塑料,无处不在的塑料

通过 雪莉·A·梅森

五大湖及其他地区的研究突出了我们的河流和饮用水中普遍存在的微塑料。

环境 生态 人类生态学

当前的问题

这篇文章从发行

2019年9月至10月

第107卷第5期
第284页

DOI: 10.1511 / 2019.107.5.284

我只想对你说一个字,只说一个字。 。 。 。塑料。 在那个时代, 研究生 提出了一个正确的观点:1967年,“塑料的发展前景非常广阔”。自那时以来,塑料生产迅猛增长,2017年全球生产了将近4.5亿公吨这些轻质材料,相当于超过300万个奥林匹克规模的游泳池,其用途广泛,从汽车到食品包装再到个人护理产品。将近三分之二被丢弃,而近10%被回收,12%被焚化。每年有多达15%的水进入我们的水道。

2011年,当我第一次踏上美国桥时,就不再在意塑料了 尼亚加拉 教学生有关大气尘埃如何污染五大湖的知识。到那时,我已经沿着伊利湖(大湖中最小,最浅,最温暖)的海岸生活了10年。但是我从来没有去过湖,部分原因是因为它的气味:它的海岸线经常刺鼻,到处都是腐烂的藻类和死鱼。

芭芭拉·奥利奇诺(Barbara Aulicino);卫星图像Jeff Schmaltz,MODIS快速响应小组/ NASA / GSFC

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但是登上 尼亚加拉 在湖的开阔水域上,我很傻。伊利湖辽阔而美丽。空气很脆。阳光照耀着干净的蓝色波浪。海岸线甚至都看不见,那就是五大湖之广。在 尼亚加拉 在第二个暑假期间,我和我的本科生开始对水进行塑料采样,作为一项教学练习。在不知不觉中,我的研究改变了方向。我正在研究塑料污染。

当我们开始时,我希望能找到大的物体,例如袋子,吸管或瓶子,但相反,我们大多会发现小的碎片,有些碎片太小而看不见。这些塑料颗粒(微小的线,碎片或珠子)统称为微塑料。

在接下来的三年中,我将航行,游泳和取样五大湖,这五个湖共同构成了世界上最大的淡水生态系统。到那时,我们已经知道塑料正在污染海洋,而且大多数海洋塑料都来自陆地。海洋物种可以摄入各种尺寸的塑料,但是这些微小的颗粒也会浸出对人类健康有已知影响的化学物质,并为收集和浓缩其他水污染物提供了一个表面(见上图)。研究人员假设塑料是通过淡水进入海洋的,五大湖似乎是开始寻找的主要地点。这五个内陆海域相互流入,最终涌入圣劳伦斯河,并进入北大西洋。

雪莉·A·梅森

2012年,我开始了一系列八次考察,每一次最多可招募20名本科生,以量化大湖地区的塑料污染。航行在 尼亚加拉 我们使用了表面掠取网来收集大于0.3毫米的物体。在船上,我们将这些样品转移到了容器中。回到陆地,在实验室中,我们将分离并去除微小的浮游动物,藻类,植物和小虫,以发现微塑料。

废水中的微小塑料

通常,我们大多数人每天洗个澡,刷牙。我们许多人都使用去角质的洗面奶,洗发水或沐浴露。在2018年之前,许多此类产品都包含微珠(直径约0.33毫米),塑料圆珠(通常为聚乙烯),作为柔和的研磨剂。使用产品时,这些微珠被废水冲洗掉。在我们平均每个星期,大多数人还会洗衣服。当我们清洁衣服,床单和毛巾时,细小线(通常称为超细纤维)会脱落并洗掉。为了更好地了解微珠和微纤维(共同构成微塑料)如何在大湖区和其他淡水系统中运动,我们想了解废水处理厂是否将其去除。

在收集并分析了从美国17个不同设施中采集的90个样品后,我们确认微塑料会通过废水处理厂。平均而言,每个废水处理设施每天向美国水道中释放超过400万片微塑料:60%的纤维,34%的珠子和6%的薄膜和泡沫。在美国各地拥有15,000个此类设施并在持续运行中,数十亿个微塑料颗粒正在寻找一条途径,将废水从我们的房屋排出到我们所依赖的淡水。

大多数废水处理厂排放到溪流和河流中,最终流向湖泊和其他大型水域。废水处理厂的建造旨在去除尿液,粪便,营养物质和微生物,它们已知会对环境和依赖水的生物产生负面影响:它们并非旨在去除塑料。其他研究表明,根据研究条件和采样的颗粒大小,废水处理厂可以从废水中去除75%至99%的这些微塑料。但是,即使从废水中去除,塑料微粒仍保留在污水污泥中,而污水污泥通常被用作肥料。结果,它们停留在生态系统中,并且通过径流最终可以回到湖泊和海洋中。

大湖视角

根据我们对废水处理厂的研究,可能会认为此类厂是微塑料进入淡水体的主要途径。但是,当我们研究大湖的29条主要支流时(流入这些内陆海域的流量的近四分之一),我们发现了一个不同的故事。

芭芭拉·奥利奇诺(Barbara Aulicino)

这些河流跨越不同的土地覆盖,废水排放贡献,人口密度和水文条件。在我们的研究中,城市径流比废水处理厂的废水对微塑性丰度的贡献更大。在废水和淡水样品中,超细纤维都是最丰富的微塑性类型,似乎与土地利用或水文条件无关。其他研究,包括2019年在比利牛斯山脉的研究,强调了一种解释:我们的空气中存在超细纤维。如此细小的线(从制造衣服,烘干衣物到在环境中脱落)可以解释我们河流样本中普遍存在的超细纤维浓度。

这29条支流直接流入大湖。这个生态系统始于苏必利尔湖,这是所有五个大湖中最大,最偏远,人口最稠密的。但是,尽管相对遥远,但我们在2014年的一项研究中收集的所有187个样本中都发现了塑料污染的证据。尽管苏必利尔湖周围很少有人居住,但是水可以流逝将近200年,随着时间的流逝,塑料的浓度会逐渐增加。我们的研究预测,湖面平均每平方公里30,000多个颗粒,或总共25亿个颗粒。

我们使用的塑料最终会通过我们吃的食物和喝的水回到我们身上。

尽管数量惊人,但苏必利尔湖仅次于安大略湖,该湖似乎承载着五大湖中最大的塑料颗粒总负荷,接近45亿(见上面的地图)。由于安大略湖是五大湖链中的最后一个湖,因此塑料污染的浓度最高也就不足为奇了。

当塑料颗粒从我们的房屋进入废水处理设施并通过废水处理设施时,只有将它们添加到冲刷我们从街道直接进入河流的颗粒中,它们才会流入更大的水域。尽管我的大部分研究都集中在五大湖地区,但在美国和世界各地,这个故事都是一样的。此外,从河流到湖泊的废水流应该使我们每个人都想到一个简单的事实:我们都在某个地方的下游,而我们都在我们共享的海洋的上游。水最终将我们所有人紧密地联系在一起。

全球视野

湖泊,河流和溪流是各种用途的主要淡水来源(约70%)。因为我们在整个星球的淡水中发现了塑料污染,所以在自来水中发现它也就不足为奇了。 2017年,我们检查了从14个不同国家/地区收集的159个自来水样本。这些样品中有88%表现出微塑性污染的迹象,平均每升5.5个颗粒。这些颗粒中几乎所有(98%)都是超细纤维,这表明空气是主要的污染源。

这些微塑料对健康的总体影响仍然未知。研究清楚地表明,较大的塑料碎片会危害300多种海洋物种。但是,弄清楚潜在的化学作用仍然很棘手。塑料材料所含的不仅仅是聚合物链,而是聚合物的结构。它们的质量中有30%至70%都来自着色剂,增塑剂和其他化学物质,其中一些可以充当内分泌干扰物,或与癌症,肥胖症等有关。塑料中发现的化学物质已在人体组织中发现,但目前尚不清楚我们是否从塑料,食物或其他来源摄入这些化学物质。

雪莉·A·梅森

当我们在2017年发布这些发现时,我希望人们会感到震惊,以至于塑料会污染自来水,以至于他们需要改变。但是,当我回答来自媒体和公众的问题时,我很快意识到人们将我们的工作作为饮用瓶装水的论据。这个结论对我们没有意义,我们立即转向研究全世界的瓶装水。

在瓶装水研究中,我们分析了11个最畅销的瓶装水品牌-在9个不同国家/地区的19个地点购买了259个独立瓶装水。所有品牌和93%的单个瓶子均显示出微塑料污染的迹象。每单位体积,我们发现瓶装水中类似尺寸的塑料颗粒是自来水中的两倍。但是,在这项研究中,我们可以测量更小的粒径(瓶装水中为6.5微米,自来水中为100微米)。当您考虑到较小的尺寸分数时,我们发现每升瓶装水平均有325个塑料颗粒,而自来水中则为5.5微粒。此外,考虑到颗粒形状(主要是碎片,而不是纤维)和化学组成(主要是聚丙烯),这些数据表明,这些塑料的大部分来自装瓶过程。

饮用水并不是人们摄入微塑料的唯一来源。我们还发现了啤酒,海盐和淡水(野味)鱼中的颗粒。

吉姆·博登斯塔布

这些最近的研究向我们展示了一些非常基本的东西:古老的格言随处可见。我们使用的塑料最终会通过我们吃的食物和喝的水回到我们身上。尽管这很可怕并且令人有些痛苦,但这也意味着我们可以做出积极的改变。

在2013年我们对大湖区的首次研究之后,纽约州提出了立法,限制在个人护理产品中使用微塑料。随着我们的工作越来越受到媒体报道,塑料污染团体提高了公众的认识,我被要求在众多政策委员会面前作证。同时,消费者大声并始终如一地要求他们不要在洗脸,沐浴露,洗发水和牙膏中使用微珠。 2015年,美国国会一致通过了2015年的《无微珠水法》。尽管预计该立法不会限制塑料微纤维的污染,但这在减少环境中的微塑料方面取得了重大成功。

下一步,我们社会需要减少整体塑料的生产和消耗,因为各种尺寸的塑料材料都可能污染并降解为越来越小的颗粒。我们每个人都可以减少我们对塑料的使用,减少游说行业,在可重复使用的容器中使用替代材料和包装产品,并敦促我们的政府为公共卫生的最佳利益制定法规。玛格丽特·米德(Margaret Mead)的一句话引述了这一成功,突出了对未来的希望:“毫无疑问,一小撮有思想,有奉献精神的公民可以改变世界。确实,这是有史以来唯一的一件事。”

参考文献

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  • Mason,S.A。等。 2016年。美国密歇根湖地表水域中上层塑料污染。 大湖研究杂志 42:753–759。
  • Mason,S.A.,V.G。Welch和J.Neratko。 2018.瓶装水中的合成聚合物污染。 化学前沿 6:407。 doi:10.3389 / fchem.2018.00407
    • Eriksen,M。等。 2013年。劳伦式五大湖地表水的微塑性污染。 海洋污染通报 77:177-182。
    • Mason,S.A。等。 2016年。美国市政废水处理厂废水中广泛检测到微塑性污染。 环境污染 218:1045–1054。

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