今年6月，2000多名志愿者參加了2024年全球海洋清潔運(yùn)動(dòng)，從世界各地約80公里的海洋和海岸收集了近40噸塑料垃圾，包括從越南到加利福尼亞的一些地點(diǎn)。雖然代表了志愿者一周的辛勤工作，但這些舉措只是每年產(chǎn)生的塑料垃圾海洋中的一滴水——大約4億噸，相當(dāng)于目前地球上所有成年人的重量。
國內(nèi)和國際上有太多的項(xiàng)目和政策旨在解決塑料污染問題。例如，2019年，東南亞國家聯(lián)盟建立了一個(gè)減少海洋廢棄物的行動(dòng)框架。自2021年開始實(shí)施的歐洲塑料協(xié)定將15個(gè)政府和82家私營企業(yè)聚集在一起，盡可能減少、再利用和回收塑料。具有法律約束力的聯(lián)合國全球塑料條約，目前正在通過政府間塑料污染談判委員會(huì)進(jìn)行討論，應(yīng)在今年年底前完成。
然而，有一個(gè)方面經(jīng)常被忽視:塑料碎片中的微生物群落，它們形成了“塑料球”1，2。最初的研究表明，這種人造棲息地是各種微生物危害(如病原體3-5)的廣泛、移動(dòng)的儲(chǔ)存庫，但其他情況卻鮮為人知。
作為研究塑料污染對環(huán)境和健康影響的科學(xué)家，我們敦促公共和私營部門繪制塑料球微生物群落圖，了解它們?nèi)绾闻c現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)相互作用，評估它們對人類和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成的風(fēng)險(xiǎn)，并制定緩解戰(zhàn)略。
我們所知道的
塑料垃圾的普遍存在意味著塑料球覆蓋了廣闊的水域和陸地。迄今為止，全球已產(chǎn)生超過70億噸的塑料廢物，其中約80%積聚在環(huán)境中。
隨著越來越多的塑料廢物產(chǎn)生和降解速度極慢，塑料球迅速擴(kuò)大——這是微生物定居的理想場所，微生物往往會(huì)附著在表面上。在一平方厘米的海洋塑料球中發(fā)現(xiàn)了80，000多種硅藻。一克海洋塑料可以容納十倍于一立方米開放海水的微生物生物量7。
塑料由多種化合物組成，并吸收這些化合物，這些化合物可以作為微生物的營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)而影響陸地和水中的生物地球化學(xué)循環(huán)過程。例如，塑料球中的微生物可能是碳和氮循環(huán)的重要組成部分3，8，9，并可能推動(dòng)溫室氣體的產(chǎn)生，包括二氧化碳、甲烷和一氧化二氮。

甚至像喜馬拉雅山這樣的偏遠(yuǎn)地區(qū)也有塑料污染。信用:阿拉米
此外，塑料球中存在各種病原體，包括影響植物、動(dòng)物和人類健康的病毒和抗生素抗性細(xì)菌3，4，10，11。這些微生物中有許多在周圍的介質(zhì)中是檢測不到的3。例如，通常在開闊海洋中很少見的弧菌細(xì)菌廣泛分布在北大西洋中部的塑料球中1，5，在那里它們可以引起海洋生物(包括魚類、貝類和珊瑚)以及人類的疾病。使微生物對抗生素產(chǎn)生抗性的基因在質(zhì)體領(lǐng)域也比周圍區(qū)域更常見4，5。在其中，病毒存活時(shí)間更長，傳染性更強(qiáng)。有害的藻類，如假菱形藻，因產(chǎn)生導(dǎo)致失憶癥貝類中毒的神經(jīng)毒素軟骨藻酸而聞名，也顯示出在質(zhì)體中大量繁殖。
塑料球由大小從幾微米到幾米的塑料碎片組成，這意味著它可以攜帶以多種方式進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈的棲息微生物群。例如，小麥和萵苣等作物可以直接吸收亞微米大小的塑料顆粒，并將它們從根部運(yùn)輸?shù)降厣喜?。在一系列人體組織中發(fā)現(xiàn)了尺寸大于幾十微米的塑料顆粒，如頸動(dòng)脈、肺和結(jié)腸組織，以及糞便13，14。大約幾厘米長的較大碎片很容易被魚、龜、鳥和陸生食草動(dòng)物攝取。
最后，塑料顆粒及其微生物居民通常會(huì)通過貿(mào)易路線或以溪流、河流和風(fēng)等廢物的形式進(jìn)行長距離遷移，并可能扭曲微生物物種的自然分布。這可能加速病原體和抗生素耐藥性的傳播，擾亂生態(tài)系統(tǒng)并引發(fā)疾病爆發(fā)。
量化效果
需要度量來量化塑料球微生物群對生態(tài)系統(tǒng)及其種群的影響，并預(yù)測潛在的風(fēng)險(xiǎn)。
研究人員應(yīng)該進(jìn)行跨學(xué)科合作，將地面監(jiān)測、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和模擬塑料材料運(yùn)輸?shù)哪Ｐ偷慕Y(jié)果結(jié)合起來。
至關(guān)重要的是協(xié)調(diào)取樣程序、實(shí)驗(yàn)方法和儀器，以描述質(zhì)體領(lǐng)域復(fù)雜的遺傳、微生物和代謝景觀。一些現(xiàn)有的項(xiàng)目和組織，如全球微塑料倡議(由蒙大拿州波茲曼的冒險(xiǎn)科學(xué)家運(yùn)營)；荷蘭鹿特丹的海洋清理；加利福尼亞州圣莫尼卡的5環(huán)流研究所；和聯(lián)合國全球河口監(jiān)測計(jì)劃，應(yīng)該在地方、區(qū)域和全球范圍內(nèi)建立標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議。分享樣本和數(shù)據(jù)會(huì)有所幫助。例如，在清理活動(dòng)期間，應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化程序收集和共享塑料樣本和污染數(shù)據(jù)。

塑料攜帶的微生物會(huì)傷害動(dòng)物，比如阿拉斯加的科迪亞克熊。鳴謝:馬丁·阿爾奎斯特/阿拉米

研究人員應(yīng)該致力于準(zhǔn)確繪制病原體、抗生素抗性微生物和與塑料球相關(guān)的基因的位置和數(shù)量，并量化它們通過溫室氣體排放對氣候變化的影響。
繪制攜帶微生物群的塑料碎片在不同生態(tài)系統(tǒng)、區(qū)域和國家之間的軌跡、遷移動(dòng)態(tài)和命運(yùn)圖也很重要，例如從垃圾填埋場到河流和海洋，以及從廢物出口國到廢物進(jìn)口國。通過分析遺傳因素或環(huán)境因素來研究微生物，尤其是病原體的來源可能是有用的。建模有助于追蹤生態(tài)系統(tǒng)中塑料球濃度和遷移增加導(dǎo)致的生態(tài)擾動(dòng)。
重新定義塑料污染
目前，與塑料污染相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)評估主要涉及塑料的物理和化學(xué)方面產(chǎn)生的影響——它們的大小、形狀、聚合物類型和添加劑。海龜和海豹被大碎片纏?。惠^小的碎片會(huì)堵塞魚類或海鳥的消化系統(tǒng)。雙酚a和鄰苯二甲酸酯等有害化合物也會(huì)從塑料中滲出。
現(xiàn)在，它們帶來的微生物風(fēng)險(xiǎn)也必須考慮在內(nèi)。我們提出風(fēng)險(xiǎn)評估的四個(gè)優(yōu)先事項(xiàng)。
識別熱點(diǎn)。農(nóng)場、城市河流和沿海地區(qū)是塑料垃圾的主要來源和匯集地，與人類和食品安全問題有著密切的聯(lián)系。
保護(hù)易受攻擊的網(wǎng)站。水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)、野生漁場、自然保護(hù)區(qū)、野生動(dòng)物保護(hù)區(qū)、珊瑚礁和濕地在維護(hù)生物多樣性、調(diào)節(jié)氣候因素和提供食物方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它們對污染和微生物入侵也非常敏感。
目標(biāo)運(yùn)輸。塑料過境和積聚的地區(qū)和實(shí)體——如河口、港口、廢水處理廠和長途運(yùn)輸船只——也需要有針對性的風(fēng)險(xiǎn)評估。
關(guān)注食物鏈。從葉菜到海鮮，食品中的微塑料越來越多，直接威脅著人類健康。
持續(xù)供資
聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(環(huán)境署)、設(shè)在DC的全球環(huán)境基金、設(shè)在烏拉圭蒙得維的亞的貝爾蒙特論壇以及世界銀行等組織應(yīng)發(fā)起資助方案，支持大規(guī)模的監(jiān)測和評估工作。
跟蹤塑料流動(dòng)并評估其健康風(fēng)險(xiǎn)的研究應(yīng)側(cè)重于全球南部的國家。他們往往需要更好的廢物處理能力和公共衛(wèi)生保障，而且往往不得不處理來自包括德國和英國在內(nèi)的北方國家的廢物出口。
相關(guān)研究資助機(jī)構(gòu)，如中國國家自然科學(xué)基金會(huì)、美國環(huán)境保護(hù)署和歐洲地平線，應(yīng)建立合作研究行動(dòng)，共同資助涉及不同地理區(qū)域科學(xué)家的項(xiàng)目。
建立專家小組
科學(xué)政策機(jī)構(gòu)也必須采取行動(dòng)。例如，政府間化學(xué)品、廢物和污染預(yù)防科學(xué)政策小組成立于2022年，由環(huán)境署授權(quán)，旨在彌合科學(xué)與決策之間的差距，并解決與化學(xué)廢物和污染相關(guān)的全球問題。它應(yīng)該有一個(gè)分支，專門關(guān)注塑料污染和塑料球的風(fēng)險(xiǎn)。這種集中的方法可能有助于建立標(biāo)準(zhǔn)、支持研究和跟蹤與政策相關(guān)的結(jié)果。
調(diào)整管理策略
環(huán)境政策制定者和監(jiān)管者應(yīng)該優(yōu)先考慮對研究人員確定處于危險(xiǎn)中的關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行塑料圈管理和控制。減少微生物通過塑料廢物全球貿(mào)易網(wǎng)絡(luò)的傳播至關(guān)重要。環(huán)境署、世界貿(mào)易組織、參與相關(guān)聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的團(tuán)隊(duì)、巴塞爾公約全球塑料廢物伙伴關(guān)系和地方政府之間的合作必須到位，以繼續(xù)減少貿(mào)易路線。所有國家還必須努力減少一次性塑料的生產(chǎn)，并創(chuàng)新環(huán)保替代品。促進(jìn)對塑料整個(gè)生命周期的關(guān)注，并從線性模式(獲取-制造-廢物)轉(zhuǎn)向循環(huán)經(jīng)濟(jì)(其中塑料被再利用、再利用、回收、堆肥或生物降解)將大有幫助。
保護(hù)人民
隨著聯(lián)合國全球塑料條約的談判正在進(jìn)行，我們敦促政府間塑料污染談判委員會(huì)全面解決塑料污染的環(huán)境和健康風(fēng)險(xiǎn)。
對于高暴露風(fēng)險(xiǎn)人群，針對病原體和抗生素耐藥性的保護(hù)措施至關(guān)重要。環(huán)境和衛(wèi)生當(dāng)局應(yīng)該擴(kuò)大現(xiàn)有的食品安全計(jì)劃——已經(jīng)在監(jiān)測重金屬、農(nóng)藥和細(xì)菌病原體等污染物——以包括微塑料，并向消費(fèi)者傳達(dá)這些潛在風(fēng)險(xiǎn)。對于在垃圾填埋場和塑料廢物進(jìn)出口行業(yè)工作的拾荒者，雇主應(yīng)提供定制的防護(hù)裝備、工資補(bǔ)貼和定期健康檢查。
科學(xué)家和專家小組應(yīng)建立一個(gè)關(guān)于塑料污染的國際非營利論壇，以促進(jìn)科學(xué)家、政策制定者、私人利益攸關(guān)方和公眾之間的研究成果交流和合作?？梢宰鳛樗{(lán)圖的組織存在于不同的領(lǐng)域——例如瑞士科隆的世界經(jīng)濟(jì)論壇和斯德哥爾摩的全球水事伙伴關(guān)系。
最后，科學(xué)傳播者和媒體必須讓公眾了解現(xiàn)有的風(fēng)險(xiǎn)以及公共和私營實(shí)體采取的任何緩解行動(dòng)。
需要一個(gè)統(tǒng)一的全球戰(zhàn)略來應(yīng)對與塑料球有關(guān)的微生物風(fēng)險(xiǎn)；圍繞塑料條約的聯(lián)合國談判可以刺激具體行動(dòng)。
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