(原標題:微而足道|微塑料對人體有害嗎?現有研究尚未證實)
澎湃新聞記者 徐路易
【編者按】
2018年10月於奧地利舉行的歐洲腸胃病學會議上,有研究人員稱已在人體排洩物中測得多種微塑料。檢測結果顯示,受試志願者的糞便內均有微塑料成分。這一消息引起全世界矚目,「微塑料」一詞進入大眾的視野。然而儘管有這些實證案例,人們對於「微塑料」卻知之甚少。
微塑料是什麼?微塑料對人體有毒嗎?我們該如何看待微塑料?澎湃新聞整理了到2019年上半年為止相關的最新科研成果和專家演講,為公眾進行一一解答。
【微塑料主要來源是塑料瓶?其實是洗衣服和車胎磨損】
與「細顆粒物(PM2.5)」的定義相似,微塑料(Microplastics)是指所有尺寸小於5毫米的塑料纖維、顆粒或薄膜,可被生物吸收積累,產生生態風險和健康風險。
研究發現微塑料廣泛分布在海洋和陸地的各個環境介質中。在海洋環境中,從近海到大洋,從赤道到兩極,從表層水體到深海沉積物,都有微塑料的檢出;在陸地土壤、陸地水系和室內外空氣,以及魚類、貝類等食物中廣泛分布。除此之外,一些研究顯示,大氣中也含有微塑料,這些微塑料進入人體的方式包括通過食物、通過人們的呼吸。
從衣服到化妝品,微塑料比我們想像的更常見
一般來說,微塑料分為初生微塑料和次生微塑料兩大類:初生微塑料是指經過河流、汙水處理廠等而排入水環境中的塑料顆粒工業產品,比如化妝品裡的微塑料顆粒或作為工業原料的塑料顆粒和樹脂顆粒。
次生微塑料則是由大型塑料垃圾經過物理、化學和生物過程造成分裂和體積減小而成的塑料顆粒,比如進入土壤的農用地膜等。美國的一項研究指出,全球的沿海國家因為對垃圾的管理不善導致塑料垃圾入海的總量達到480萬-1270萬噸。
進入環境中的微塑料,主要來源有七種,其中比例最高的是衣物的紡織纖維,在衣物洗滌過程中直接脫落,進入下水入海的比例達到35%;其次是汽車行駛過程中輪胎磨損脫落的塑料,比例佔到28%;環境中各類的塑料製品,包括鞋底磨損產生的塑料粉塵達到了24%。
其餘還包括道路的標記材料、船舶塗料,這些不是主要的微塑料來源,而大家所熟悉和關注的這個化妝品中的塑料微珠,包括牙膏中的磨砂顆粒,佔全部來源的2%。2015年年底,美國籤署了《2015年無微珠水域法案》(Microbead-Free Waters Act of 2015),禁止在美國境內生產和銷售刻意添加了塑料微珠的清潔類化妝品。
塑料微珠:牙膏中的「閃光」顆粒IC圖
沒有回收或焚燒的塑料廢物就進入了自然環境。國家海洋環境監測中心工程師鞠茂偉,在第二屆全國環境(海洋)微塑料汙染與管控學術研討會上表示,海洋中的塑料垃圾來源有約80%是來自於陸地,其餘約20%來自於海上活動。土地的塑料垃圾來源主要有農用薄膜,海洋的塑料垃圾來源主要是漁業水產養殖船舶和海上作業平臺。
微塑料伴隨著塑料誕生與普及
儘管公眾們真正注意到微塑料只是近幾年的事情,但實際上,自從塑料產業進入高速發展期後,微塑料也就相伴而生了。
1869年人類發明了第一種纖維素改性塑料,也就是我們熟悉的桌球使用的材料。20世紀30年代到60年代左右,人們熟悉的絕大多數塑料材料就已經發明了。1950年之後,石油化工快速發展,讓全球的塑料產量從1950年的150萬噸急劇增加到2017年的3.48億噸。
1988年美國科學家向美國海洋大氣局(NOAA)提供了一份調查報告,詳述了1985年至1988年間北太平洋水域漂浮塑料垃圾的分布及特徵,並首次注意到海洋環流區域有相對較高的塑料垃圾含量。1990年,Ryan and Moloney首次在報導研究結果時使用了「微塑料(micro-plastics)」一詞。
有研究指出全球的塑料產量仍將保持高速增長。根據統計2017年全球主要的塑料生產國中,中國的塑料產量佔比達到29.4%,是全球最大的塑料生產國,但實際上中國並不是最大的塑料消費國。從1950年到2015年,全球累計生產83億噸塑料,其中有63億噸變成了塑料廢物,比例佔到76%,只有9%的塑料廢物進行了回收,12%進行了焚燒。其中歐洲和中國的塑料垃圾廢物回收率和焚燒率明顯高於美國和其他國家。
鞠茂偉引述一項研究表示,國內部分濱海地區存在一些簡易的垃圾填埋場,由於缺乏覆土厚度,也沒有防滲設施,因此表層的垃圾在風力雨水的作用下可以直接進入海洋,而垃圾場底部的垃圾在老化破碎後也會形成微塑料,也可能進入海洋。如果不對這些簡易填埋場進行風潮整治,對海的汙染可能將延伸幾十米到幾百米。
此外,部分缺乏垃圾轉運能力的鄉鎮和村莊,會把收集的垃圾堆放到偏遠荒地,形成垃圾堆放場。在部分地區漁業捕撈過程中,產生的生活垃圾被大量丟棄在港池和海岸上,廢棄的漁具也大量堆積在岸邊,碼頭的垃圾收集準備不完善,水產養殖過程中使用的泡沫塑料,在廢棄後成為海面上最常見的漂浮垃圾。
【微塑料對人體有害嗎?現有研究尚未證實】
奧地利舉行的歐洲腸胃病學會議上匯報的研究成果,讓人們關注到了這種小小的顆粒對自身的影響。我們體內有微塑料,那對人體有害嗎?實際上,目前人們尚無法確定微塑料是否屬於汙染物;儘管有許多研究證明了微塑料在魚類、小鼠體內的累積,但也無法確定對生物體是否有害。關於微塑料,還有諸多謎題尚待解開。
次生微塑料種類過多,難以溯源
「比如說我們這個紙杯,看似是紙杯,實則裡面有一層PE薄膜。扔到環境中它隨著老化紫外照射,有時候加機械外力作用下,變成更小的碎片。所以我們生活中產生的塑料也好,工業中產生的各種塑料、農業應用中的塑料,隨著時間的推移,最後都有可能被老化分解為微塑料。」中國科學院新疆生態與地理研究所研究員、浙江工業大學環境學院教授潘響亮在接受澎湃新聞(www.thepaper.cn)等媒體採訪時表示,微塑料的來源各不相同,所使用的塑料材質、塑化劑千千萬萬,從微塑料倒推回其原本是什麼性質的塑料,有時候是非常困難的。因此,在科研界還無法確定微塑料究竟是不是一種汙染。
那麼目前有什麼樣的手段可以分析微塑料的成分,在第二屆全國環境(海洋)微塑料汙染與管控學術研討會間隙,澎湃新聞(www.thepaper.cn)記者採訪了珀金埃爾默(Perkin Elmer)探索與分析解決方案事業部亞太區市場總監劉肖,作為全球最大分析儀器生產製造商之一,珀金埃爾默也帶著他們的解決方案前來參會。劉肖告訴記者,目前比較準確的檢測方法是紅外顯微呈像,在諸多方法中的「假陽性」概率相對較低。
「跟我們指紋一樣的,通過一段光譜的特徵、位置、比例,比照資料庫,就可以直接告訴你它是什麼。」劉肖向澎湃新聞記者表示,一段光譜一般唯一對應一種物質,因此建立更大規模的「指紋庫」,將更多已知物質(包括各種類型的塑化劑、塑料材質)的光譜加入資料庫,可以使這種呈像出來的結果更為準確。在過去一年,珀金埃爾默的指紋庫已經增加了數千個。
對於一個塑料微粒可能攜帶多種塑料成分的情況,劉肖告訴記者,目前也有一些方法可以解決。 一般應用中,共混材料很多,這是因為有些材料剛性強,有些材料可塑性強,共混處理後可以達到取長補短的效果。而紅外顯微成像可以看到材料更加微觀的結構。根據珀金埃爾默向記者披露的數據,目前其可以進行檢測的微塑料最小可以達到2微米。
同時,劉肖告訴記者此前有報導檢驗出瓶裝水裡面有微塑料,有的研究顯示一升水裡面有幾百個微塑料顆粒,後來經過驗證,可能從方法學上是不夠嚴謹的。因為這些研究用的螢光染色法,最終檢測出來的一些並不是原有的微塑料。
潘響亮教授也告訴記者, 此前其團隊使用普通的螢光標記物對微塑料進行標記,結果發現被動物食用後,標記物全部從微塑料脫落了下來,沒有收集到有效數據。在這之後,潘教授改用更小分子的帶有稀土元素的螢光標記物對微塑料進行標記,最終才得到了非常具有代表意義的結果.某些尺寸的微塑料確實可以進入到小鼠和家禽的臟器並累積。
魚肉能吃:魚類肌肉組織中尚未檢測出微塑料
目前已有許多研究檢測出魚類和貽貝類體內含有微塑料。
潘
中科院南海海洋研究所的一項研究,在湛江紅樹林附近、北部灣、南沙島礁附近的魚類體內均檢測出了微塑料。進一步分析發現,微塑料主要分布在魚類的鰓、腸道和胃裡。其中近岸魚類當中,微塑料在這些組織中的分布相對更均勻,而對於外海魚類來說,微塑料主要分布在胃和腸道,腮的比例很低。
此外,這項研究顯示微塑料容易「進」也容易「出」。總體來說,潛在的威脅在於,塑料微粒可能附著著汙染物,通過大魚吃小魚、水下呼吸燈不同途徑進入到具體的組織中,有些在生物體中產生了累積。從魚體中檢測到的微塑料也存在不同形態,以塑料纖維為主。
值得注意的是,魚類體內的微塑料主要集中在其消化系統,目前尚未有研究發現微塑料存在或富集在魚類的肌肉組織中。因此,有研究員建議如果不想吃到微塑料,「吃魚之前要把內臟清洗乾淨」。
微塑料「穿腸過」,是好是壞很難說
中國科學院南海海洋研究所研究員徐向榮告訴澎湃新聞(www.thepaper.cn)記者,歐洲腸胃病學會議上對於8位志願者糞便進行的檢測,實際過程也非常複雜,包括需要控制其飲用的水、呼吸的空氣並進行監控記錄等等,大範圍內了解對人體的影響更是難上加難。
從原理上來看,所謂「微塑料會在人體內富集」其實一種很複雜的情況,很難用好或者不好來形容,需要考慮多種情景,比如在微塑料是乾淨的情況下進入到人體,可能人體的脂肪組織裡面已經富集了有機汙染物,這時候微塑料可能會吸附這些有機汙染物,並隨著糞便排出去,而大部分微塑料是會隨著糞便排出去的;但假如人體的脂肪組織沒有受到汙染,而微塑料本身又攜帶有機汙染物的話,微塑料在體內稍微停留時或者長時間在體內就有可能有少量的釋放,此時微塑料就會作為汙染物的釋放源。而且即便在人體裡,也不能簡單地就認為微塑料一定在釋放汙染物,因為真正的釋放過程,其速率很慢,同時釋放的量也很很少。
這不同於在自然環境裡面,特別是海洋環境裡面,波浪的機械作用特別大,大海受到太陽光的照射也非常強,可能會加速微塑料攜帶的汙染物釋放。進入自然生境後,塑料從大塊慢慢變小,就會出現一些微孔或者縫隙,可能導致裡面的添加劑釋放。相對而言,人體內的環境溫和許多。這一過程也更加緩慢,甚至在還未釋放前就可能隨著糞便排出。
【面對知之甚少的微塑料,我們期待什麼樣的行動】
微塑料與PM2.5一樣,在定義上仍然十分模糊,在這一尺寸界定下,包含著千千萬萬種塑料材質和塑料添加劑。毋庸置疑,從末端逆著生產使用過程找到源頭並加以解決還有很長的路要走。科學界在微塑料的研究上仍需要採樣方法、研究方法等方面的統一和完善。在現實層面上,新技術的商業化落地,以及政策和市場的支持,則是當下塑料行業發展和轉型的重要課題。
塑料已深入生活,完全可降解塑料亟待普及
2016年中國餐飲產業的市場規模3.6萬億,全國外賣日訂單量約在2000萬單左右,每天使用的外賣餐盒超過6000萬個。在第二屆全國環境(海洋)微塑料汙染與管控學術研討會上,浙江工業大學環境學院教授潘響亮匯報了一個有趣的小實驗結果。大家點外賣的時候,烤肉、炒菜等食品都會裝到塑料盒裡,剛炒出來的菜油溫在150-300攝氏度之間,剛做出來的米粉、麵條水溫基本上在100攝氏度以上。潘響亮團隊做了兩種塑料材質的外賣盒進行試驗,一種是普通的白色塑料盒,一種是看似更為堅硬的黃色塑料盒,隨後用150多種食品進行測試,與外賣盒接觸一分鐘左右,可以發現外賣盒的質量有明顯減少,減少量大多在1毫克以上。
伴隨著工業品在人們生活中的深度普及,讓公眾完全不用塑料幾乎是不可能的。於是市面上出現了很多打著「可降解塑料」、「生物降解塑料」的包裝產品。
包括潘響亮在內的諸多研究人員,在接受澎湃新聞(www.thepaper.cn)等媒體採訪時表示,完全可降解的塑料目前技術尚不成熟,商業化成本非常之高,市面上已有的大部分「可降解塑料」只是部分可降解,這反而加大了這類塑料製品的回收利用難度。
「完全可降解的塑料,必須要有特定微生物生成的產物來做。現在很多可降解塑料,包括玉米基、澱粉基的塑料盤等產品只是部分可降解的,其他部分還是由PEE等成分構成。扔到環境裡之後,玉米和澱粉很快就被微生物吃掉了,剩下的部分塑料反而沒法回收了」潘響亮表示,目前需要真正的完全可降解塑料,且現在已有這類技術,也非常成熟,但是成本居高不下。
潘響亮提到,目前使用的可降解塑料,做塑膠袋、塑料杯等產品應用在生活中相對影響不是太大,但在農業中應用就可能出現問題。首先,可降解農用地膜成本較高,其價格普遍為傳統塑料薄膜的5-10倍,超出一些農業生產者的預算;其次,這些「部分可降解」塑料產品中不可回收的部分,在土地中對莊稼苗會產生影響。此外,農用地膜就是各地農業的一把鑰匙,不同的氣候和水土條件需要不同的「鑰匙」,在可降解技術的成本仍較高的情況下,可降解地膜在不同地區推廣起來更是難上加難。
在完全可降解技術尚無法大規模落地商業化之時,潘響亮告訴記者,目前處理這些塑料最好的方式仍然是回收焚燒,當然也特別注意燃燒條件不夠可能會產生二次汙染,一般來說焚燒塑料的溫度要達到1500攝氏度左右,有充足的氧氣才能充分燃燒,同時減少大氣汙染。
行業盼支持:單一參與者無法解決問題
除了技術以外,同濟大學循環經濟研究所環境學博士矯旭東表示,塑料行業發展循環經濟必然,要從法律層面和規劃政策扶持進行引導。他介紹,常見的PT塑料礦泉水瓶是可以循環利用的,但是如何利用好這些回收來的材料值得進一步探討。有些產品回收後能做衣服、紡織品,有些可以做塑料製品。當然如果技術好的,廢舊塑料甚至能做成食品級的品質。減少汙染,除了資源方面,有技術的問題,有工藝的問題,也有需要有政策的問題。
目前在技術上可以實現的回收再利用能力,是否具有高的附加值;回收企業也面臨著是否能回收到原料的問題。矯旭東提到,循環利用的方式是很多很多的,比如10-20個瓶子能做成一個塑料盆、塑料凳;20-30個瓶子,或許就能做到食品品質做成礦泉水瓶,如何實現高質化的利用也是業內值得探討的問題。
在政策層面,矯旭東提到,生產企業的生產者責任延伸制度是一個核心問題。行業變革的趨勢首先是中國禁止進口洋垃圾,要轉向如何加強國內的垃圾回收利用和固體廢棄物資源利用;同時,國內目前嚴厲打擊小散亂汙企業,工廠將慢慢地向園區集中。這些都有利於塑料回收的規範化。
「從源頭控制塑料也好,從企業加強塑料循環也好,好多技術對企業來說已經不是什麼問題,但是單純靠技術解決不了問題,單純靠政策也解決不了問題。必須有政策和技術相結合,形成一個市場化的長效機制,能夠讓企業來做按市場化的方式,企業發揮基礎工藝優勢,市場有商業模式,政府適當加以政策領導,最終形成合力。這才是未來整個塑料行業汙染防控的方向。」矯旭東表示。