華東師范大學李道季教授：對微塑料生態風險的評估需要更全面、更科學的方法，而不僅是簡單的實驗結論

微塑料是粒徑小于5mm的塑料顆粒或碎片，不僅會被各種海洋生物攝食，可能導致對海洋生物的有害影響，還可能對海洋生態系統的健康構成潛在威脅。自1972年科學家首次報道海洋塑料污染以來，海洋塑料污染逐漸成為全球關注的焦點。特別是1997年北太平洋大垃圾帶的發現，揭示了塑料在海洋中的聚集效應。盡管目前缺乏明確證據證明環境濃度下的微塑料對海洋生物具有直接毒性，但它們的普遍存在及潛在的生態風險引起了科學界和國際社會的深切關注。

早期對于塑料污染的研究并沒有“微塑料”這個概念，僅僅是將所有塑料視為整體污染。早在 1972 年，美國科學家就先后在 Science 上報道了美國新英格蘭近海及馬尾藻海中的塑料分布。 1988 年美國科學家向美國國家海洋和大氣管理局（ NOAA ）報告了北太平洋海域環流區域首次注意到漂浮有相對較高的塑料垃圾含量，但這并未引起廣泛關注。直到 1997 年美國查理斯·摩爾船長在北太平洋海域發現了大量塑料垃圾，即著名的北太平洋垃圾環流帶，該區域塑料垃圾的平均含量為 334 271 個 /km2，在重量上是該區域浮游動物的 6 倍 ，該問題才再次引起關注，但并沒有特意關注小型的海洋塑料垃圾。

而微塑料粒徑的定義直到 2008 年在美國華盛頓大學舉辦的第一屆“國際海洋微塑料分布、影響及歸趨研討會”上才被討論。考慮到其生物可利用性，微塑料粒徑的上限閾值被定義為 5mm ，這一大小的塑料可能較容易被海洋浮游生物攝食，但并不能對海洋生物產生類似由大塑料引起的纏繞等物理危害。到目前為止，對微塑料的粒徑范圍定義學術界仍然存在一定的爭議。

微塑料是塑料的一種，僅因其尺寸較小而獲得特定名稱，其核心本質與其他塑料無異。然而，微塑料的粒徑5mm以下定義缺乏科學依據，主要是基于人類肉眼可以辨識的范圍進行劃分，是一種人為界定，未能提供充分的科學意義上的支持。此外，微塑料的定義本身也較為模糊：形狀可能是圓形、長方形、片狀或線狀等，而不同形狀的塑料在環境中的效應又存在顯著差異。微塑料并不是具有一組特定物理化學性質的單一實體，而是一系列大小、形狀和密度各異的顆粒的連續體，這些顆粒極大地影響著整個微塑料在環境中的暴露和效應。除了大小和形狀的差異外，顆粒可能具有不同的組成（聚合物和添加劑）和表面特性，這些也會影響顆粒的暴露和毒性。因此，過于寬泛的定義會使微塑料的研究復雜化，其科學性也常受質疑。

關于微塑料的研究起初源于海洋生物學家使用浮游動物網進行海洋生物調查。這種調查網的孔徑為 330 μ m ，通過多年累積的樣品分析，人們逐漸意識到微塑料的存在。此類定義的形成更多出于實用 考量 ，而非基于嚴格的科學標準。在海洋微塑料的監測方面，相比過去主要采用 330 μ m 較大孔徑的 Manta 拖網采樣，采用更小孔徑（ 0.45 ～ 10 μ m ）的濾膜采樣后發現，水體中的微塑料主要由大量塑料纖維組成，而微塑料顆粒在海洋中的濃度水平相比塑料纖維而言非常低，占 0 ～ 5% ，濃度在 0.2 ～ 0.6 個 /m3。

▲ 攝入塑料對海洋動物（包括其他人為壓力源）的潛在影響的概念圖

然而，當前的研究者經常根據這種人為劃定的標準進行實驗，并嘗試得出關于微塑料毒性及環境影響的結論。這種研究方法科學性不足，存在較多問題，尤其是過于依賴實驗室中的單一模型和實驗材料進行驗證，與真實環境中的微塑料暴露情況相去甚遠。海洋微塑料不像大塑料垃圾那樣對海洋生物有明顯而直接的有害影響。研究發現，它們雖然被浮游動物、底棲生物、魚類、鳥類等攝食或誤食，但微塑料毒理學研究卻一直沒有得出令人信服的實驗證據，證明它們在環境濃度水平上和組成上對海洋生物產生了有害影響。實驗研究過程中，研究者往往簡單地使用商用單一材料塑料球或碎片喂養魚類等模式生物，并觀察其毒性效應。然而，這些實驗并未考慮到環境中的實際微塑料濃度、組成和分布情況。例如，在真實的海洋環境中，每立方米水中可能僅有極 少數量 的微塑料，其濃度遠低于實驗中人為設定的數值。因此，實驗得出的結論可能缺乏環境相關性。更為嚴重的是，微塑料在環境中的組成復雜，塑料種類及添加劑眾多，實驗室結果難以推廣 至真實 環境，難以歸納出具有廣泛適用性的生態規律。

在現實中，環境中的大部分微塑料來源于紡織品的塑料纖維，這與傳統的塑料污染并不完全相同。然而，許多實驗研究仍舊使用顆粒狀或片狀塑料作為模型材料，忽視了纖維狀塑料的存在量及其可能的影響。已有的大量毒理學實驗大都沒有使用環境中大量存在的 纖維狀微塑料 ，而是使用環境濃度非常低的 顆粒狀微塑料 ，并且其使用量遠遠高于環境濃度水平，卻以此模擬包括 纖維狀微塑料 在內的整體微塑料濃度水平。這類實驗得出的結論并不能反映環境中微塑料毒性水平，往往不被接受，因不具實際科學意義。由此，當前關于微塑料毒性及其環境效應的研究多存在方法學上的問題，需要更加審慎地模擬和評估真實環境中的微塑料暴露情況。

海洋塑料垃圾和微塑料之所以會引起國際上的高度關注，主要因為它是全球性海洋環境問題，跨國界（海洋）污染，并且輸入海洋的塑料垃圾量在持續增長。許多塑料垃圾在海洋環境中可能對海洋生物產生各類物理危害，對海洋生態系 統產生 一定的有害影響；小型海洋塑料垃圾（ 即微塑料 ）可能存在與大型海洋塑料垃圾同等程度的風險。并且國際上尚未形成全球層面的應對和消減海洋塑料垃圾且具有法律約束力的合力行動，各國對消減入海塑料垃圾量的目標制定還沒有得到落實，各國海洋塑料垃圾防控和治理的政策制定及執行進度不一，且缺少有效的國際監管，并可能會涉及不同國家間的責任分攤及經濟利益等潛在問題。

▲ 沉積物捕獲器采樣及微塑料分析步驟

雖然經過數年的研究，人們已經積累了很多有關海洋微塑料的新知識，但仍然對這些塑料廢物進入海洋的全生命周期過程，特別是微塑料的入海通量、輸運過程、熱點和生態風險等認知不夠深入、全面，并且對海洋塑料和微塑料在輸運過程中如何通過物理、生物和化學的過程發生改變尚未了解，對塑料垃圾和微塑料在海洋環境中的相互作用及最終歸趨的認識還比較缺乏。上述諸多問題多源于海洋微塑料監測、毒理學、生態風險研究方法的缺陷及已有的錯誤研究結果，導致人們產生了一些對海洋微塑料研究科學認知的誤區，并在一定程度上制約著未來干預和消減海洋塑料垃圾與微塑料的全球管控措施、政策和策略的制定。

由于微塑料材質組成繁多，大小不一，形狀、色彩各異，所含添加劑種類不同，而且對所采樣品的分析方法各異，其研究結果可對比性差等，使得對此類非單一的塑料類群的研究 困難重重。全球海洋微塑料監測數據的可對比性在很大程度上依賴采樣方法的標準化，而目前全球范圍內還沒有公認的和普遍使用的標準采樣方法。因此，國際上一直致力于在研究的方法學和監測、評估標準方面的統一。但到目前為止，尚未形成全球一致的全面的監測分析方法。

Zettler 等通過研究北大西洋塑料垃圾，首次揭示了在塑料垃圾上存在由異養生物（捕食者）、自養生物和共生生物組成的生物群落，并將塑料基質和附著其上的生物群落的組合命名為“塑料圈”（ plastisphere ）。“塑料圈”也可以被認為是大量存在于地球表面的人造塑料垃圾，其廣泛分布于各種陸地環境、海洋環境及生物體中。“塑料圈”概念的提出使人們認識到塑料污染對海洋生態系統的影響更加嚴峻和復雜。其影響主要包括外源生物物種和群落的傳播與擴散，有害化學物質的吸附與釋放，能量供應（塑料自身所含碳源）及作為中轉媒介在海洋生物和塑料圈之間傳遞能量，以及海洋生物攝食后潛在的物理、化學及生物危害等。比較研究北大西洋和北太平洋的塑料生物圈生物群落結構表明，塑料生物圈具有各自的生物地理特性，塑料基質生物群落的不同會給所在的生態系統帶來不同的影響，同時需要相應的管理政策去應對海洋塑料污染。但是，迄今國內外對海洋“塑料圈”的認識還很不夠，特別是對“塑料圈”中微塑料的相關研究。因此，研究海洋微塑料時空分布特征，附著生物群落組成結構、擴散遷移及潛在生態學效應，評估海洋微塑料的生態風險，對認識微塑料對海洋生態系統的影響程度及其管理控制具有重要的科學意義。

▲ 魚類攝食微塑料的生態毒理學和生理學風險

近年來，有觀點認為微塑料可以在生物體內乃至人體內累積，對此有必要澄清一些科學認知上的誤區。微塑料在生物體內長期累積的可能性較低，因為它通常通過消化道排出，停留時間短，難以在體內形成累積效應，僅在極少數情況下可能引發生理堵塞等問題。此外，“進入體內”的定義需加以明確，消化道等器官與外界連通的區域并不等于真正進入人體組織，只有進入血液或肌肉等組織內部才視為進入體內。人體有天然排異機制，會對外來異物產生排斥反應，這也進一步限制了微塑料深入滲透進入人體組織。關于微塑料的研究方法需要嚴格把控，聲稱在生物組織中發現微塑料的研究應排除外部輸入的污染，確保實驗排除腸道、胃等區域，以得出科學可信的結論。整體消化分析不能充分說明微塑料在體內的分布。此外，并非所有塑料都具有毒性，且塑料在體內的短暫停留時間難以降解并釋放有害物質，對其危害的評估需要基于科學實驗和合理推理，而非過度解讀。因此，解決塑料污染問題的方向應是推動塑料循環經濟，避免被不科學的、夸大的危害誤導。政策制定應基于真實的科學認知和有效措施，以減少不必要的經濟負擔和誤解。

總而言之，微塑料的研究涉及復雜的化學成分、多種物理形狀及其環境效應。對其生態風險的評估需要更全面、更科學的方法，而不僅是簡單的實驗結論。對微塑料的定義、來源及毒理學效應的研究仍然需要進一步完善，以避免不準確或不科學的結論誤導公共政策和環保措施。

本文摘編自《 海洋微塑料 》（ 李道季著 . 北京 : 科學出版社 , 2025 . 6 ）一書“ 第 1 章 緒論 ”，標題為編者所加。

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ISBN 978 - 7 - 03 - 082670 - 1

責任編輯：朱 瑾 白 雪

本書旨在以科學視角系統探討海洋微塑料問題，囊括了微塑料的監測與研究方法、微塑料的來源與輸送、微塑料與生態系統的相互作用及微塑料的環境影響等多個方面。本書通過系統性分析與論述，為讀者提供了一個全面深入的視角，旨在加深人們對微塑料研究領域的理解，并為解決海洋微塑料污染問題提供科學依據和方案。