塑料和微塑料污染

问题的规模：亟需关注的数字

当Jambeck及其同事于2015年在《科学》杂志上发表他们的分析时，他们将全球固体废物数据与沿海人口密度和废物管理能力相结合，首次对进入海洋的塑料进行了严格的全球估算[1]。他们的发现——每年约有800万公吨塑料作为中间估算值进入海洋——不是预测，而是基于192个沿海国家人口普查数据得出的计算。最大的贡献者并非绝对意义上最富有或人口最多的国家，而是那些经济快速增长、塑料消费量高且废物基础设施不足的国家。中国、印度尼西亚、菲律宾、越南和斯里兰卡占未妥善管理沿海塑料垃圾的比例过高。其含义明确：改善少数几个国家的废物收集和处理可以带来巨大的全球效益。

Jambeck具有里程碑意义的论文发表前两年，Marcus Eriksen及其同事发表了他们自己的全球浮动塑料普查，该普查基于2007年至2013年进行的24次海洋考察数据[2]。他们使用标准化拖网采样和考虑风驱动漂移的数值模型，估计在任何给定时间点，海洋表面漂浮着超过5万亿块塑料——重量超过25万吨。至关重要的是，他们的结果表明，浮动塑料的总量远低于模型根据输入率预测的量。这种差异表明存在一个巨大的未知“汇”：塑料正在从水面消失，碎片化成越来越小的碎片，下沉，被生物摄入，或埋在海岸线沉积物中。

海洋环流：污染的汇聚区

全球五大主要亚热带海洋环流——北太平洋和南太平洋、北大西洋和南大西洋以及印度洋的旋转洋流系统——充当缓慢的离心机，将其中心的漂浮碎片聚集起来。北太平洋亚热带环流区容纳着俗称的“大太平洋垃圾带”，尽管这个说法具有误导性。那里并没有一个固体的垃圾岛。相反，垃圾带是密度各异的塑料碎片分散、广阔的“汤”，卫星图像无法看到，但可以通过拖网检测到。环流中心的塑料浓度可能比周围水域高一到两个数量级，为那些将碎片误认为猎物的物种创造了持久的生态陷阱。

洋流并不能将塑料整齐地限制在环流中。风暴事件会使沉降的颗粒重新悬浮；温盐环流会将较密集的碎片带到深处；极地洋流会将大量塑料送至北极和南极。对深海沉积物岩芯的研究发现，微塑料浓度与二战后生产的增加呈正相关，从而形成了“塑料时代”的地层记录。像皮特凯恩群岛中的亨德森岛（地球上最孤立的陆地之一）这样偏远的海洋岛屿，承载着有史以来记录到的最高密度的海滩塑料碎片，这证明了海洋环流和赤道逆流的影响范围[9]。

从宏观到微观：碎片化级联

海洋塑料的传统划分将宏观塑料（大于5厘米的物品）、中型塑料（5毫米至5厘米）和微塑料（小于5毫米）分开。微塑料本身又分为一次微塑料——为化妆品、工业研磨剂和树脂颗粒（“小丸”）而小规模生产——以及由较大物品的物理和光化学分解产生的二次微塑料。紫外线辐射会裂解聚乙烯和聚丙烯的聚合物链，使其变脆；海浪作用随后会粉碎这些变弱的碎片。这个过程是自我累积的：较小的颗粒单位质量具有更大的表面积，从而加速了进一步的降解。Thompson及其同事于2004年在《科学》杂志上发表了一篇论文，首次引起人们对海洋沉积物中微观塑料碎片积累的关注，他们创造了“微塑料”一词，并确定它们自20世纪60年代以来一直在积累[10]。

微塑料已在所有采样的海洋栖息地中发现：海面浮油、深水层、深海海沟、极地冰层、河口、沿海沉积物和热液喷口群落。它们的尺寸范围与滤食动物、浮游生物食者和食碎屑动物的食物重叠，从而形成了广泛分布的摄入途径。2019年《整体环境科学》杂志上的一篇综述指出，水中微纳米塑料毒性的关键决定因素：聚合物类型、颗粒大小和形状、表面电荷、添加剂化学物质以及暴露的生态环境[3]。该综述得出结论，较小、形状不规则、表面积大的颗粒始终比较大的光滑颗粒毒性更大。

纳米塑料前沿

纳米塑料——尺寸小于1微米的颗粒，通常定义为小于100纳米——代表着科学上最不确定且潜在危害最大的塑料污染类别。在这些尺寸下，颗粒可以穿过上皮屏障，进入细胞，穿过肠道-血液屏障，并可能在器官中积累。实验室研究表明，在具有生态相关性的浓度下，纳米塑料对海洋无脊椎动物、鱼类胚胎和哺乳动物细胞系产生了基因毒性、氧化应激和内分泌干扰作用。2020年《海洋污染通报》杂志上的一篇综述将理论预测与实验证据相结合，得出结论，尽管检测仍然具有分析挑战性，但纳米塑料确实存在于海洋环境中，并代表着一种新兴且研究不足的威胁[4]。作者指出，大多数海洋塑料调查所采用的标准拖网采样完全无法捕捉到纳米级部分。

生物影响：摄入、缠绕和化学转移

现已记录的被塑料摄食或缠绕的物种名单已成为百科全书式的。海龟把塑料袋当成水母。抹香鲸搁浅时胃里塞满了渔网、绳索和食物包装。信天翁和暴风鹱把塑料碎片喂给它们的幼鸟，有时导致营养不良和死亡。1985年对北大西洋暴风鹱的一项研究发现，很大一部分鸟类的胃中含有塑料——这是最早系统地证明海鸟普遍摄食塑料的证据之一[5]。此后，全球海鸟监测项目记录了数十种物种消化道中塑料负荷的增加，某些种群的发生率接近100%。

对鱼类和无脊椎动物而言，摄入的后果包括物理伤害（堵塞、穿孔、虚假饱腹感）和化学伤害。塑料聚合物从周围海水中吸附持久性有机污染物（POPs）的浓度可高达环境水平的一百万倍，有效地充当疏水性毒素海绵。当鱼类摄入这些颗粒时，浓度梯度逆转，一部分吸附的化学物质会转移到肠道组织中。Rochman及其同事的研究表明，商业海产品（供人类食用的鱼类和双壳类动物）中的微塑料是一个可量化的现实，而不仅仅是理论途径[7]。相对于摄入被污染猎物导致的膳食摄入，化学转移的程度仍是一个活跃的研究问题，但塑料作为化学载体的原理已明确建立。

人体中的微塑料：一个闭合的循环

人类现在已牢牢地嵌入到他们所创造的塑料循环中。商业海盐、瓶装饮用水、啤酒、蜂蜜和海产品中都检测到了微塑料。2019年的一项研究估计，普通人每年通过食物和水摄入39,000到52,000个微塑料颗粒，如果算上空气吸入，则会上升到100,000个以上。最近，在人体肺组织、血液、肝脏和胎盘中也发现了微塑料——这一发现激发了关于可允许暴露水平的监管讨论，尽管微塑料对人类健康的毒理学后果仍未完全了解。Law在2017年《海洋科学年鉴》中的综述将这一人类暴露的故事置于海洋塑料科学的更广泛背景下，指出进入海洋的物质最终会循环回到餐桌[8]。

政策回应与未来之路

自2010年代后期以来，解决塑料污染的国际势头显著加快。2022年，联合国环境大会投票决定制定一项具有法律约束力的全球塑料条约——如果成功达成，这将是自《巴黎协定》以来最重要的多边环境协议。正在谈判的关键要素包括生产者延伸责任、可回收性和可生物降解性的设计标准，以及具有约束力的废物减量目标。与此同时，国家和地区对一次性塑料（袋子、吸管、餐具、微珠）的禁令也在不断增多。欧盟于2021年生效的《一次性塑料指令》禁止了欧洲海滩上最常见的一次性物品。

在技术方面，海洋清理项目吸引了大量投资和公众关注，尽管其效果尚存争议。批评者指出，在海洋表面运行的被动收集系统只能回收总塑料负荷的极小一部分，同时还可能从同一表面层去除浮游动物和表层生物。预防——从源头阻止塑料进入海洋——仍然是科学家们认为效用最高的干预措施。这意味着要投资于快速城市化的沿海地区的废物收集基础设施，重新设计产品以实现长寿命和报废可回收性，并减少全球制造的塑料绝对数量。

海洋不是一个“垃圾桶”。它是一个我们用不属于那里的物质填满的生命系统——其后果我们才刚刚开始衡量。

— 专家共识的转述，联合国环境大会第5/14号决议（2022年）之后

结论：一个紧迫且可解决的危机

塑料污染是一场由成千上万个独立决定——产品设计、政策选择、废物管理投资和消费者习惯——所构建的危机，它也可以以同样的方式被瓦解。科学是明确的：塑料现在是海洋环境的永久特征，整合到每个海洋盆地的食物网、沉积物记录和动物组织中。不确定的是纳米塑料部分累积的长期生物和生态成本。确定的是，每一吨未进入海洋的塑料，就是一吨不会碎片化成下一代微塑料污染的塑料。采取有意义行动的窗口正在缩小，但尚未关闭。