淡水环境中微塑料污染

2021-08-03 17:46:01 0

  塑料作为一种以树脂为主要原料而具有可塑性的材料及其制品,被广泛应用于我们的生活中。塑料物质在陆地环境以及水生环境中分解后,最终变成不计其数的小塑料颗粒,其中颗粒的尺寸小于5mm,被定义为微塑料。微塑料包括初生微塑料和次生微塑料。洗护用品、清洁用品、医疗产品或者用于工业生产都含有初生微塑料,例如:洗面奶、化妆品。二次微塑料是大块塑料,直接释放到环境中并降解产生大量的微小塑料。微塑料具有粒径小,光解能力弱的特点,因此被研究学者视为一种潜在持久性的有机污染物。微塑料容易被水体中的鱼类等水生动物误食,对鱼类繁衍造成了严重威胁。另外,由于微塑料的比表面积较大,因此在淡水环境中易于吸附重金属和有机污染物,这些污染物经微塑料吸附后一旦进入食物链循环,可以生物放大到更高的营养水平�。微塑料污染首先在海洋中发现。当今世界海洋环境中的研究相对成熟,对淡水环境中微塑料的研究起步较晚。国内外的研究也在包括三峡水库、洞庭湖、太湖、莱茵河、多瑙河、北美洲五大湖等内陆水体中发现了微塑料的存在,一些淡水环境中的微塑料浓度远高于海洋系统。淡水环境对人类的生活影响非常重要,研究淡水环境中的微塑料污染很有必要的。本文通过文献调研,系统地阐述了淡水中微塑料的污染问题,以期对淡水环境微塑料污染的理论研究和控制提供借鉴。

  一、淡水环境中微塑料的污染特征

  1.1 淡水环境中微塑料污染的来源

  进入淡水系统的原生微塑料包括清洁和化妆品中的聚乙烯、聚丙烯、基苯乙烯颗粒,它们通过生活污水排放进入水生系统,其他微塑料包括塑料树脂粉末或用于喷射颗粒的工业来源,以及用于制造塑料产品的原料但是有研究调查表明,在我国的淡水环境中清洁用品和化妆用品的塑料微珠的含量并不高,生活污水经由污水处理厂处理,污水厂可以处理掉大量的塑料微珠,但是因为污水处理量比较大,所以仍然会有很小部分的塑料微珠排出,塑料加工,特别是废塑料回收加工造成的塑料污染,值得我们关注。

  进入淡水环境的二次污染相比于原生来源广泛。未合理处置的塑料垃圾会进入环境,经过紫外线的照射和风化变成更小的微塑料,例如,废弃在湖泊中或者河流中的渔网,经过降解后会产生很多的微塑料。使用过后的塑料随意丢弃到水体中降解后都会造成微塑料的污染。不仅如此,陆地环境中的塑料制品,在裂解后有一部分也会进入淡水水体,例如,废弃的塑料大棚,塑料在土壤中降解由于动力作用,微小的塑料颗粒会逐渐下渗进入地下水。丢弃在陆地上的塑料若未能及时处理,也因为风力作用吹入自然水体。在大气中含有的微塑料也会因为空气动力进入地表水中。

  1.2 淡水环境中的微塑料污染状况和分布特征

  在欧洲、北美、亚洲的淡水中都检测到了微塑料口句。在欧洲的日内瓦湖,意大利加尔达湖,奥地利多瑙河,德国易北河,莫泽尔河,内卡河以及莱茵河,英国的添马舰河口,北美的洛杉矶,芝加哥北岸海峡,圣劳伦斯河和五大湖,亚洲蒙古的霍夫斯戈尔湖都有微塑料污染。有研究表明,来自北美五大湖的样品已检测到初生微塑料为家用来源,预生产塑料树脂颗粒是洛杉矶盆地河流中第二大主要碎片和休伦湖最主要的碎片,在蒙古的霍夫斯戈尔湖和意大利的加尔达湖发现了次生微塑料。

  一些研究发现微塑料类型与人类活动空间有联系。微塑料的来源通常可以通过微塑料材料的性质或相对丰度来识别。例如,在多瑙河发现了原料塑料,这条河的附近便有塑料生产地点,在休伦湖的工业区和人口密集的工业湖中,树脂颗粒和微珠最为丰富,而在人口稀少的山区湖泊缺乏初级颗粒,但含有大量的次生碎片,表明了初生塑料的破裂。

  近几年,我国淡水中微塑料的污染调查工作也陆陆续续展开,在三峡大坝、太湖流域、长江流域、洞庭湖、武汉城市水体、广州城市水体、珠江支流、上海城市河道,以及洪湖等地区检测到微塑料,表明微塑料污染在我国淡水系统中也很常见。而且有些研究证明这些水体的微塑料浓度相对还是比较高的。

  在我国内陆淡水微塑料污染的研究中,有关武汉汉江和长江20个城市湖泊和城市河段的地表水微塑料水平,北湖的浓度最高,湖泊中的微塑料丰度在空间显著变化,与距离城市中心的距离呈负相关,这证实了人为因素在微塑料分布的重要性。汉江和长江的城市河段具有比大多数研究湖泊相对较低的微塑料水平,研究水中主要的微塑料为有色塑料和纤维。洞庭湖和洪湖都是长江中游重要的湖泊,但是大流域和人口集中的人为活动都对其造成了污染,研究结果表明,两个湖泊的微塑料的丰度表现出高的空间异质性,许多因素都会导致微塑料的分布变化,洞庭湖到长江的入口处,航运繁忙,这是微塑料污染的潜在来源,另外,水面变窄可能会增加浮力塑料的浓度,而与岳阳市区相邻,有助于该地区更高的塑料丰富度,相反,洞庭湖的东南部被农场包围,人口较少,具有相对较低的塑料丰度。

  二、淡水环境中微塑料的危害

  2.1 微塑料对生态的危害

  因为微塑料的体积比较小,所以很多水生生物会误食。目前有很多研究表明淡水环境中枝角类和桡足类浮游生物可误食0.1,1.0,9.9μm的聚苯乙烯微球,但是它们摄入的聚苯乙烯微球基本能在24h内随粪便排出。大型潢可食粒径为0.1μm和1.0μm的聚苯乙烯微球概率高于9.9μm的聚苯乙烯微球。我国的长江三峡、太湖等水体是微塑料富集的重要区域,而太湖中的亚洲蛤中也检测到了微塑料。淡水中的蠕虫、太阳鱼、斑马鱼都可以食用和排泄塑料微粒。

  由于微塑料很难降解,一旦被水生生物摄入身体后延长了在生物体肠道的停留时间,而导致水生生物的摄食量下降,进而引发机体的炎症反应,使其吸收与储备能量的能力下降如。粒径较大的微塑料比较容易富集在水生生物的腮、肝脏、肠道和淋巴组织,从而引发生物体的渗透压和呼吸作用,引起肠道的炎症。粒径较小的微塑料可能会进入循环系统或其他周边组织进而对整个生物机体产生毒害作用。微塑料还会干扰生物体的内分泌,以及对生物体酶活性的影响,还可诱导生物机体内某些信号通路的变化和蛋白表达,造成细胞坏死,进而影响水生生物的生长,繁殖,以及生存。

  食物链的污染物富集加剧了微塑料的生态危害。鸟类在掠食低级水生生物的同时,其中的微塑料可能转移至鸟的身体,或者是湖水中,底泥中的微塑料被鸟类误食微塑料,被误食的微塑料会随着食物链从低营养水平流向高营养水平,最终有可能出现在人类的桌子之上。动物捕食了含有污染物的微塑料,食进的微塑料会释放出污染物甚至是塑料添加剂,并且引起细胞学的改变、分子学的变化、组织学以及行为学等的改变,严重时造成死亡。

  2.2 微塑料对环境的危害

  微塑料的粒径小、比表面积大、强疏水性、污染物易附着,因此拥有较强的富集重金属及有机污染物的能力,从而成为污染物的载体创。微塑料对多环芳烧、多氯联苯、有机氯农药等持久性有机污染物也有较强的吸附能力,微塑料的表面可以被重金属吸附,而且微塑料表面风化后更有利于重金属的吸附。另外,塑料本身也会含有有毒的物质,例如,聚合物单体、塑化剂、阻燃剂、抗氧化剂等,并会在进入水体后将这些污染物逐渐释放出来微塑料吸附各种化学物质后所形成的复合污染物严重污染了水体环境,吸附后的微塑料污染物重量增大,通过重力降至水底,污染物便进入底泥中,对水体产生持久性的污染。由于微塑料的粒径比较小,可以在水环境中迁移很远,而微塑料吸附的重金属以及有机污染物也会远距离迁移,进一步加重了复合污染物的污染,大大增加了污染面积。除了吸附有机化学物质外,微塑料自身也能释放出有毒的化学物质。塑料制品中往往添加了各种添加剂来达到耐蚀、耐用的特性,如用以提高耐热性的多漠联苯�、抗氧化的壬基酚、耐生物降解的三氯生(二氯苯氧氯酚)等。微塑料在生物、非生物作用下降解时,会滤出添加剂,对生态环境造成威胁。随手扔掉的塑料袋也会使初级生产力减弱,造成沉积物厌氧。

  三、微塑料污染的控制

  由于微塑料是一种新兴的污染物,所以针对这种污染物,我国还没太多关于微塑料污染控制政策出台。我国对塑料的滥用做了一定的措施,例如无偿使用塑料袋变为有偿使用塑料袋,但是效果并不是很明显。由于个人洗护用品是微塑料污染的主要的原生来源,所以应该控制微塑料微珠在洗护用品中的使用。当塑料垃圾进入环境后,要及时进行垃圾拦截,清理,防止裂解,形成更小的微塑料。

  微塑料进入淡水环境后,污水处理厂处理微塑料也是比较可行的方法。有研究表明,一般来说,污水厂的初级处理的去除率低于二级处理的去除率。不同的污水处理厂的去除率也不同,苏格兰地区可达到98.41%,加拿大地区可达到98.3%,瑞典地区可达到99.9%,芬兰地区也可到达99.9%,而我国的厦门地区可达80.97%,而上海地区微塑料去除率只有55.6%,所以不同地区污水厂微塑料去除率也有所不同,经过污水处理厂处理,出水中微塑料的含量显著降低,尽管除去率比较好,但是有微塑料进入自然水体。通过比较不同地区污水处理厂微塑料的去除率,发现不同地区的去除率还是有很大区别的,原因主要有两点,首先与污水处理厂的技术相关,每个污水厂工艺不同,对微塑料的去除会有一定的影响,其次与进水中微塑料的含量相关,每个国家和地区污水厂的进水水质不同,所以也会影响微塑料的去除率。尤其是我们国内污水处理厂,相较于国外微塑料去除率差距还是很大的,所以需要我们进一步提高微塑料去除的技术。

  四、结束语

  本文从淡水中微塑料国内外研究现状、污染的来源、分析鉴定的方法、微塑料的危害及其控制等五个方面进行了系统的总结,可得到如下一些结论:

  (1)淡水环境中微塑料分布与人类活动存在紧密联系。

  (2)需要深入研究微塑料对淡水生物的具体影响,特别是应考虑因为食物链的污染物富集现象而可能产生的对人类的潜在危害。

  (3)微塑料的控制还有很大的提升空间,污水处理厂技术的升级可有效的去除微塑料。

  (4)需要统筹地研究、建立相关的分析监测方法、标准、政策和法规,以实施对微塑料污染的有效控制和监管。(来源:安徽理工大学地球与环境学院)

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