微塑料無(wú)處不在

微塑料似乎無(wú)處不在。即便看上去清澈透亮的海面，都藏著微塑料的身影。

這些微小顆粒能進(jìn)入食物鏈，進(jìn)而闖入動(dòng)物和人類的消化系統(tǒng)。而且，它們可以成為人體組織的一部分，而不是被排出體外。

近日，研究人員分析了微塑料如何隨風(fēng)飄散，進(jìn)而藏身海洋，以及自然環(huán)境如何幫助它們進(jìn)入活細(xì)胞中。分析顯示，這些微小碎片可以在空氣中停留數(shù)小時(shí)或數(shù)天——這增加了其威脅海洋環(huán)境的可能性，并通過食物鏈影響人類健康。

“之前，有許多研究組對(duì)海洋中更大的塑料碎片進(jìn)行了大量研究?！逼渲幸黄撐牡闹饕髡摺⑷毡緵_繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)博士生Christina Ripken說，“但人們忽視了較小的碎片，也就是小于5毫米的微塑料，因此確定它們是否存在，以及可能對(duì)生物產(chǎn)生的影響十分重要?！?/span>

微塑料隨風(fēng)“旅行”

《中國(guó)科學(xué)報(bào)》從以色列魏茨曼科學(xué)研究所獲悉，該機(jī)構(gòu)的一項(xiàng)新研究揭示了微塑料的一個(gè)令人不安的方面，即它們會(huì)被卷進(jìn)大氣，隨風(fēng)飄散到遙遠(yuǎn)的海洋，包括那些看起來(lái)十分清澈的海面。

該研究所教授Miri Trainic說，“我們驚訝地發(fā)現(xiàn)，在看似純凈的水面上有這么多微塑料?！?/span>

一直以來(lái)，海洋從大氣中吸收物質(zhì)的方式已經(jīng)得到了很好的研究，但相反的過程（氣溶膠化，即揮發(fā)物、病毒、海藻碎片和其他顆粒被從海水掃到大氣中）研究卻很少。

2016年出航的塔拉科考船給了研究人員機(jī)會(huì)。

未參與這些研究的美國(guó)俄亥俄州立大學(xué) Ann Gregory在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)提到，塔拉科考船花了3年時(shí)間環(huán)游全球海洋，收集了無(wú)數(shù)海洋樣本，而且數(shù)百名科學(xué)家在船上收集和處理了這些樣本?！按蠹腋冻隽司薮蟮呐?，樣本被依次過濾以收集不同的生物組分?！彼f。

Trainic和魏茨曼科學(xué)研究所教授 Ilan Koren 、Assaf Vardi 等人收集了氣溶膠樣本進(jìn)行研究。但識(shí)別和量化氣溶膠樣本中的微塑料碎片遠(yuǎn)非易事，因?yàn)樵陲@微鏡下很難發(fā)現(xiàn)這些微粒。

為了弄清楚到底是什么塑料進(jìn)入了大氣，研究人員進(jìn)行了拉曼光譜測(cè)量，以確定塑料的化學(xué)組成和大小。研究人員在樣本中檢測(cè)到高水平的普通塑料——聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等。然后，他們計(jì)算了微粒的形狀和質(zhì)量，認(rèn)為這些塑料是乘風(fēng)而來(lái)的。

考慮海洋風(fēng)的方向和速度，研究小組認(rèn)為，這些微粒的來(lái)源很可能是被丟棄在海岸附近的塑料袋等塑料垃圾，后者遠(yuǎn)在采樣點(diǎn)數(shù)百公里外。相關(guān)論文刊登于《地球與環(huán)境通訊》。

回歸海洋

研究人員還檢查了取樣點(diǎn)下面的海水，發(fā)現(xiàn)了相同類型的塑料，如氣溶膠，并描摹出了微塑料的行程——通過海洋表面的氣泡進(jìn)入大氣，或者被風(fēng)帶走，然后隨著氣流輸送到偏遠(yuǎn)洋域，最終落回海洋。

“一旦微塑料進(jìn)入大氣，它們就會(huì)變干，進(jìn)而暴露在紫外線和大氣中，并與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?！盩rainic告訴記者，“這意味著，對(duì)任何吞食它們的海洋生物來(lái)說，落回海洋的顆粒物可能比以前更有害或有毒。”

“海洋氣溶膠中的實(shí)際微塑料數(shù)量幾乎肯定比我們的測(cè)量結(jié)果要大，因?yàn)槲覀兊难b置無(wú)法檢測(cè)那些小于幾微米的顆粒?！盩rainic說。

沖繩的遭遇便證實(shí)了這一點(diǎn)。沖繩是日本南部的一個(gè)亞熱帶島嶼，被珊瑚礁環(huán)繞，這意味著海灘周圍的海洋深受地表水和風(fēng)的影響。

Ripken等人于2018年9月開始，在靠近該島海岸線的6個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行了抽樣，兩個(gè)地點(diǎn)在島的南部、兩個(gè)在中部、兩個(gè)在北部。其中在沖繩首府那霸，樣品是從工業(yè)港口和機(jī)場(chǎng)旁邊采集的。相比之下，位于該島最北部的邊戶岬人口非常少，城市化程度也低得多。

Ripken等人結(jié)合光鑷技術(shù)和拉曼技術(shù)，提供了一種分析粒子的新方法。光鑷技術(shù)使用激光將粒子固定在液體中，而顯微拉曼技術(shù)則識(shí)別出每個(gè)粒子的獨(dú)特分子指紋。這種方法讓研究人員不需要過濾掉塑料，就可以看到有機(jī)材料中是否嵌入了塑料，或者是否存在微量金屬。

令人擔(dān)憂的是，研究人員在所有樣品中都發(fā)現(xiàn)了塑料。樣本中超過75%的塑料是由聚乙烯制成的，研究人員推測(cè)其可能來(lái)自破損的捕魚設(shè)備、水瓶蓋、家用器皿、塑料袋和容器。另一種值得注意的是道路灰塵中的塑料。有研究發(fā)現(xiàn)，從沖繩島高度城市化地區(qū)道路上提取的灰塵樣本中含有高濃度的微塑料，現(xiàn)在這些微塑料灰塵可能被風(fēng)吹進(jìn)了沖繩附近的海洋中。相關(guān)論文發(fā)表在《整體環(huán)境科學(xué)》。

自然條件很不利

但海洋可能并非微塑料的最終家園。這些無(wú)處不在的微小顆粒還能進(jìn)入食物鏈，甚至成為人體的一部分。

如果微塑料顆粒暴露在淡水和海水等自然水生環(huán)境中，它們就更容易進(jìn)入活細(xì)胞。原因是水中的生物分子沉積在微塑料表面，能促進(jìn)顆粒內(nèi)化進(jìn)入細(xì)胞。近日，德國(guó)拜羅伊特大學(xué)研究小組將這一結(jié)論發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》。

該團(tuán)隊(duì)主要研究了直徑約為3微米的塑料微粒。為了模擬它們?cè)诃h(huán)境中的暴露情況，研究人員將一些微塑料顆粒放置在人工池塘的淡水中，將另一些放置在海洋鹽水中。生物分子在兩周暴露時(shí)間內(nèi)沉積在這些粒子的表面。

“光譜檢查表明，這些生物分子是碳水化合物、氨基酸、核酸和蛋白質(zhì)。我們討論了自然環(huán)境在微塑料顆粒上形成的‘生態(tài)冕’?！闭撐牡谝蛔髡?、生物物理系博士生 Anja Ramsperger說。

研究小組檢測(cè)了包裹著生物分子的微塑料顆粒，以觀察它們?nèi)绾闻c活細(xì)胞相互作用。

為此，研究人員使用了自已建立的小鼠細(xì)胞系。為了區(qū)分這些顆粒是真的內(nèi)化還是僅僅附著在細(xì)胞外部，他們對(duì)細(xì)胞內(nèi)部的重要成分肌動(dòng)蛋白絲進(jìn)行了染色?！盎诠庾V方法，微塑料被內(nèi)化?！痹撗芯控?fù)責(zé)人Holger Kress說。

“我們的研究支持了這樣一種假設(shè)，即暴露在自然環(huán)境中的微塑料被生物分子包裹，在與食物一起攝入時(shí)，微塑料不僅會(huì)通過消化道，還可能被組織吸收?！盞ress說，“生物涂層可能扮演了一種特洛伊木馬的角色，幫助塑料內(nèi)化到活細(xì)胞中。但目前還不清楚微塑料會(huì)產(chǎn)生何種負(fù)面影響。”

“最重要的是，一些塑料成為各種海洋細(xì)菌生長(zhǎng)的支架，所以空氣中的塑料可能會(huì)為一些物種提供免費(fèi)的便車，包括對(duì)海洋生物和人類有害的致病菌。”Vardi補(bǔ)充說。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1038/s43247-020-00061-y

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143927

http://dx.doi.org/10.1126/sciadv.abd1211