食物链新环节？海洋塑料污染与海产品安全
|
调查人员正在研究海洋生物吞食塑料垃圾是否会对食用海产品的人群构成有毒物质暴露风险。 |
近年来，海洋塑料污染已经成为世界各国政府、科学家、非政府组织以及各地民众非常关心的一个环境问题。2014年12月，五环流研究所（5 Gyres Institute）公布了一项耗时6年的研究，估计海洋中总共漂浮着5.25万亿个塑料碎片，总重量达26.9万吨。 与此同时，消费品中的塑料成分因其对人体健康的潜在影响而日益受到公众的密切关注。聚碳酸酯塑料的成分之一双酚A（Bisphenol A）是一种疑似内分泌干扰物，是人们最为熟悉并关注的化学品之一。然而双酚A只是众多单体、增塑剂、阻燃剂、抗菌剂以及其它用于塑料生产的化学物质之一，这些物质均可进入环境。 这两个研究方向交叉形成了一个新兴领域，在很多层面甚至更为复杂且更鲜为人们所了解：研究已进入海洋食物链的塑料对人类暴露情况及其潜在健康影响。有研究表明塑料物品易于吸附具有生物蓄积性的持久性有毒物质，而这些物质在几乎所有水体中都会微量存在。塑料被海洋生物吞食后，其自身成分及其吸附的化学物质与金属进入生物体内，逐步蓄积并在食物链中不断上行，最终被人类摄食。这个课题已经引起了美国环保署（U.S. Environmental Protection Agency, EPA）、美国国家海洋和大气管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA）以及美国国家科学院（National Academy of Sciences, NAS）的兴趣与资助，也吸引了世界各地的研究人员、非营利组织与机构。 |
英国普利茅斯大学（Plymouth University）海洋科学与工程学教授Richard Thompson指出，目前的状况是“问题多于答案”。Thompson于2004年创造了“塑料微粒”这一术语，随后在英国环境、食品及农村事务部（Department of Environment, Food, and Rural Affairs）对海洋环境中的这些微粒进行了为期3年的研究。“从人类角度来看，”他说，“我认为现阶段人们应该密切关注这一问题，但无需恐慌。”
2014年4月美国环保署与国家科学院在华盛顿特区就此课题举办的首届研讨会表明，关于海洋垃圾造成人类健康风险的观点几乎与其科学原理一样复杂。除了繁杂的小细节外，出席会议的研究人员考虑的一个首要问题是：在海洋科研经费有限、影响海洋健康因素繁多（包括过度捕捞与酸化）、人类同时受到来自消费品塑料及其它来源的潜在有害物质日常直接暴露的情况下，对于海洋塑料垃圾的健康影响，我们究竟应该关注到何种程度？
|
多个食物链营养级存在误食海洋塑料垃圾的现象。这些塑料袋会被海龟 |
塑料垃圾可以到达很远的地方，例如这个散落着塑料垃圾的海滩位于挪威斯瓦尔巴 （Svalbard）群岛，距离北极只有大约600 英里（约合965 公里）。2014 年的一项研究发现北极冰层中也含有大量塑料微粒。 |
研究人员相信他们提出了正确的问题，但是还没找到答案。美国环保署的化学家Richard Engler在2012年的一篇综述中这样总结道，“海洋中的塑料垃圾确实将[具有生物蓄积性的持久性有毒物质]带入人类饮食，不过目前还无法量化其作用。”
无论从字面意义还是从比喻的角度，从塑料污染到食用海产品导致化学品暴露的途径都是漫长的。研究人员指出，追踪这个理论途径中的所有步骤可不像鉴定人体健康影响那么简单。实际暴露是由沿途的无数变量——包括海产品消费——决定的，仍需量化，然后这些变量水平必须置于塑料消费品使用和环境污染物水平的大背景下进行评估。
澳大利亚墨尔本皇家理工大学（Royal Melbourne Institute of Technology）讲师Bradley Clarke指出，研究表明所有营养级（即食物链中的位置）的海洋生物均存在塑料垃圾暴露风险。“暴露是否增加自然环境中海洋生物体内的……尚待确定；如果是的话，其程度也有待评估，”Clarke说道。
Clarke进一步指出，关于此课题的控制实验研究仍比较缺乏，而且污染物暴露及生物蓄积效应究竟是由塑料、食品还是其它环境来源导致，这一点很难确定。塑料添加剂通过海产品从海洋生物到人类暴露风险的过程也充满了不确定性。
我们知道，塑料在地球上几乎无处不在。即使在最偏远的海岸，也有塑料冲上沙滩，塑料垃圾在遥远的海洋旋流中聚集，还出现在死鱼、死鸟或死鲸的体内。
人们付出了诸多努力，试图量化漂浮在海面或存在于海洋环境中的塑料垃圾，得出的结果却千差万别。在五环流研究所的论文发表之前，2014年7月的一项类似研究估计，海洋中漂浮着7000到3.5万吨塑料。
Anna-Marie Cook是美国环保署研究海洋塑料潜在健康影响的两名首席科学家之一。她认为使用表面拖网计算出的估计值——包括最近的两项全球性研究——极大地低估了问题的严重性。“超过半数的塑料受到的浮力为负值，这意味着它们进入海洋后或者沉入海岸附近的沉积物中，或者沉入海底，”她解释道，“而用表面拖网计算出的数值不包括近岸沉积物或海底的塑料，也不包括悬浮在海面几英尺以下的塑料。”
|
洋流携带塑料垃圾进入5 个主要海洋环流。据估计在这些环流中漂浮着数千吨塑料微粒，然而有超过半数的塑料垃圾在到达离岸海域时已经下沉。 |
生产塑料用品的原料为小塑料颗粒，称为“塑料球”。2012 年7 月强台风“韦森特”将香港海岸一艘货船上超过165 吨塑料球卷入海洋。 |
全球塑料产量在过去半个多世纪以来不断增长，从1950年的大约190万吨增加到2013年的3.3亿吨。世界银行估计全球每年产生14亿吨垃圾，其中10%是塑料。国际海事组织（International Maritime Organization）已经禁止向海洋中倾倒塑料垃圾（以及大多数其它垃圾）。然而，每年仍有数量不详的部分塑料垃圾未被填埋、焚烧或回收，而是流失到周围环境中，其中一部分最终进入海洋。
由于阳光照射、氧化、海浪及洋流的物理作用、鱼类和鸟类的啄食，进入海洋的塑料垃圾逐渐崩解成越来越小的碎片。所谓“塑料微粒”——在科学文献和大众媒体中定义各异：直径小于1或5毫米——被认为是海洋中含量最高的塑料垃圾。五环流研究所工作人员发现在几乎所有采样区域都有塑料微粒，从近岸环境到开放海域含量各异。他们估计在采集的所有塑料碎片中，直径4.75毫米或更小的颗粒——大小如小扁豆——大约占了90%。
然而大块塑料的崩解并不是海洋中塑料微粒的唯一来源。塑料产品的生产原料塑料颗粒有可能从船舶或陆地进入海洋，个人护理产品如皮肤清洁剂、牙膏、洗发水中添加的磨刷剂“微珠”可以通过废水处理设施，与处理过的水一起排放入自然水体。（2014年6月，伊利诺伊州成为美国第一个禁止生产与销售含微珠产品的州，有证据表明在五大湖和芝加哥北岸运河水体内含有塑料微珠）
持久性有机化学物质——包括多环芳香烃（polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs）、多氯联苯（polychlorinated biphenyls, PCBs）、多溴联苯醚（polybrominated diphenyl ethers, PBDEs）、二恶英（dioxins）、滴滴涕（dichlorodiphenyltrichloroethane, DDT）——由于其疏水性而极易吸附于海洋中的塑料物品表面。大概有数千种此类化学物质存在于周围环境中，而研究人员只能筛选那些他们可以识别的化合物，Bradley说道。
|
聚乙烯微珠（图中橙色颗粒，黄色片状物为二氧化硅）在许多个人护理产品中用作去角质成分。2014 年6 月伊利诺伊州成为美国第一个禁止生产与销售含微珠产品的州，因为这些微珠小到可以穿过污水处理厂的过滤器。 |
？ Michael Northrop, Joseph Caspermeyer, and Rolf Halden/Biodesign Institute at Arizona State University |
吸附的程度与速率差别很大，取决于化学物质种类、塑料类型和其它因素。人们发现，从海洋中收集的塑料颗粒含有的污染物浓度要高于其所在海域的污染物浓度。
食物链的各种海洋生物吞食的塑料碎片大小各异。最小的塑料微粒可以被浮游动物误认为食物而吞食，从非常低的营养级进入食物链；而较大的食肉动物则可能将塑料球（直径通常小于5毫米）误认为鱼卵或其它食物而吞食。
实验室研究表明，塑料被误食后，其中的化学添加剂以及表面吸附的污染物与金属可以释放出来，进入海洋生物的肠道与组织内。一些研究人员推测，已经存在于生物体内的化学物质也可以反过来吸附到肠道内的塑料颗粒表面，这取决于浓度梯度。然而这两种过程都未经证实可以在自然环境中发生。
我们已经知道食用海产品中含有很多有害化学物质，尤其是高级别捕食者如金枪鱼和剑鱼。研究表明，由于生物体不断从外界环境或其猎物摄取化学物质，持久性有害物质不但具有生物蓄积效应（浓度随暴露持续而增加），还具有生物放大效应（浓度随营养级升高而增加）。然而并没有研究证实自然环境中吸附污染物的生物蓄积效应。
三个关键问题仍有待解答。塑料被吞食后其污染物与添加剂成分向生物体内的转移程度如何？在水、沉积物及食物中的污染物导致生物体内污染物蓄积的过程中，塑料究竟发挥了何种促进作用？人类暴露于塑料成分及环境污染物的途径中，海产食物占多大比例？研究人员正在努力寻找答案。
美国环保署正致力于海洋塑料与人类健康方面的科学研究，不仅举办了4月份的研讨会并就会议结果发布了一本白皮书，还直接资助该领域研究或与科研人员合作。环保署和美国鱼类与野生动物管理局的工作人员正在开发一种风险评估方法，以量化塑料垃圾对海洋生物体内的化学物质蓄积效应。Cook表示，环保署计划于2016年开展一个类似的关于人类健康影响的长期调查，包括对胎儿形成的影响评估。
开展人体健康影响研究需要与大量食用各类海产品的社区合作。“在愿意与我们合作的社区，需要同时存在潜在威胁和潜在受体，”Cook说道，“当社区居民发现他们的食物供应可能被污染后会有很大反响。”环保署还计划签署一份新的为期4年的海洋垃圾研究项目，旨在更好地了解夏威夷群岛西北部偏远海域塑料垃圾的数量、动向与分布情况。
这条纺锤鰤吞食了17块塑料碎片。海洋塑料污染在人类的有毒化学物质暴露过程中发挥了怎样的作用尚不清楚。
本文采访的人士认为，无论其作用如何，我们可以实现在继续使用塑料产品的同时又不造成海洋污染。
？ 5 Gyres Institute
加州大学戴维斯分校研究员Chelsea Rochman与Cook及环保署于2014年的一项合作研究表明，鱼体内某些多溴联苯醚含量与南大西洋塑料垃圾积聚水平之间具有关联性。然而鱼体内的双酚A、烷基酚、烷基酚聚氧乙烯醚及多氯联苯含量则未显示出这种关联性。
Rochman同时也在展开由国家海洋和大气管理局海洋垃圾项目资助的另一项研究，此研究旨在首次证实经塑料进入海洋生物体内的化学物质的生物放大效应。这项严格控制的实验室研究包括：给贻贝喂食污染的塑料颗粒，用这些贻贝喂养鲟鱼，然后检测鲟鱼体内多氯联苯水平。实验分析结果尚未发布。
Rochman的项目合作者——加州大学圣巴巴拉分校研究员Mark Browne最近从澳大利亚研究理事会（Australian Research Council）获得了一笔经费，开展为期3年的一项研究，解答该领域的另一个问题：除了释出化学物质外，进入生物体的塑料颗粒还产生其它什么作用？Browne在2008年的研究结果表明，直径3.0与9.6微米的塑料微粒可以透过贻贝肠道进入循环系统与血液细胞（免疫细胞），并在那里停留相对长的一段时间——超过48天。2012年的另一项研究则表明，贻贝摄取的塑料微粒引发了强烈的炎症反应。
这些研究结果对于人类食用体内含塑料微粒的海产品意味着什么，我们还不太清楚。Browne表示他的团队目前正在开发一种检测人体组织内塑料微粒的方法。“我们认为这将是一个重要转折点，”他说道。
阿姆斯特丹自由大学（VU University Amsterdam）生态毒理学家Heather Leslie是关注塑料微粒自身毒性的人士之一。她认为即使没有吸附其它化学物质，塑料颗粒自身也可以诱发免疫毒理学反应、改变基因表达、导致细胞死亡以及其它不良影响。“受暴露的生物体不仅要承受来自多种暴露途径的化学应力，同时还受到颗粒物本身的影响，”她解释道。Leslie目前参与了欧洲的一个跨国海洋清洁项目，研究来自化妆品和其它途径的塑料微粒在环境中的分布与去向，以及对海洋生物的潜在毒性。
Leslie表示，纳米级的塑料微粒在人体内产生何种作用，从大量关于纳米颗粒流动性的文献中可见一斑。“它们可以透过胎盘与血脑屏障，可以被胃肠道和肺部吸收，有可能对这些部位产生危害，”她说道，“从适用于聚合纳米颗粒的颗粒毒理学以及给药技术领域，我们可以学到很多有关塑料微粒的知识。”
弗吉尼亚海洋学院（Virginia Institute of Marine Science）教授Robert Hale正在从事另一项研究。他得到了美国环保署以及国家海洋和大气管理局的资助，研究颗粒大小、风化情况、生物污染（微生物积聚在潮湿表面），以及水体特征如温度、盐度、有机碳含量等，对不同类型塑料微粒吸附有机污染物及释放添加剂成分产生何种影响。“当把这些简单的参数放在一起来看，它们可以变得非常复杂，”Hale指出。他表示美国环保署对评估塑料颗粒释放阻燃剂尤其感兴趣，可能会拟定一个规程，以供制造商提供化学物质迁移的数据。
本文采访的政府、学术界及个人，对海洋塑料垃圾构成人类健康风险的观点几乎都持“怀疑然而关注”的态度，无一例外地主张需要进一步研究。大家一致认为，虽然现实世界中人类健康影响与海洋塑料垃圾相关联的确切证据尚不存在，但这并不能证明这一假设是错误的，也不意味着我们没有站得住脚的理由去解决长期以来塑料垃圾不断进入海洋的问题。
许多研究人员认为应该正确看待这个问题。Thompson指出，人体暴露于塑料微粒及其添加剂成分更多是通过仍在使用的产品，而不是海产食物。Browne表示，全球范围内发现的塑料微粒很大一部分来自衣物纤维。Leslie甚至认为饮用水及蜂蜜等食物都可能被塑料微粒污染。
马萨诸塞州伍兹霍尔镇海洋教育协会（Sea Education Association）的海洋学教授Kara Lavender Law最近与Richard Thompson合作撰写了一份关于塑料微粒的摘要。她指出，虽然过度捕捞与直接接触塑料用品比起海洋塑料暴露途径更令她担忧，但仍很有必要对后者进行研究。“我认为这很值得我们探讨，”她说道，“我们看不到并不意味着问题不存在。”
内分泌干扰物研究交流机构（The Endocrine Disruption Exchange）的执行董事Carol Kwiatkowski认为，塑料成分可以对人体内分泌系统产生影响，无论其暴露途径如何，任何暴露水平都可能具有潜在危害性。已有证据显示内分泌干扰物呈现出非线性或非单调性的剂量反应，这意味着微剂量可能比中等剂量更具健康危害。
“凡是可以干扰激素作用的物质即使在非常低的剂量也可能产生影响，因为内分泌系统自身设计就是微剂量发挥作用，”Kwiatkowski指出，“因此这个途径可能会产生暴露风险。我们必须找到证据，表明这些化学物质是通过海洋生物进入人体的。”
Kwiatkowski指出研究人员接下来需要评估的是，内分泌干扰物的这些暴露途径与其它暴露途径如何关联或相互作用，包括迅速代谢的化学物质如双酚A与邻苯二甲酸盐，以及寿命更长的添加剂如阻燃剂。换句话说，所有这些暴露途径是如何叠加的，以及累积暴露如何产生健康影响。“叠加效应研究很困难，”她说道，“但非常重要。”
然而，最终的目标并不是放弃使用塑料产品。“我们可以在享用塑料产品的同时避免塑料垃圾进入海洋，”Thompson说道，“我认为这是实施政策调整的临界点。”例如新法律可以通过回收、妥善处置以及生产者责任延伸来要求对塑料垃圾处理承担责任。
亚利桑那州立大学生物设计研究所环境安全中心主任Rolf Halden则主张另一种解决方案：生产更具可持续性的塑料。“我们应该研制新一代更具生物降解性的塑料，半衰期较短，不会在海洋里聚积，因而也就没有机会吸附化学物质，”他解释道，“我们不可能完全杜绝暴露风险，所以应该研制更安全的化学物质，从根本上解决这个问题。”
Nate Seltenrich来自加州帕塔鲁马，他的写作领域涵盖科学和环境。其作品发表在《高乡新闻》（High Country News）、《塞拉》（Sierra）、《地球岛杂志》（Earth Island Journal）及其他地方性或全国性出版物上。
译自EHP 123(2): A34-A41 (2015)
翻译：周江
本文参考文献请浏览英文原文
原文链接
附件下载：
