生動植物的載體作用

微塑料在進(jìn)入海洋環(huán)境后，容易吸附排泄物、有機(jī)物和無機(jī)營養(yǎng)鹽，進(jìn)而吸引微生物和浮游動植物附著其表面上。在北太平洋環(huán)流區(qū)的一項(xiàng)研究表明，微塑料表面聚集的微生物主要包括芽孢桿菌、球狀菌和羽狀硅藻等(Carsonet al,2013)。同時，Oberbeckmann等(2014)發(fā)現(xiàn)，收集自英國北海的塑料顆粒表面附著了擬桿菌門(Bacteroidetes)、變形菌門(Proteobacteria)和藍(lán)細(xì)菌門(Cyanobacteria)的細(xì)菌。Jiang等(2018)采用高通量測序技術(shù)對中國長江口潮間帶微塑料樣品上的細(xì)菌群落進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)主要細(xì)菌為 α-變形菌(Alphaproteobacteria)、γ-變形菌(Gammaproteobacteria)、黃桿菌綱(Flavobacteriia)、酸桿菌門(Acidobacteria)以及藍(lán)細(xì)菌門(Cyanobacteria)。還有研究在北海、波羅的海和北大西洋的微塑料表面檢測出致病弧菌(Vibriospp.) (Zettleret al,2013; Kirsteinet al,2016)。隨著微塑料的不斷遷移，可能促使附著在其表面的致病菌迅速擴(kuò)散，導(dǎo)致大面積感染事件，甚至危害人體健康。另外，微塑料也能夠?yàn)楦∮紊锾峁┓€(wěn)定的棲息生境，使其獲得豐富的營養(yǎng)，進(jìn)而吸引較低營養(yǎng)級漁業(yè)生物對微塑料的攝食，同時可能會加劇攝食后引起的毒性效應(yīng)。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在地中海西北部海岸的微塑料上，附著了底棲硅藻、小型甲藻以及有害甲藻(Masóet al,2003)。一旦這些微塑料遷移到適宜有害甲藻生長的海域，可能會急劇繁殖擴(kuò)散，釋放大量毒素，影響水產(chǎn)品質(zhì)量安全，最終對人類健康產(chǎn)生潛在危害。

雖然微塑料對微生物和浮游動植物的載體作用，至今尚未開展系統(tǒng)深入的研究，很多結(jié)論未能獲得有效的數(shù)據(jù)支持，但微塑料表面黏附的致病菌和有毒藻類，隨著微塑料的遷移，很可能引發(fā)海洋生態(tài)災(zāi)難，其潛在影響應(yīng)引起高度重視。今后應(yīng)加強(qiáng)對海洋微塑料附著生物種類和豐度的研究，并積極探討可能帶來的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)效應(yīng)。

5 微塑料在食物鏈中的傳遞作用

由于尺寸小、難降解，微塑料易被海洋生物攝入，并且蓄積在體內(nèi)。目前，已在原生生物、橈足類、環(huán)節(jié)動物、棘皮動物、刺細(xì)胞動物、端足類、十足類、等足類、軟體動物和魚類等大量海洋生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了微塑料(Christakiet al,1998; Thompsonet al,2004; Besselinget al,2013; Coleet al,2013; Tanakaet al,2013; Ugoliniet al,2013; Hameret al,2014; Kaposiet al,2014; Wattset al,2014; Avioet al,2015b; Hallet al,2015; Nobreet al,2015; Pedaet al,2016)。更令人擔(dān)憂的是，微塑料還會沿著食物鏈，從低營養(yǎng)級生物傳遞至高營養(yǎng)級生物(圖1)。據(jù)Farrell等(2013)報(bào)道，用體內(nèi)蓄積有0.5 μm聚苯乙烯塑料微球的紫貽貝飼喂 青蟹(Carcinus maenas)后，微塑料顆粒隨之出現(xiàn)在青蟹的胃、肝臟和血淋巴等組織器官中，并檢測到血淋巴中的微塑料含量最高。Cedervall等(2012)發(fā)現(xiàn)，聚苯乙烯納米顆粒會沿著柵藻(Scenedesmussp.)-大型溞(Daphnia magna)-鯽魚(Carassius carassius)三級食物鏈傳遞，最終蓄積在鯽魚體內(nèi)。與對照組相比，通過食物鏈富集微塑料后，鯽魚的群集行為、生理狀態(tài)和脂質(zhì)代謝強(qiáng)度均發(fā)生顯著改變(Mattssonet al,2015)。但也有研究發(fā)現(xiàn)，微塑料可以從豐年蝦傳遞至斑馬魚體內(nèi)，但并沒有在斑馬魚體內(nèi)蓄積，可能是由于微塑料以糞便的形式被斑馬魚排出體外(Batelet al,2016)。此外，在食物鏈傳遞過程中，微塑料攜帶的有毒污染物以及病原微生物可能會一同轉(zhuǎn)移至高營養(yǎng)級生物，并在高營養(yǎng)級生物體內(nèi)擴(kuò)散，最終危害海洋生態(tài)系統(tǒng)乃至人類健康。

圖1 海洋中微塑料的環(huán)境行為及其在海洋食物網(wǎng)中的傳遞(修改自劉強(qiáng)等,2017)Fig.1 Environmental behavior of microplastics in the ocean and their transfer in marine food web (revised from Liu et al,2017)

6 微塑料對水產(chǎn)品質(zhì)量安全的潛在影響

水產(chǎn)品是人類獲取優(yōu)質(zhì)蛋白的重要來源。目前，微塑料在魚類、貝類、蝦類和蟹類等漁業(yè)生物體內(nèi)均 有檢出(Kaposiet al,2014; van Cauwenbergheet al,2014; Liboironet al,2016)，表明漁業(yè)生物已經(jīng)受到微塑料的污染，引起人們對水產(chǎn)品質(zhì)量安全的關(guān)注。微塑料對水產(chǎn)品質(zhì)量安全的潛在影響主要包括三個方面：

(1) 微塑料本身對水產(chǎn)品質(zhì)量安全的影響。目前，食用貽貝、牡蠣等貝類體內(nèi)均有大量微塑料存在(Liet al,2018; Renziet al,2018)，是人類從海產(chǎn)品中攝入微塑料的主要來源。與食用魚類不同，人類食用貝類時通常不會去除內(nèi)臟，這種飲食習(xí)慣會大大增加人類對微塑料的攝入量(Wallaceet al,2016)。據(jù)估算，人類每食用225 g貽貝組織，同時會攝入約900個微塑料(Liet al,2015)，每人每年因食用貝類而攝入微塑料的數(shù)量可達(dá) 11000 個(van Cauwenbergheet al,2014)，進(jìn)而推測食用被微塑料污染的海產(chǎn)品可能會危害人體健康。但與日常生活中進(jìn)入體內(nèi)的微塑料數(shù)量相比，通過食用貽貝攝入微塑料的數(shù)量相對較少(Catarinoet al,2018)。

(2) 微塑料釋放添加劑及攜帶有毒污染物的風(fēng)險(xiǎn)。已有研究發(fā)現(xiàn)，微塑料中污染物的暴露劑量很小，通過飲食攝入微塑料而接觸的PAHs占0.02%～0.1%，PCBs占0.007%～0.03%，DDT占0.0000002%～0.004%，而添加劑的暴露劑量更少，BPA占 0.000005%～ 0.00002%，PBDEs占 0.0007%～0.003% (Lusheret al,2017)，這表明微塑料釋放添加劑及攜帶有毒污染物對水產(chǎn)品質(zhì)量安全影響的風(fēng)險(xiǎn)較小。

(3) 微塑料攜帶病原微生物的風(fēng)險(xiǎn)。被微塑料污染的水產(chǎn)品，可能會攜帶病原生物(如海洋弧菌等)，當(dāng)處理和食用這些水產(chǎn)品時，就可能會引起人體感染發(fā)病。目前尚無相關(guān)研究報(bào)道證實(shí)這一推測，但仍然需要引起人們對水產(chǎn)品質(zhì)量安全的高度重視。

7 結(jié)語與展望

微塑料作為一種新型的海洋污染物，受到國內(nèi)外的高度關(guān)注。當(dāng)前研究表明，微塑料被海洋漁業(yè)生物攝入后，會抑制其生長發(fā)育、攝食及行為能力，并引起生殖毒性、免疫毒性、遺傳損傷等毒性效應(yīng)。此外，微塑料沿著海洋食物鏈傳遞，可能會增加其在高營養(yǎng)級生物體內(nèi)的富集量，產(chǎn)生生物放大作用，最終影響海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定。盡管已經(jīng)開展了相關(guān)實(shí)驗(yàn)予以佐證，但目前所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還未能有力證實(shí)微塑料會對人類健康產(chǎn)生負(fù)面影響。從研究現(xiàn)狀來看，未來還存在諸多問題需要解決：

(1) 海洋漁業(yè)水域微塑料的源解析。采集常見的生活或者工業(yè)塑料樣品，分析其密度、化學(xué)添加劑和成分等穩(wěn)定的關(guān)鍵性參數(shù)；構(gòu)建不同生產(chǎn)、使用和排放途徑的塑料指紋信息庫；通過比對海水樣品與可能來源的塑料樣品化學(xué)特征庫，最后結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)和貝葉斯分析方法，識別不同海洋漁業(yè)水域中微塑料污染的主要來源，為我國海洋漁業(yè)水域微塑料污染的監(jiān)管提供技術(shù)支持。

(2) 微塑料的復(fù)合毒性效應(yīng)和載體作用研究。微塑料與環(huán)境污染物的復(fù)合毒性可能已經(jīng)超過微塑料自身的物理損傷，需要加強(qiáng)微塑料對環(huán)境污染物吸附/解吸過程的研究，揭示其聯(lián)合致毒機(jī)制。此外，微塑料作為病原微生物的載體傳播病害，其對海洋漁業(yè)資源的潛在風(fēng)險(xiǎn)尚未進(jìn)行深入研究，今后應(yīng)推進(jìn)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的開展。

(3) 微塑料的海洋生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估。目前，在有關(guān)微塑料毒性效應(yīng)的研究中，多采用微塑料標(biāo)準(zhǔn)品為研究對象，且實(shí)驗(yàn)中的暴露劑量遠(yuǎn)高于環(huán)境濃度，還存在暴露時間短、無法滿足長期暴露研究需求的局限，這些不足導(dǎo)致了目前的研究工作并不能真實(shí)、準(zhǔn)確、客觀地評價(jià)現(xiàn)實(shí)環(huán)境中微塑料的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，因此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)環(huán)境特征微塑料在環(huán)境濃度下對海洋生物長期暴露的毒性效應(yīng)研究。