微小污染物的監(jiān)測和管控

徐淑升 武江越 倪志鑫等

文章在總結(jié)微塑料、可吸入顆粒物以及有潛在危害的微小物質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，將其統(tǒng)歸為微小污染物，分析微小污染物危害和污染的機(jī)制、監(jiān)測、防控政策、認(rèn)知?dú)v程的相似之處。以海洋微塑料監(jiān)測為例，分析海洋微塑料的產(chǎn)生和影響機(jī)制，提出：建立微小污染物監(jiān)測研究體系;開展微小污染物對生態(tài)系統(tǒng)影響的評估;建立前瞻性和長效支撐機(jī)制等管控建議。

關(guān)鍵詞：微小污染物;微塑料;可吸入顆粒物;監(jiān)測;認(rèn)知?dú)v程

中圖分類號：P76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-9857（2022）01-0060-05

0引言

近百年來，人為產(chǎn)生的非自然物質(zhì)越來越多，這些物質(zhì)或本身就體積微小，或因為不斷磨損而變小，并不斷擴(kuò)散。隨著人類對微觀世界認(rèn)識不斷加深，一些體積微小的物質(zhì)陸續(xù)被定義為新型污染物。從石棉到微塑料，從煤礦粉塵到PM2.5，無不隨著人類認(rèn)知程度加深逐漸被重視。然而，目前對這些微小物質(zhì)污染的研究存在滯后性，未系統(tǒng)性考慮體積微小物質(zhì)的污染研究和治理。這些微小物質(zhì)污染機(jī)制是否存在相似性，在技術(shù)和管控方面有無借鑒，對處于不同認(rèn)知階段的微小物質(zhì)如何判斷其發(fā)展方向，開展此方面的研究具有重要意義。

1微小污染物的含義

本研究將有污染特性的微小物質(zhì)定義為微小污染物，是指粒徑在5mm 以下、納米級以上、包括顆粒狀、纖維狀和片狀等形狀，多為人為活動而出現(xiàn)，不容易降解，能夠在空氣中飄浮或沉降，在水中懸浮或沉積，在土壤中散布，對人體或生態(tài)系統(tǒng)有確定的或潛在的傷害的物質(zhì)（表1）。

2我國環(huán)境中常見的微小污染物

2.1微塑料

微塑料普遍被定義為直徑小于5mm 的塑料碎片和顆粒。目前，我國淡水、海水環(huán)境中均有微塑料檢出，且具有普遍性，土壤中也有微塑料檢出的報道。淡水水體中，以太湖和三峽水庫表層水微塑料豐度最高，上海城市河道沉積物微塑料豐度最高，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)淡水環(huán)境微塑料污染程度較高。我國海洋微塑料污染與近年來國際同類調(diào)查相比，程度處于中等水平[1-2]。

2.2可吸入顆粒物

近年來可吸入顆粒物已成為我國許多城市的首要空氣污染物，常出現(xiàn)PM2.5大范圍污染連片發(fā)生的情況。根據(jù)研究，1998—2016 年中國PM2.5年均濃度總體上升，其中1998—2007 年增加較快，西部地區(qū)污染程度大大小于東部地區(qū)，南方比北方污染程度低，高濃度地區(qū)面積在1998—2004 年迅速擴(kuò)大，之后略有減小并逐步趨于穩(wěn)定[3-8]。

2.3石棉

國際癌癥研究組織（IARC）于1987年已宣布石棉是Ⅰ類致癌物，目前石棉制品已被許多國家禁用，含石棉材料污染的清除卻仍是工業(yè)界難題。我國鼓勵安全生產(chǎn)和使用健康危害相對較低的石棉類型，禁用危害嚴(yán)重的石棉類型。目前我國仍是石棉生產(chǎn)和消費(fèi)大國，但由于在石棉環(huán)境保護(hù)、監(jiān)測和管控方面規(guī)定不足，石棉的生產(chǎn)和污染問題仍然不容忽視。表現(xiàn)在生產(chǎn)行業(yè)環(huán)保設(shè)施缺失，開采和生產(chǎn)中造成的空氣污染，含石棉建筑廢棄材料的處理被忽視等[9]。

3微小污染物的特征分析

相同質(zhì)量的微小污染物，體積越小表面積就越大，物理化學(xué)性質(zhì)隨著體積和表面積的變化而發(fā)生改變，導(dǎo)致其在大體積狀態(tài)下無害，但是在微小狀態(tài)下會有害。微小污染物種類各異，但是其特征卻具有相似性。

3.1危害和污染的機(jī)制具有相似性

微小污染物的危害和污染的機(jī)制相似：①大多是由人為因素產(chǎn)生，是生產(chǎn)環(huán)節(jié)的副產(chǎn)品或消費(fèi)后的廢棄物（例如，煤炭燃燒后產(chǎn)生的可吸入顆粒物）;少部分為自然因素或自然人文雙重因素產(chǎn)生（例如，海水受到擾動后含量過高的懸浮物）。②能夠吸附大量有毒有害物質(zhì)，且在介質(zhì)中停留時間長、輸送距離遠(yuǎn)、影響范圍大。③粒徑小，可能進(jìn)入生物器官或組織，誘發(fā)多種疾病。而且粒徑越小，能夠進(jìn)入到生物器官或組織的部位就越深，危害越大。例如，10μm的可吸入顆粒物沉積在上呼吸道，2μm以下的可深入到細(xì)支氣管和肺泡，造成更大危害。④不易被發(fā)現(xiàn)。潛伏期長，危害顯現(xiàn)需要幾年甚至幾十年，發(fā)現(xiàn)和引起足夠重視需要一定時間，對當(dāng)代和下一代產(chǎn)生的影響需要長時間的監(jiān)測研究。⑤治理難度高，數(shù)量巨大，擴(kuò)散影響范圍難以控制。

3.2監(jiān)測研究方法和面臨的困難具有相似性

監(jiān)測是微小污染物防控的基礎(chǔ)，目前其技術(shù)方法具有相似性，例如激光散射技術(shù)。監(jiān)測都面臨粒徑越小或分類越細(xì)監(jiān)測難度越大的問題。例如，監(jiān)測海水懸浮物相對容易，如果再監(jiān)測海水懸浮物中的微塑料，需要將其分離出來，監(jiān)測難度增加。

3.3防控政策有相似性

防控雖然涉及各行各業(yè)各區(qū)域（涉及新材料生產(chǎn)、礦產(chǎn)開發(fā)等行業(yè)，大氣、土壤、礦區(qū)、廠房等區(qū)域），但是防控政策卻有相似性。一是源頭控制，尋找產(chǎn)生微小污染物的替代品，例如新能源車替代化石能源車，減少燃燒產(chǎn)生的PM2.5。二是污染遷移過程阻斷，例如避免垃圾隨意丟棄，阻斷塑料垃圾進(jìn)入水體形成微塑料。三是污染末端處置，需要投入大量人力物力，例如使用空氣凈化器降低PM2.5。四是完善政策法規(guī)，加大執(zhí)行力度，例如制定石棉防控規(guī)定。

3.4對微小污染物的認(rèn)知?dú)v程具有相似性

對微小污染物的認(rèn)知?dú)v程具有相似性（圖1），均是已經(jīng)造成了一定程度的污染或人身傷害才被發(fā)現(xiàn)和重視，而不是在含量處于快速上升前，具有一定的滯后性。

4微小污染物海洋微塑料的監(jiān)測管控

海洋是全世界微塑料垃圾的最終目的地，大量微塑料隨洋流輸運(yùn)產(chǎn)生跨界污染，影響海洋生態(tài)系統(tǒng)和人類自身的健康安全，產(chǎn)生的問題在全球范圍內(nèi)備受關(guān)注，作為新型污染物，其認(rèn)知和發(fā)展歷程具有典型性，因此本研究將海洋微塑料作為典型的微小污染物監(jiān)測管控的案例來研究討論。

4.1海洋微塑料產(chǎn)生和影響機(jī)制

自從塑料被發(fā)明以來，由于不能自然降解，塑料垃圾就一直在土壤、水體中累積，受物理作用影響，塑料顆粒不斷變小，形成次生微塑料，此外，一些工業(yè)原料是粒徑很小的初生微塑料（例如，用于去角質(zhì)的化妝品原料塑料微珠），這些共同形成了環(huán)境中的微塑料（圖2）?，F(xiàn)有研究表明：從近岸到極地大洋，從表層海水至深海沉積物，從小型浮游動物到大型哺乳動物體內(nèi)，普遍有微塑料檢出。

2019年聯(lián)合國環(huán)境署發(fā)布的第6期《全球環(huán)境展望》指出：微塑料數(shù)量增加和豐度上升對海洋生物及人類的健康具有潛在的不利影響，有可能危及公眾健康。目前科學(xué)界對海洋微塑料的研究尚不充分，對海洋生態(tài)系統(tǒng)及人類健康的影響程度尚不清晰，但食物鏈中各種海洋生物攝食微塑料卻早有記錄，其本身和吸附的有害物質(zhì)可通過生物富集進(jìn)入食物鏈頂端的人類體內(nèi)，也可通過食用鹽積累在人體。

4.2海洋微塑料問題研究

與其他新型微小污染物相似，海洋微塑料監(jiān)測與管控也經(jīng)歷著相似的過程。

4.2.1發(fā)現(xiàn)問題，迅速升溫

2004年，英國的湯普森等人首次提出了“微塑料”的概念。在信息技術(shù)時代，知識傳播速度飛速，“微塑料”很快在政府和大眾層完成了從接受到重視的歷程。聯(lián)合國環(huán)境大會號召和倡議全球應(yīng)對海洋塑料垃圾及微塑料污染問題。特別是在2015年，聯(lián)合國大會首腦會議審議通過了《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》，提出17個可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（SDGs），其中SDG14特別提到了海洋塑料污染的應(yīng)對問題。2017年，G20漢堡峰會通過了“G20海洋垃圾行動計劃”，將海洋塑料垃圾與微塑料問題上升到全球治理層面，并涉及產(chǎn)業(yè)和貿(mào)易政策等方面。2019年，G20大阪峰會達(dá)成了“藍(lán)色海洋愿景”，倡議各成員國“力爭在2050年前實(shí)現(xiàn)海洋塑料垃圾向海零排放”。聯(lián)合國教科文組織政府間海洋科學(xué)委員會（UNESCO-IOC）、聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）、北太平洋海洋科學(xué)組織（PICES）等國際組織，相繼召開了一系列國際會議或組織了工作組，探討海洋微塑料的應(yīng)對與治理。

4.2.2熱點(diǎn)研究，方法矯正

近年來海洋微塑料研究成為學(xué)術(shù)熱點(diǎn)，國外部分學(xué)者，如Jambeck、Lebreton等利用錯誤模型，得出錯誤觀點(diǎn)，造成了中國與全球海洋環(huán)境持續(xù)惡化直接相關(guān)的不良印象，使得中國承受巨大的國際壓力[10-11]。中國學(xué)者通過實(shí)測數(shù)據(jù)和科學(xué)可信的模型估算結(jié)果，在國際知名學(xué)術(shù)期刊上刊發(fā)文章，指出國外部分學(xué)者文章中存在的數(shù)據(jù)錯誤。根據(jù)大量統(tǒng)計和實(shí)測數(shù)據(jù)，建立物質(zhì)流模型，模型依據(jù)實(shí)測河流塑料垃圾量（塑料垃圾入海比例為26.80%，而Jemback未考慮垃圾處理回收，即假設(shè)塑料垃圾入海比例為100%），估算了中國入海塑料垃圾量，結(jié)果表明Jambeck等極大地高估了我國塑料入海量。2019年，中國學(xué)者依據(jù)2017年長江口及鄰近海域連續(xù)3個季節(jié)的懸浮微塑料的監(jiān)測結(jié)果分析，在《Water Research》發(fā)表文章，結(jié)合模型估算長江口微塑料入海通量約為2.2萬t，駁斥了已有的“長江是全球輸運(yùn)塑料垃圾入海量最大的河流”的錯誤觀點(diǎn)。另外，在國際會議上，中國學(xué)者與Jambeck溝通，指出其模型存在錯誤，Lebreton也已經(jīng)把長江塑料垃圾入海年平均通量修正降至小于5萬t/a的水平。2021年，Lourens在《Science Advances》上發(fā)表文章，指出先前關(guān)于全球河流海洋塑料排放的研究主要是根據(jù)歐洲和北美河流收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)的，根據(jù)學(xué)者建議，最新研究納入了更多東南亞河流數(shù)據(jù)，以完善模型預(yù)測。結(jié)果表明：陸地面積和海岸線長度比值小且降水高的國家更可能排放海洋塑料，例如，馬來西亞的MPW（未經(jīng)管理的塑料廢物）產(chǎn)量比中國少，然而到達(dá)海洋的卻比中國多，根據(jù)其模型估計，海洋塑料垃圾最大的貢獻(xiàn)國是菲律賓，其次是印度，再次是馬來西亞[12]。可見，國際上一直在針對上述通量問題進(jìn)行研究，并在不斷修正模型結(jié)果。

4.2.3增強(qiáng)國際合作，邁向全球治理

未來，海洋微塑料污染研究需要各國拿出科學(xué)、可信、連續(xù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，共同制訂標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)國際合作。由于海洋微塑料污染研究的技術(shù)方法體系并不成熟，其間某些學(xué)者的相關(guān)研究成果仍有可能出現(xiàn)入海塑料廢物和微塑料總量錯誤估算的情形，在國際政策制定時可能出現(xiàn)糾紛，目前仍處于研究的關(guān)鍵時期。

4.3中國政府在監(jiān)測管控微塑料方面所做的努力

中國政府高度重視海洋垃圾和微塑料的治理，相關(guān)職能部門、高校發(fā)揮各自優(yōu)勢，在各自領(lǐng)域開展微塑料研究和治理工作。① 加強(qiáng)監(jiān)測研究。2007年中國正式啟動海洋垃圾的監(jiān)測工作，2016年將海洋微塑料納入監(jiān)測范圍，在中國重要河口入?？诤透蹫抽_展業(yè)務(wù)化連續(xù)監(jiān)測，是目前世界唯一一個開展業(yè)務(wù)化監(jiān)測的國家。此外，一些高校也成立了微塑料研究所，開展微塑料監(jiān)測研究。②源頭控制。對塑料制品的生產(chǎn)、銷售和使用實(shí)行管控，加強(qiáng)塑料替代物使用，并推廣使用非塑制品和可降解購物袋、可降解地膜等。③污染遷移過程阻斷。避免垃圾隨意丟棄，回收利用和處置塑料廢棄物，禁止隨意堆放、傾倒塑料垃圾，規(guī)范廢舊漁網(wǎng)漁具回收處置。④污染末端處置。開展垃圾清理、港灣塑料垃圾清理、清潔海灘等行動。⑤ 加強(qiáng)監(jiān)管，提高公眾生態(tài)環(huán)保意識，積極引導(dǎo)公眾減塑限塑。目前，我國海洋微塑料研究處于國際并跑水平[13]，但是與PM10、PM2.5等微小污染物相比，在監(jiān)測體系、技術(shù)規(guī)范、防治規(guī)定等方面還有差距。

5建議

雖然微小污染物種類多樣，但對其認(rèn)知、監(jiān)測管控均有相似性，因此筆者提出以下建議。

（1）建立微小污染物監(jiān)測研究體系，將大氣監(jiān)測、海洋監(jiān)測、水文水質(zhì)監(jiān)測、土壤監(jiān)測、礦山監(jiān)測和醫(yī)學(xué)特定人群監(jiān)測等綜合考慮，促進(jìn)監(jiān)測技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)的交流（圖3）。例如，借鑒PM10、PM2.5污染分類評級標(biāo)準(zhǔn)，建立微塑料污染分類評級體系;加強(qiáng)監(jiān)測采樣分析設(shè)備和技術(shù)人員統(tǒng)籌，開展各地區(qū)各部門監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量分析;借鑒中國煤礦塵肺病治療基金會，對危害嚴(yán)重的微小污染物造成的損傷進(jìn)行分級救助;加強(qiáng)微小污染物對健康影響的醫(yī)學(xué)研究，對密集接觸的重點(diǎn)人群加強(qiáng)醫(yī)學(xué)監(jiān)測，發(fā)展預(yù)防和治療技術(shù);共同做好宣傳工作，樹立公眾對微小污染物危害的總體意識;與跨境河流沿岸國、跨境風(fēng)沙影響國、洋流影響沿岸國一起，共同做好防范和治理。

（2）開展微小污染物對生態(tài)系統(tǒng)影響的評估。目前，微小污染物受重視的程度與其對人身健康造成的已知傷害成正比，但是，應(yīng)認(rèn)識到：地球生態(tài)系統(tǒng)健康與人類健康同等重要。地球生態(tài)系統(tǒng)健康是人類生存的基礎(chǔ)，生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性也為人類解決污染危害提供資源和靈感。例如，一些超級細(xì)菌能夠分解難降解物質(zhì)，為海洋微塑料的治理提供一種思路。因此，應(yīng)開展微小污染物對典型生態(tài)系統(tǒng)影響的評估，降低其對生物多樣性的潛在危害。

（3）建立前瞻性、長效支撐的機(jī)制。隨著人類利用新材料的種類不斷增多，未來很可能發(fā)現(xiàn)新型微小污染物，應(yīng)做好已大規(guī)模使用且能產(chǎn)生微小污染物的材料的全生命周期研究、掌握規(guī)律，對有潛在污染風(fēng)險的新型材料在大規(guī)模使用前充分論證，做好前瞻性工作，防止出現(xiàn)第二個“微塑料”污染物。例如納米二氧化鈦、碳納米管、納米鐵粉等廣泛應(yīng)用的材料，隨著暴露劑量的升高，均有一定程度的生物毒性[14]。此外，還應(yīng)建立長效支撐機(jī)制，以獲取有價值的連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)。