微塑料對(duì)海洋生物影響的研究現(xiàn)狀

摘" 要：隨著全球人口增長(zhǎng)和工業(yè)化的發(fā)展，海洋污染已經(jīng)成為全球環(huán)境問(wèn)題的一個(gè)重點(diǎn)關(guān)注問(wèn)題。微塑料是海洋污染的一個(gè)重要組成部分，近年來(lái)已經(jīng)成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，通常粒徑在5mm以下的塑料顆粒被稱為微塑料，其粒徑小、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，廣泛存在于海洋環(huán)境中，不僅影響水體質(zhì)量，還對(duì)海洋中的大部分生物都產(chǎn)生了不利影響。文章提供了微塑料對(duì)浮游生物、魚(yú)類(lèi)和貝類(lèi)影響的綜合文獻(xiàn)綜述，旨在總結(jié)并分析微塑料對(duì)海洋生物毒性效應(yīng)研究的當(dāng)前狀態(tài)和趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：微塑料污染；海洋生物；毒性效應(yīng)

中圖分類(lèi)號(hào)：X55；X17文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

微塑料對(duì)海洋生物存在著各種確定及不確定的影響，因此受到了各界的廣泛關(guān)注。海洋微塑料污染主要來(lái)源于海洋塑料垃圾的破碎降解和陸地的直接輸入，現(xiàn)已成為海洋污染的一個(gè)重要組成部分，微塑料化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，極難降解，會(huì)長(zhǎng)期存在于海洋生態(tài)系統(tǒng)中，具有生物毒性，且粒徑微小，極易被海洋生物誤食而進(jìn)入食物網(wǎng)內(nèi)，由于其具有疏水性，表面積大，表面會(huì)沾染許多有機(jī)污染物，這些污染物隨微塑料進(jìn)入海洋生物體內(nèi)，對(duì)海洋生物會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的毒性效應(yīng)，有研究表明^[1]，生物體內(nèi)部分有機(jī)污染物來(lái)源于微塑料。目前，在許多海洋生物的體內(nèi)都檢測(cè)到了微塑料，如魚(yú)類(lèi)、軟體動(dòng)物、浮游動(dòng)物和甲殼類(lèi)動(dòng)物，這些海洋生物許多是人類(lèi)餐桌上的食物，微塑料具有在食物鏈中潛在傳遞的可能，食用含有微塑料的海洋生物對(duì)人體存在著一定的危害。因此塑料污染已經(jīng)成為對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境有著不利影響的重大全球問(wèn)題^[2]。

1 海洋微塑料污染

1.1 微塑料污染現(xiàn)狀

微塑料作為一種新型環(huán)境污染物，近年來(lái)廣受?chē)?guó)內(nèi)外關(guān)注。塑料制品因其質(zhì)量輕、成本低等優(yōu)勢(shì)，被包裝、運(yùn)輸、建筑等各行業(yè)廣泛應(yīng)用，全球塑料產(chǎn)量逐年遞增，但對(duì)于塑料制品的回收利用及處理模式并不完善^[3]。全球每年產(chǎn)生的塑料制品數(shù)量已經(jīng)超過(guò)3億t ^[4]，預(yù)計(jì)到2050年塑料制品的生產(chǎn)量將達(dá)到330億t^[5]。同時(shí)，每年全球有8×106t的塑料廢物流入海洋^[6-7]，這對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)造成很大影響^[8]。

微塑料顆粒直徑在1μm～5mm之間，其粒徑小、易遷移和難降解的特性^[9]，使微塑料廣泛分布于海洋生態(tài)系統(tǒng)中。據(jù)研究，海洋環(huán)境的表層存在約5.12×10¹³個(gè)塑料碎片^[10]。有研究表明，大多數(shù)的海洋塑料碎片來(lái)自陸地，哪幾個(gè)國(guó)家產(chǎn)生了最大數(shù)量的可成為海洋塑料碎片的未捕獲廢物很大程度上取決于人口規(guī)模和廢物管理系統(tǒng)的質(zhì)量。不采取有效的廢物基礎(chǔ)管理措施，預(yù)計(jì)到2025年，可從陸地流入海洋的塑料廢物的累積數(shù)量將增加一個(gè)數(shù)量級(jí)^[11]。

1.2 海洋中微塑料來(lái)源及分類(lèi)

海洋中的微塑料主要來(lái)源于人類(lèi)活動(dòng)，在水體、大氣和土壤中的微塑料，受到風(fēng)力、降雨、江河等因素影響而進(jìn)行遷移，最終匯集在海洋中^[12]。

常見(jiàn)的微塑料種類(lèi)有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）等^[13]，塑料作為高分子聚合物，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，難降解，且分布廣泛，可持久存在于自然環(huán)境中，同時(shí)能吸附各種污染物，目前難以對(duì)其進(jìn)行有效收集處理^[14]。在微塑料生產(chǎn)加工過(guò)程中，加入了大量的添加劑以提高其性能^[15]，因此當(dāng)微塑料被海洋生物誤食后，污染物會(huì)在體內(nèi)富集，危害生物健康。

1.3 微塑料的危害

中國(guó)主要對(duì)東海、黃渤海及東南沿海等區(qū)域的海洋環(huán)境中的微塑料進(jìn)行調(diào)查^[16]。目前已有研究證實(shí)一些具有重要漁業(yè)價(jià)值的物種受到了微塑料污染，其中魚(yú)類(lèi)、貝類(lèi)、甲殼類(lèi)和海藻等海產(chǎn)品中更是被大量檢測(cè)出微塑料^[17-18]。

且有研究發(fā)現(xiàn)，微塑料可通過(guò)口攝入進(jìn)入人體，由于粒徑微小且比表面積大，會(huì)吸附重金屬等有機(jī)污染物，進(jìn)入人體后，會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生危害^[19]。2022年，科學(xué)家首次在人體血液中檢測(cè)到微塑料，英國(guó)科學(xué)家于同年首次在活人肺部深處發(fā)現(xiàn)了微塑料，所以對(duì)微塑料的研究是十分必要的。

多數(shù)的海洋和較淺的海洋沿岸，均有微塑料的存在。據(jù)研究，微塑料的性質(zhì)會(huì)由于陽(yáng)光照射等因素而發(fā)生改變，老化后的微塑料表面具有更多的活性中心，對(duì)有機(jī)污染物的吸附力會(huì)更強(qiáng)，所以微塑料在水生食物鏈中的污染載體作用會(huì)因這種吸附機(jī)制而增強(qiáng)^[20]。 微塑料暴露的毒性反應(yīng)在不同物種中有著不同的影響^[21]，有些生物可能表現(xiàn)為生長(zhǎng)遲緩、繁殖能力下降，而有些生物則表現(xiàn)為壽命縮短等。

2 微塑料對(duì)各類(lèi)海洋生物的影響

2.1 浮游生物

海洋微塑料種類(lèi)多樣，通常密度大于海水的會(huì)隨海水上下移動(dòng)，或者置留于深海和水底，相反，密度小于海水的會(huì)漂浮于海水上層，同時(shí)這些漂浮在海洋表面的微塑料也會(huì)受到風(fēng)力或生物攜帶等影響向下移動(dòng)或進(jìn)入深海^[22]。且漂浮在海洋表層的微塑料可能對(duì)浮游植物的光合作用有著負(fù)面的影響。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，微塑料對(duì)藻類(lèi)的光合效率有不利影響，并且可能對(duì)藻細(xì)胞的生長(zhǎng)有抑制效果^[23]。浮游植物體型微小，常被浮游動(dòng)物攝食，浮游動(dòng)物常被作為一種用于監(jiān)測(cè)水環(huán)境污染的生態(tài)指標(biāo)，是連接水體食物鏈的紐帶。浮游動(dòng)物包括原生動(dòng)物、輪蟲(chóng)、橈足類(lèi)、枝角類(lèi)等類(lèi)群，數(shù)量龐大且種類(lèi)繁多，多數(shù)以浮游植物為食，是許多次級(jí)生產(chǎn)者的重要食物來(lái)源，可通過(guò)食物鏈向上級(jí)傳遞能量^[24]。微塑料也可通過(guò)這種方式向上級(jí)傳遞，可能會(huì)對(duì)整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)造成不利影響。

微塑料粒徑微小，也可被浮游動(dòng)物直接攝食，研究發(fā)現(xiàn)，浮游動(dòng)物攝入環(huán)境中的微塑料后，會(huì)在消化道內(nèi)富集，對(duì)其攝食行為和繁殖能力均有不利影響，還會(huì)使生物體產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)^[25]。

2.2 魚(yú)類(lèi)

目前，對(duì)于塑料垃圾大致的處理方向是回收或焚燒，但仍有部分塑料垃圾廢棄在環(huán)境中。中國(guó)目前對(duì)于塑料廢物的回收和管理水平較低，對(duì)廢舊塑料的處理：約30%被焚燒處理，約25%回收利用，剩下約45%被隨意堆放留置在環(huán)境中，這一部分廢棄塑料經(jīng)風(fēng)化、破碎和分解后，轉(zhuǎn)化為微塑料^[26]。

據(jù)研究統(tǒng)計(jì)，預(yù)計(jì)到2050年，海洋中魚(yú)類(lèi)的質(zhì)量將被廢棄塑料的質(zhì)量反超^[27]。目前已在全球約233種海洋動(dòng)物體內(nèi)檢測(cè)到了微塑料^[28]，同時(shí)，據(jù)報(bào)道，大約有150種魚(yú)類(lèi)在其生命活動(dòng)過(guò)程中會(huì)攝入微塑料，并主要積累于胃腸道中^[29]。對(duì)魚(yú)類(lèi)、哺乳動(dòng)物等，攝入微塑料的方式多為經(jīng)口攝入，因此，對(duì)這些動(dòng)物來(lái)說(shuō)，微塑料積累最多的部位是胃腸道，同時(shí)，胃腸道也是進(jìn)行微塑料毒性研究的主要靶器官^[30]。微塑料會(huì)對(duì)魚(yú)類(lèi)產(chǎn)生眾多的負(fù)面影響，如損害胃腸道、生命活動(dòng)行為改變、能量代謝及內(nèi)分泌的紊亂、產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)以及損傷等^[31]。 魚(yú)類(lèi)在攝入微塑料以后，無(wú)法將其排出體外，因而產(chǎn)生虛假的飽腹感會(huì)影響魚(yú)類(lèi)的攝食能力，產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換相關(guān)的變化^[32]。微塑料是魚(yú)類(lèi)先天免疫系統(tǒng)的應(yīng)激源^[33]。

由于微塑料會(huì)跟隨海水上下移動(dòng)，所以棲息在不同水層的魚(yú)類(lèi)可能都有機(jī)會(huì)攝入微塑料。由于底棲魚(yú)類(lèi)和濾食性魚(yú)類(lèi)非選擇性攝食的習(xí)性，一般認(rèn)為它們更容易攝入微塑料^[34]。但據(jù)李文菁等^[35]研究，魚(yú)類(lèi)攝取微塑料的豐度、尺寸和形狀與魚(yú)類(lèi)棲息地和食性無(wú)關(guān)，而魚(yú)全長(zhǎng)與魚(yú)樣微塑料豐度存在顯著相關(guān)性，表明魚(yú)類(lèi)全長(zhǎng)會(huì)影響魚(yú)類(lèi)攝食微塑料的數(shù)量。同時(shí)也有研究表明，微塑料會(huì)存在于海洋動(dòng)物的多個(gè)組織當(dāng)中，且與水體中的微塑料豐度、粒徑大小和暴露時(shí)間相關(guān)^[36]。

2.3 貝類(lèi)

作為底棲濾食生物中優(yōu)勢(shì)類(lèi)群的雙殼貝類(lèi)，常被作為水環(huán)境污染的指示生物，可用于海洋環(huán)境的監(jiān)測(cè)，同時(shí)也是重要的海產(chǎn)品之一，具有食用價(jià)值，微塑料極易通過(guò)雙殼貝類(lèi)進(jìn)入人體^[37]。微塑料可通過(guò)濾食性雙殼類(lèi)動(dòng)物直接進(jìn)入生物體內(nèi)，并且隨著生物的營(yíng)養(yǎng)級(jí)別不斷升高，微塑料也在食物鏈中不斷積累^[38]。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，微塑料會(huì)影響貝類(lèi)的運(yùn)動(dòng)并且會(huì)影響貝類(lèi)的繁殖和消化功能，同時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間的接觸微塑料會(huì)損壞貝類(lèi)的基因表達(dá)，這種傷害是不可逆的^[39]。目前中國(guó)已經(jīng)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)市售貝類(lèi)整體軟組織中微塑料含量的調(diào)查^[40]，但缺少對(duì)其消化系統(tǒng)中微塑料含量的相關(guān)研究。軟體動(dòng)物對(duì)微塑料有很強(qiáng)的富集作用，而且它們通常被許多脊椎動(dòng)物和無(wú)脊椎動(dòng)物捕食，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。

3 展望

目前研究都表明微塑料對(duì)海洋生物存在巨大威脅，現(xiàn)階段微塑料對(duì)海洋生物的毒性效應(yīng)研究大多以貝類(lèi)、魚(yú)類(lèi)、浮游動(dòng)物為研究對(duì)象，對(duì)單環(huán)刺螠等潮間帶底棲生物的研究較少。潮間帶底棲生物大多是濾食性和沉積食性的，可能會(huì)攝取并富集環(huán)境中的微塑料。單環(huán)刺螠?zhǔn)且环N大型底棲生物，生活在海邊潮間帶泥性底質(zhì)環(huán)境中，因具有濾食性特點(diǎn)，使其成為展開(kāi)微塑料對(duì)潮間帶底棲生物的毒理性研究的理想模式生物。同時(shí)，這一特性，也可將其作為探討微塑料污染對(duì)潮間帶底棲生物的毒性效應(yīng)的模式生物，這一研究對(duì)全面了解微塑料生物毒性具有重要意義。

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Current research status on the impact of microplastics on marine organisms

SONG Meihui¹， LI Hui²， CHEN Wenbo²，ZHANG Saisai²

（1.Dalian Ocean University， Dalian 116023， Liaoning China；2.Dalian Marine Development Service Center， Dalian 116023， Liaoning China）

Abstract：With global artificial growth and industrialization， marine pollution has become a key concern for global environmental issues. Micro plastics are an important component of marine pollution and have become a hot topic of social concern in recent years. Plastic particles with a particle size of less than 5 mm are commonly referred to as micro plastics. They have small particle sizes， stable chemical properties， and are widely present in the marine environment. They not only affect water quality， but also have adverse effects on most marine organisms. The article provides a comprehensive literature review on the effects of micro plastics on plankton， fish， and shellfish， aiming to summarize and analyze the current status and trends of research on the toxic effects of micro plastics on marine organisms.

Keywords：micro plastic pollution; marine organisms; toxic effects

作者簡(jiǎn)介：宋美慧（2000- ），女，大連海洋大學(xué)水產(chǎn)專(zhuān)業(yè)碩士。研究方向：水產(chǎn)醫(yī)學(xué)。E-mail：3100525898@qq.com。

通信作者：張賽賽（1989- ），男，研究生，高級(jí)農(nóng)藝師。研究方向：水生動(dòng)物疫病防控。E-mail：finfish@yeah.net。