最近,国外机构的一项调查发现,海洋中漂浮的废弃塑料远比估计的少,仅仅为原先估计数400万到1200万吨的1/10。而塑料的降解周期一般为200年至400年,那么废弃塑料到底去哪儿了呢?

中国海洋大学海洋生命学院生态毒理学教授汝少国团队近日在前沿期刊《环境污染》发表了其海洋微塑料研究成果,相关结果显示:海洋塑料在短时间内难以降解。

汝少国告诉科技日报记者,每年从陆地排入海洋的塑料垃圾约有600—1200万吨,这些塑料碎片在环境中会逐渐裂解为粒径小于5毫米的微塑料。这些微塑料化学性质稳定,在环境中可以存在数百年至几千年,并通过洋流、风力进行远距离迁移,遍布整个海洋。这些微塑料容易被海洋生物摄入体内,通过食物网传递影响整个海洋生态系统。当然,这种影响是破坏性的。

他们的研究结果还表明,微塑料具有很大的比表面积,容易富集有毒有害物质,对海洋生物造成联合毒性效应。

不过,并不是所有的研究者都赞成“海洋塑料难以降解”的观点。夏威夷大学研究人员罗伊尔曾在海水中发现了塑料碎片,将这些碎片暴露在阳光下能分解成二氧化碳、甲烷和乙烯等气体。他认为,一旦塑料的分解程序被激活,即使不见光日它们也会继续降解。

中科院理化所工程塑料国家工程研究中心是国内最高水平的高分子材料研究和产业化基地之一,在国内首先开展了海水降解材料的研究。通过多次试验对比,该所高级工程师王格侠发现,在土壤和堆肥中有良好生物降解性能的材料,在海水中的降解速率不尽如人意。

寻根究底,王格侠发现了答案:“聚酯材料堆肥过程是微生物作用下的酶促水解反应;而海水温度低、特异性微生物种类少数量少,很难具备生物降解的条件,因而大多数聚酯材料在海水中降解周期非常缓慢,甚至难以降解。”

“海洋塑料垃圾在2015年至2025年之间会增加3倍。”这是英国环境部首席科学家博伊德在“前瞻性海洋未来报告”中的预计。那么,这成倍增加的海洋塑料会去往哪里?答案之一可能是各种各样鱼类的肚子里。

当塑料被“吃”进了鱼肚,它难以像普通食物一样被消化,而是变成了毒,深远地影响着鱼类的身体发育。

自2017年以来,汝少国团队从微塑料的污染调查与生物毒性两方面开展相关研究。比如在生物毒性方面,他们发现微塑料不仅会损害海水青鳉肠道、鳃、性腺等组织的结构特征与氧化应激防御系统,还会干扰鱼类的生殖与子代的发育,首次证实微塑料具有生殖内分泌干扰效应。

另外,他们发现高浓度微塑料会在海水青鳉卵壳上蓄积,干扰胚胎和早期仔鱼的发育;他们的联合暴露实验发现低浓度微塑料会通过降低持久性有机污染物——菲在鱼体内的生物富集量,削弱菲对海水青鳉的早期发育毒性。

汝少国团队的这些重要发现,为评价海洋微塑料的生态风险提供了重要参考。而王格侠和团队成员成功走出了难以降解的困境。他们从分子设计和两相合成出发,通过聚合物合成改性和共混改性两种方式,向生物降解聚酯体系中引入非酶水解的基团,实现了材料在海水中整体可控降解。