环境保护导论(吉林师范大学)中国大学MOOC答案100分最新完整版
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蓝色大洋正面临一种全新污染物的威胁。从远洋船的甲板上望向碧波荡漾的海面,或是身着潜水设备在鱼类和珊瑚之间畅游,你可能察觉不到任何异样。然而,科学家们却不这么想。
微塑料——这种细小的颗粒,正在给海洋生态和人类健康带来巨大的潜在危害。
微塑料不是我们过去熟悉的那种一眼可以辨认出来的“白色垃圾”,却在浩渺的大海中几乎无处不在。科学家在水下4500米的大洋深处,在人迹罕至的南极荒原,在即将登上餐桌的海鲜体内,都检测出了微塑料。
2004年,英国科研人员在《科学》杂志上率先提出了微塑料的概念。目前公认的微塑料的定义是:直径小于5毫米的塑料碎片或颗粒。这一新兴的海洋污染被人们形象地称为“海洋中的PM2.5”,在短时间内迅速引起全球重视,已成为与全球气候变化、臭氧耗竭和海洋酸化并列的四大全球环境问题之一,被联合国列为环境与生态科学研究领域的第二大科学问题。
微塑料从何而来?我们如何监测并评估其污染程度?它将给海洋生态和人们日常生活带来哪些影响?对这些问题的研究,目前仍处在起步阶段。不久前,位于杭州的自然资源部第二海洋研究所和浙江大学海洋学院共同举办了“2019亚太区域海洋微塑料监测和管理国际研讨会”,来自亚太经合组织8个经济体的专家、学者、政府部门代表等参会。世代接受海洋馈赠的人们如今已携起手来,共同防治海洋微塑料污染,建设海洋生态文明。
“在我们日常使用的牙膏、洗面奶等护理品以及化妆品中,就含有塑料颗粒,尺寸可小至微米级。”来自研讨会承办方之一海洋二所的黄伟副研究员说,“它们还被用于医药和工业制造等领域,这种我们生产出来直接作为产品或原料的塑料颗粒,就是初生微塑料。”
次生微塑料则是由大型塑料制品碎片化后产生。航行海上的船舶,捕鱼时撒下的渔网,海水养殖所需的浮筏……随处可见的塑料制品在海浪、紫外线、生物等自然力量作用下逐渐裂解为粉末状,经过足够长的时间后,尺寸甚至可小到纳米级。
所以,总的来看,微塑料的来源是在陆地。它从你的洗脸池、梳妆台出发,进入下水管,和从现代社会各个生产生活管道涌来的同伴们汇聚,最后一起流入大海。悉尼大学沿海城市生态影响研究中心在人口稠密地区的海岸周围通过监测发现,家用洗衣机每洗一次衣服,排出的废水中就有1900多根尼龙纤维,这些细小的尼龙纤维就是微塑料。
从近岸河口到大洋,从赤道海域到南北两极,从海洋表层到海底深处,人类都发现了微塑料的踪迹。参加研讨会的智利专家说,在智利复活节岛附近海域采集的“浮游生物食性”鱼类如红尾圆鲹、蓝圆鲹的样本中,有80%的样品胃里含有1片到5片微塑料。水样调查结果显示,该海域每平方公里就有近6万片微塑料。
2018年,黄伟主持了浙江省象山湾沉积物、海水、水产的微塑料污染调查。象山湾是一个典型的半封闭海湾,其水动力条件和自净能力较差,周边有大量塑料产品加工厂,人口密集,水产养殖和渔业发达。最新出炉的调查报告显示,象山湾的表层水和沉积物中均测出微塑料。该水域沉积物中微塑料的平均丰度略高于南黄海海域,但低于渤海、北黄海和长江口地区。报告认为,水产养殖、陆源污水和水交换是海洋微塑料的重要来源。
包括黄伟的调查在内,近年来我国已全面打响微塑料监测之战。大量的第一手资料,为搞清全球关键海域海洋微塑料分布、漂移路径和归宿发挥了重要作用。
“特别是过去东亚海域及其邻近西北太平洋海域实测数据严重缺失,科学界对我国周边海域微塑料的来源和漂移路径认识不清,以至于欧美国家因为中国是塑料生产和消费大国,就把塑料垃圾排海第一大国的帽子也扣在中国头上。实际上现有调查结果表明,中国近海、表层水体中海洋微塑料含量为中等偏低水平。”黄伟说,这些翔实的监测数据,有力地回应了“中国塑料污染论”。
危险:毒性可沿食物链传递
微塑料污染究竟如何危害海洋生态?黄伟团队近年来持续开展微塑料对海洋生物的生态毒理学研究,获得了许多新发现。
从细小的浮游动物到鱼类、海鸟,大多数海洋生物都会通过各种方式把微塑料摄入体内。“海洋生物的摄食方式让它们很难将微塑料与食物分离开来。更严重的是,由于微塑料与浮游生物的大小和密度相似,海洋生物很容易将其误判为食物,主动捕获。”黄伟说。这在鱼类身上就表现得非常明显,误食是鱼类摄入微塑料的主要途径。鱼类的体型越大,摄入的微塑料粒径也越大。在菲律宾海采集的底层鱼类的胃肠中发现存在微塑料的个体比例高达40%。北大西洋采集的中层鱼类,9%的个体体内发现有塑料碎片和塑料纤维。采自英吉利海峡的10种鱼类中,摄入微塑料的个体比例也高达三成。鱼类对微塑料的摄入情况已经成为反映海洋微塑料污染的重要指标。
“大量实验证明,微塑料会对海洋生物带来多种毒性效应。”黄伟介绍,微塑料造成一些虾类和鱼类的存活率降低、死亡率升高;还有些鱼类受精卵孵化率明显下降。实验还表明,微塑料会影响生物机体的基因表达,并产生遗传毒性。
微塑料会在生物体内积累并阻塞消化道,让动物产生饱腹感,摄食量或摄食速率下降,由此影响生长发育。实验表明,海胆对微塑料的摄入量越多,体形就越小。
科学家还拿喜欢捕食微塑料的鲈鱼仔鱼做实验,发现微塑料让仔鱼的嗅觉灵敏性和活动能力变差,面对外来刺激时其反应变得迟钝。当把捕食者引入到仔鱼生存的环境中时,对照组中仔鱼仍然有近半数存活,而微塑料暴露组中的仔鱼则无一幸存。
微塑料不光自身有毒性,它还能吸附海洋中其他有机污染物和重金属,成为多种污染物进入生物组织和器官的载体。微塑料可沿食物链传递,低营养级生物体内的微塑料通过捕食作用进入到高营养级生物体内,逐级富集,最后进入人类体内。
欧盟方面的调查得出了一个惊人的数据,由于贝类肉质较为松软,线状的微塑料极易进入,消费者每年因为吃贝类就吸收了1.1万个微塑料碎片。黄伟说,微塑料进入人体后,容易被胃肠黏膜吸附住,难以消化,更小的微塑料颗粒还有可能进入到血液和细胞中。
微塑料遍布全球各大洋,治理这一海洋世界“PM2.5”需要国际合作。本次2019亚太区域海洋微塑料监测和管理国际研讨会就是对这一理念的重申。多国专家学者介绍了他们防治微塑料的探索。
来自泰国的专家说,2016年,泰国有超过5万吨的塑料垃圾流入近海。为此,泰国制定了20年污染防治战略和污染及废弃物管理计划。泰国在海底沉积物、微生物、海水等方面开展试验,以期找到研究海洋微塑料的标准方法。
秘鲁专家介绍,2018年,该国成立了海洋微塑料研究培训中心,还将在今后的南极考察中加入微塑料调查项目,引入红外光谱仪等专业设备,并把沙滩、海水、海洋生物中的微塑料研究纳入海岸带研究所的监测项目中。
越南代表说,他们将加强关于塑料污染的研究,动员本国消费者改变日常消费行为,鼓励使用可生物降解的、可回收利用的和环境友好型的产品,号召各界以环保型包装材料替代塑料制品。
中国专家则向各国同行介绍,目前,我国已有包括国家科研机构、高校、企业在内的30多个单位,开展水体、海滩、生物体、沉积物、大气、食品等微塑料污染研究。内容涵盖分析方法、生物累积、微生物降解、微塑料的污染和管理等研究领域的各个方面,监测海域从近海延伸至大洋、极地。2018年,中国大洋48航次和中国大洋51航次,“一北一南”在西北太平洋航路沿线及海山区附近同步平行开展微塑料监测,获取西北太平洋海洋微塑料关键信息。我国科学家搭乘“蛟龙号”从大洋4500米深处获取海洋生物,在其体内检出了微塑料。我国积极参与微塑料防治国际治理。2018年,我国首次举办的海洋微塑料主题国际研讨会在贵阳召开,多国政府代表、专家学者、环保人士及国际组织参会交流。
黄伟说,目前微塑料污染防治中存在不少亟待国际合作解决的问题。比如,监测标准不统一,采样方法和计算方式多种多样。“同一个走航路径,使用采样拖网和走航过滤得出的微塑料浓度大相径庭。”又如,目前微塑料的计数主要依靠人眼从显微镜中识别,这样的计数方法需要花费较长时间和较多人力,效率较低,而且不同的分析鉴定人员判断标准也不一样。专家表示,急需开发一种自动化、智能化的微塑料计数软硬件系统。
为了从源头上控制塑料垃圾入海,许多国家正在执行越来越严格的“限塑令”。日前,欧盟通过新的限塑令,要在2021年之前全面禁止塑料吸管、棉花棒、塑料盘及塑料刀叉,到2025年力求把塑料瓶回收率提高到95%。一些国家已明令禁止在化妆品和洗护用品中使用塑料微珠。中国从2018年开始全面停止废塑料进口,东南亚各国也紧跟这一脚步,决心不再让自己变成废塑料垃圾场。目前,全球已有50个国家加入到联合国“清洁海洋”计划中。
原标题：警惕海中“PM2.5”微塑料
科考队员用“雪龙号”后甲板的绞车等大型设备将微塑料采样器放入海中。新华社记者 白国龙摄
取样作业获取的海洋微塑料样本。新华社记者 白国龙摄
在距离人类生活圈最远的南极海水中，微塑料的身影再次被科学家“捕获”――记者从国家海洋局获悉，正在执行我国第34次南极科考任务的科考队成员近日在南极海域发现微塑料。
这并不是人类首次在南极海域发现微塑料。2016年，日本九州大学与东京海洋大学公布的调查结果显示，南极海域漂浮着微塑料。科学家们认为：“这基本可以证明，微塑料已遍布全球海洋，可能会对生态系统造成负面影响。”
塑料在生活中很常见，“微塑料”又是什么？它为何引发科学家频频关注，又将给人类带来怎样的危害？
1.“四海为家”的微塑料
“当前，海洋垃圾已成为重大的全球性环境问题之一，塑料是海洋垃圾中主要的一种，而微塑料是指粒径从几微米到几毫米、形状多样的非均匀塑料颗粒混合体，海洋中的微塑料被形象地称为海中‘PM2.5’。”国家海洋局第三海洋研究所工程师龙邹霞介绍说。
科学界关注海洋微塑料污染最早始于20世纪70年代。但直到2004年，英国科研人员在《科学》杂志上发表了关于海洋水体和沉积物中塑料碎片的论文，才首次提出“微塑料”的概念――直径小于5毫米的塑料纤维、颗粒或者薄膜。
海洋中的微塑料可分为“原生”微塑料和“次生”微塑料两大来源。“原生”微塑料是指在生产时就是细小的，可直接作为产品或原料使用的塑料微粒，如用于清洁剂、洗面奶，以及工业研磨料、去角质、药物和纺织物的塑料原料等。“次生”微塑料是指在自然环境中，由大块海洋塑料污染物因物理、化学或生物作用层层分解破碎而成的细小塑料颗粒。
“研究显示，‘原生’微塑料在海洋中的占比较少，大块塑料的降解作用被认为是海洋微塑料的主要来源。”龙邹霞说。而荷兰卫生部国立公共卫生与环境研究院的安加沃斯科博士则认为，机动车轮胎磨损、陆源塑料垃圾以及油漆为欧洲海洋环境中微塑料的三大主要污染来源。
有研究数据显示，全球海洋中的塑料垃圾近40年增加了上百倍。可见其数量巨大，且显现逐年增多的趋势。尤其是在太平洋、大西洋中面积巨大的垃圾带让人们开始意识到，微塑料可能已在海洋中普遍存在。
据国家海洋局第三海洋研究所海洋化学与环境监测技术实验室主任林辉介绍，在空间分布上，近岸海水被许多研究证实是海洋微塑料最为集中分布的区域，而约有70%的塑料污染物最终都会沉入海底，剩下的则悬浮在海水中。
“目前，尽管全球海洋中的微塑料总量尚无准确的统计数据，但它广泛存在已是不争的事实。研究表明，微塑料在海水、沉积物、海滩、生物介质内均有存在，从近海到大洋、从表层到深海，甚至在人迹罕至的南北极均有发现。”林辉说。
2.难降解的“隐形杀手”
众所周知，塑料垃圾因为难以降解而成为污染环境的“白色垃圾”，而漂浮在海中的小小塑料碎片又会带来哪些危害？
“除了难降解，微塑料最大的特性就是粒径细小，数量巨大，非常容易被海洋浮游生物、底栖生物、鱼类、海鸟、海洋哺乳动物、海龟等一系列海洋生物所摄入，它的尺寸越小，危害越大！”龙邹霞介绍，一方面，摄入微塑料容易堵塞生物食道，另一方面，塑料在生产过程中添加的化学物质，有50%以上都是有毒物质，生物摄入微塑料后，这些有毒添加物质逐步释放或与周围环境发生化学反应，产生新的有毒中间产物，由此对生物产生危害，而纳米尺度的微塑料甚至可以穿过生物细胞膜造成危害。
微塑料另一个特性就是高疏水性，加之具有较大表面积，容易吸附海水中的多氯联苯、多环芳烃等疏水性污染物，并产生富集作用。有研究表明，微塑料吸附有机污染物的浓度较周围沉积物高100倍，较海水高100万倍。而这些疏水性污染物基本都是持久性有机污染物，大都具有较大生物毒性，能在环境中持久存在，并通过生物食物链进行累积。
“最让科学家们担心的是，通过食物链，这些被海洋生物摄取的微塑料最终会进入生物链顶端――人类的体内，威胁人体健康。”林辉说。
这并非耸人听闻。2017年9月，日本京都大学的科研团队调查显示，将海面漂浮的“微塑料”吸入体内的鱼类在东京湾、大阪湾、琵琶湖等日本国内几个水域被大量发现，占到调查总量的四成。一项来自英国纽卡斯尔大学的研究成果表明，在太平洋深处约11公里的地方有甲壳类动物摄入了微塑料。研究人员说，这可能是发现微塑料的最深记录，意味着几乎没有海洋生物能不受人类制造的这一垃圾污染。
2016年，国家海洋局在微塑料试点监测工作中发现，在我国海水、海滩和贝类体内均发现有微塑料存在。“但与国际上其他海域微塑料含量相比，我国管辖海域微塑料处于中低水平。”国家海洋环境监测中心副主任王菊英说。
尽管当前有关微塑料迁移的影响以及可能在食物链中的富集和毒理作用等问题还在科学家的进一步研究中，但微塑料污染已经成为全世界关注的重要环境问题。
2014年6月《联合国环境规划署年鉴》将海洋塑料污染列为近十年最值得关注的十大紧迫环境问题之一。2015年，微塑料污染被列入环境与生态科学研究领域的第二大科学问题，成为与全球气候变化、臭氧耗竭和海洋酸化并列的重大全球环境问题，微塑料研究也由此成为近年来全球海洋科研领域前沿热点问题之一。
3.监测治理刚刚开始
“鉴于微塑料污染对海洋生态系统造成的潜在危险和不确定性，开展海洋微塑料研究，查明微塑料污染对海洋生态系统健康危害机制，全面认识微塑料在海洋中的污染现状，将有助于帮助人类寻找到一条切实可行的管控防治之道。”林辉说。
近5年来，先后有30多个国家和地区的130多个研究机构投入到微塑料研究领域，有关研究论文成爆发式增长，大大提升了人类对海洋微塑料污染的认识。“微塑料污染已引起了越来越多的科学家、管理部门甚至法律人士的关注。”龙邹霞说。
我国政府也高度重视微塑料问题，记者了解到，国家海洋局于2016年启动了近岸海洋微塑料的监测，2017年我国首次环球海洋综合科学考察率先针对中国近海、印度洋、大西洋、太平洋及南极区域进行了大尺度范围的微塑料调查，同时我国北极考察队也于同年在北极海域发现了微塑料，为我国应对海洋垃圾污染及参与全球治理提供了重要依据。
各国科学家们正试图研制和完善各种可生物降解塑料。“尽管科研人员已经研究出了一些塑料降解菌，但到目前为止还缺乏有效的方法消除已经存在于海洋环境中的微塑料。”中国科学院海洋研究所研究员孙晓霞说。
面对日益严峻的形势，全球各国近年来纷纷采取措施，从源头上阻止污染产生。美国政府已宣布禁止在化妆品和洗护用品中使用微塑料，成为全球第一个宣布此项禁令的国家；英国于2018年1月宣布禁止在磨洁肤膏、牙膏和沐浴露等产品中添加塑料微珠；新西兰也将于6月禁止销售和生产塑料微珠产品。
科学家们普遍呼吁，世界各国应一道提高塑料制品的回收利用率，并减少使用塑料制品，以降低塑料垃圾对海洋的污染。
王菊英认为，要治理微塑料污染，首先应依法依规严控垃圾进入海洋。各级海洋部门要依据相关法规要求，控制海洋垃圾陆源输入、减少海上来源，并督促沿海地方政府加强海洋垃圾清除与管理，做好海洋垃圾收集、转运和处置；其次是强化宣传教育与公众参与，切实提高公众保护海洋环境的意识，鼓励社会各界共同参与治理海洋垃圾。
“微塑料污染问题已经从科学界逐步走入了公众视野，应当促进国际社会共同努力，在调整塑料产业政策、加快塑料环境友好技术革新和回收利用、加强公众环保意识教育等领域广泛开展合作，以促进海洋微塑料污染防范与治理。”龙邹霞建议。（杨舒）
