水產養殖系統中的微塑料及其潛在影響

張 艷 張 凡

（1 南京大學環境規劃設計研究院集團股份公司 江蘇南京 210093 2 上海市閔行區輻射與固體廢物監督管理站 上海 201100）

引言

近年來，關于微塑料的文章發表數量顯著增加，其與環境之間的關系引起全球持續性的關注。隨著經濟和社會的發展，塑料制品已經成為人們日常生活的重要組成部分，在帶來巨大方便的同時，對人類和社會也造成了潛在的威脅。微塑料指的是粒徑小于5mm 的塑料制品，一般地，環境中的微塑料來源于主要微塑料的直接排放以及大型塑料的降解，且微塑料的最終目的地是水和陸地生態系統中的沉積物[1]。

由于粒徑小（范圍一般在微米級）且光降解性較弱，微塑料很容易進入到水當中，然后在全球循環，這導致了微塑料在全球性的分布。盡管微塑料的種類和構成是固定的，但是其遷移規律不僅受自身特性的影響，與所處的自然環境、人類活動和社會經濟的發展也密切相關，并且微塑料遷移的最終目的地也極其不確定，因此總的來說，微塑料的潛在遷移能力是不可估量的。關于微塑料的吸收，由于生活和餐廚垃圾的不合理處置及工農業的排放，微塑料首先逐漸地侵蝕土壤，然后進入水體當中，甚至飛向大氣中，其中部分微塑料被植物根部（尤其是水生植物和可食用的藻類）所吸收，最終，這些微塑料通過食物鏈進入人類或動物的身體中，與微生物形成了共生關系。總之，當微塑料在全球進行遷移，并最終吸入到人體當中時會對自然環境、人體健康及社會的發展產生深遠的影響。

所有的水產品都離不開水，特別地，水產養殖與各種水資源緊密相聯，如雨水、地表水和地下水、河流和湖泊及工農業廢水，然而，大部分水資源都有微塑料的分布和污染。這些微塑料直接或間接地進入到水產養殖系統當中，并進行內部或外部輸入到水產品中，緊接著最終進入到人體。此外，水產養殖為全世界提供了巨大的蛋白質來源，并且很可能為解決糧食短缺和人類蛋白質資源緊缺做出巨大貢獻，減少貧窮、饑餓及營養不良。水產養殖產品是人類食物來源的重要組成部分，其可能存在的微塑料影響著水生質量和安全，與人類健康息息相關。

1 微塑料的歸趨

微塑料最初不是來自于陸地生態系統，但與此同時，大多數微塑料是由內陸活動產生的，作為重要載體，陸地生態系統不僅承擔著微塑料的來源，也在水、大氣、動植物和微生物的運輸中起著巨大的生態作用[2]。此外，土壤介質的復雜性和多樣性導致在追蹤由人類生產生活活動所造成的微塑料污染的來源時具有一定的困難。微塑料主要來源于點源污染和面源污染，點源污染包括工廠污水和塑料產品，工業洗滌廢水設備，污水和污泥的應用，以及旅游業的發展，這些都是微塑料和陸地生態系統中合成超細纖維的主要來源。同時，大氣可以作為載體來運輸塑料顆粒和超細纖維，通過大氣沉降使其進入陸地生態系統。在日常生活中，洗衣過程產生的合成超細纖維，不合理的餐飲業殘渣排放，化妝品的大量使用以及動植物的新陳代謝中也是土壤和水中微塑料的重要來源。面源污染包括工業和農業使用的膜，農場的設施和建筑物，河流湖泊和海洋中的沙礫，垃圾填埋場和污水處理站等。最后，就微塑料的去除而言，盡管現代化的污水處理系統關于微塑料的去除率已高達99.9%，但這在很大程度上基于特定技術的運用，進入環境中的微塑料的數目仍相當大。

目前關于微塑料的遷移動力學機制尚未闡明，因此，這個領域已成為熱點，但同時又是一個研究難點。作為物質循環和能量流動的載體以及微塑料的內在循環路徑，陸地生態系統在土壤微塑料的歸趨上扮演著重要的角色。土壤微塑料可以通過多種方式進行遷移[3]。土壤表層的大部分微塑料被腐生動物（如蚯蚓）所攝取，然后被昆蟲（如地面甲蟲）捕食，這表明殘留在腐生動物里的微塑料很有可能通過食物鏈進入到其他動物體當中，并且通過動物的攝食和活動，鳥類的捕獲和遷徙之后可以運輸到更遠的距離。此外，在被蚯蚓攝取，通過胃囊研磨和身體排出之后，塑料排泄物變成次生微塑料，它們將遷移到更深的土壤中去。陸地生態系統中微塑料的另一個遷移路徑是通過次生塑料顆粒，是微塑料經土壤中中型動物群落的咀嚼或碾碎和哺乳動物的挖掘形成的。部分微塑料是由塑料的風化和光解形成的，它們有的隨風蒸發進入到大氣，接著通過雨水沖刷、冰雪消融遷移到河流湖泊和其他水體當中，有的隨著降雨進入水產養殖場系統當中，有的充當其他微生物的附著載體，進入到微生物群落當中。

2 水產養殖系統中的微塑料

微塑料和水產養殖系統之間的關系極其復雜，因為水產養殖系統的環境是多變且復雜的。由于海水養殖的不斷發展以及微塑料的可利用性和累積性，海上水產養殖很容易受到微塑料的影響，這對海水養殖系統中動物的生存造成了威脅。內陸水產養殖中使用的水源十分廣泛，包括地下水、河流湖泊水、泉水、沿海的或海水、雨水以及日常生活，城市，農業和工業經處理后排放的水，這些水源中幾乎都含有微塑料，一些水源中含有的微塑料數目甚至很大[4]。與此同時，捕魚塑料制品（網箱），工業性水產養殖（飼料、魚藥、動物保健品）和水生動物防腐劑（著色劑、制冷機、硬化劑、酸化劑）已經變成水產養殖微塑料的重要來源。這些微塑料以多種方式被水生動物廣泛吸收，并最終進入到人體。因此，微塑料不僅很大程度上影響了水產品的質量和安全，也對人體健康構成了潛在而持久的威脅。

2.1 水產養殖環境中的微塑料

塑料與水產養殖密切相關，例如，大多數漁具（如漁網，水桶，養殖、孵化、耕種設備等）是塑料的或包含塑料成分，導致大量塑料排放到水體當中，各種塑料的外源性輸入已成為水產養殖微塑料污染的重要來源。此外，包括天然和人工飼料的喂食是水產養殖系統中微塑料的另一重要來源。人工合成飼料的成分極為復雜的，而微塑料很容易進入其制作、加工、生產、運輸、存儲及零售過程中的一項或全部。最后，魚藥和動物保健產品是另一重要來源。現如今，多種多樣的化學藥品和抗生素已經成為水產養殖的主要投入，它們的表面上會吸附著微塑料并能保持著很長一段時間。因此，為了預防和治療水疾病，改善水產養殖水質和地質狀況，抗應力，導致了大量塑料和微塑料可能進入到水產養殖環境中。

上述所有提到的微塑料的來源已經對水產養殖環境構成了巨大的威脅，其對水產養殖系統和人體健康的潛在危害需要進一步的研究和證實。因此，微塑料對水產養殖系統的影響已成為世界范圍內重要且長期的環境問題。

2.2 水生生物和水產食品中的微塑料

天然水體中大量的浮游動物和浮游植物，無脊椎動物，藻類，水生植物，小魚可以作為微塑料的載體，這些生物已經成為天然的食物，在水產養殖系統中經常性地被食用，一些研究已經從低級營養級的浮游動物中回收了大量的微塑料，以及一些被浮游動物、橈足類和貽貝所攝取的微塑料被轉移到捕食性動物中去，包括濾食和肉食性魚類。

此外，微塑料為水生生態系統中不同種類微生物的定殖提供了一個獨特而優良的棲息地。當微生物附著在微塑料顆粒上時，兩者之間的相互作用考慮了對環境動物和人體健康的影響，因為微塑料通常被錯當成天然食物而被高營養級生物和人類所攝取，從而使其進入食物鏈的頂端。

結語

微塑料的資源廣泛，通常包括點源污染與面源污染。風、各種漁具、外部水源及其他等已經成為水產養殖系統重要的微塑料來源。作為最重要的載體之一，陸地生態系統在微塑料的運輸和積累中起著重要的作用，它們將直接或間接地進入水產養殖系統中。與此同時，在微塑料的長期影響下，土壤結構也逐漸改變，這些改變會對水生系統（包括水環境因素、生物群落及其他等）產生重要的影響。此外，微塑料的傳輸十分復雜，在不同環境組分之間的遷移和循環是不相同的。因此，找到微塑料在不同環境和水產養殖系統中的遷移模式很重要，這可以為評價微塑料的生態效應以及去除提供重要的線索。

毫無疑問，塑料由于其物理和化學毒性對人體的健康是有害的。因此，塑料的降解產品——微塑料會潛在地損害我們的身體。在食用水產品后微塑料對人體的影響機制已引起廣泛研究。不言而喻地，了解微塑料和水產養殖之間的關系及其對水產養殖系統的潛在危害變得尤為重要，這將加強我們對于微塑料對生態系統、食品安全和公共衛生影響的了解，并促進水產養殖業者有效減少塑料產品的生產和應用，以達到控制微塑料進入水產養殖系統的目的。