海洋「微塑膠」損害生殖力 人類、鳥類也受害 | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

海洋「微塑膠」損害生殖力 人類、鳥類也受害

建立於 2013/08/14
作者:高田秀重博士(東京農業和科技大學環境有機地球化學家,國際顆粒監測組織(IPW)創始人;譯者:駱宣豪

塑膠不死 陰魂不散的「微塑膠」

高田秀重博士(東京農業和科技大學環境有機地球化學家,國際顆粒監測組織(IPW)創始人)塑膠不死,它只是逐漸轉變......變成稱為「微塑膠」(microplastics)的碎片。美國國家海洋及大氣管理局(簡稱NOAA)定義微塑膠是長度小於5毫米的塑膠碎片。在過去幾十年中,海洋中的微塑膠由於塑膠的使用持續上升而穩定增加。一般來說,微塑膠的主要來源是因塑膠製品的裂解形成更小的碎片,但我主要專注於由塑膠製品的原料而產生的微小樹脂顆粒。由於這些顆粒在一般環境中可以存在很久並且會吸附POPs(持久性有機污染物,persistent organic pollutants ,簡稱POPs),因此對於追踪這些污染物及探討它們如何進入食物網是一個很好的工具。

貨輪穿梭往來,將這些圓柱形或圓盤形顆粒運往世界各地的工廠,接著這些顆粒被倒入模具製成各種塑膠瓶、瓶蓋、袋子和包裝品。在無意間,一些顆粒流落到環境中。現在這些微小粒子變得無處不在,出現在世界各地的海灘上,甚至偏遠的島嶼,如科科斯群島、加那利島、聖海倫斯和亨德森島。當這些顆粒漂浮在海面上時,它們開始吸附及累積POPs。

POPs,包括有多氯聯苯(PCBs)、各類的有機氯殺蟲劑(如滴滴涕和六六六)和溴化阻燃劑等,是危險、有害的合成化學物質且在環境中難以劣解。因為它們屬於親脂性(即對油和脂肪具有高親和性),POPs會積累在海洋生物的脂肪組織。它們對野生動物和人類可能造成很多不利的影響,諸如癌症、畸形、免疫力降低及損害生殖能力。

塑膠顆粒不僅是親脂性,且對POPs具有高親和力。我們在1998年(1)經由現場實驗觀察到塑膠顆粒中POPs的濃度是周圍海水的一百萬倍。這種積累現象說明為什麼如此值得追踪這些樹脂顆粒。

國際合作 追擊海洋塑膠

2005年,國際顆粒監測組織(International Pellet Watch, IPW)為了追踪和研究塑膠顆粒,創辦國際顆粒監測組織。我們尋求各地公民協助,在他們造訪海灘時,收集塑膠顆粒並郵寄到我們的實驗室。我們分析了這些顆粒裡POPs的含量及它們在全球分佈的情形,透過email將結果發送給參與者並發布在網路上。

世界各海灘的塑膠微粒,圖片由高田秀重提供。

每個地點我們會分析5個樣本,以確認樣本間的差異。目前為止,我們已分析了來自40餘國、約200個地點的一千個顆粒樣品。這一千個來自世界各地的顆粒(包括偏遠島嶼)都含有POPs!部分在偏遠島嶼採集的樣本甚至偵測出高濃度的POPs。這些證據顯示塑膠顆粒的影響範圍無遠弗屆(2)

相較於傳統檢測水、沉積物和生物樣品的方法,IPW的方法具有極佳的成本優勢。一來,由於顆粒中污染物的百萬倍高濃度,化學分析時需要的樣本量極低,運送成本因此大為降低;二來,因為不需特殊儀器,分析成本大為降低。藉由這種方法,IPW用非常低的成本就建立一個全球POPs污染地圖。

高田教授與其學生進行採樣,圖片由高田秀重提供。

藉由樣本收集和分析的過程,開放公眾參與,國際顆粒監測組織提高了大眾對塑膠污染和微塑膠中POPs的風險意識。

結合了樣本檢測結果及樣本採樣地理資訊,我們得出POPs在不同空間的濃度表現模式。舉例來說,在高度工業化地區(例如:洛杉磯、波士頓、東京或雅典)多氯聯苯殘留造成環境污染早已不是新聞,而我們更發現這些地區多氯聯苯的濃度較其他地區高出2、3級(3)。即使遠在70年代這些國家已禁止使用多氯聯苯,但由於其持久性和疏水性,它們持續積累在沿海地區的海底沉積物中。它們很容易因自然現象(風、海浪或海流)、生物擾動或水下施工影響而再懸浮和漂移。藉由這種方式,顆粒中的多氯聯苯持續污染著沿海水域。

這個濃度-空間分布模式與傳統監測方法(例如,貽貝監測)呈現的結果一致,代表國際顆粒監測組織監測方式的可靠。而塑膠顆粒中POPs濃度-空間分布模式與塑膠碎片中POPs濃度-空間分布模式也一致。這意味塑膠碎片與顆粒POPs累積量一致,因此可使用塑膠顆粒的結果代表塑膠碎片及微塑膠。

塑膠微粒在海灘累積的PCB(多氯聯苯)濃度,圖片由高田秀重提供。

體積越小 傷害力越強

除了吸收POPs,海洋中的塑膠亦含有其他添加劑,如塑化劑、抗氧化劑、抗靜電劑和阻燃劑等。這些添加劑和其衍伸物(如壬基酚、雙酚A)都可能會干擾由賀爾蒙調控的生理反應,導致內分泌失調。這類失調現象可能造成的損害包括:腦部發育受損、學習及行為障礙、身體和四肢發育不良、擾亂性器官發育(包括女性化的男性或男性化的女性)和增加罹癌機率(如乳腺癌和前列腺癌)。

塑膠顆粒中的添加劑已是非常有害的,然而現在因為更多添加劑添加到塑膠成品,使得塑膠碎片比顆粒更具危險性。我們最新的研究證明,瓶裝水瓶蓋(5)就含有內分泌干擾物-壬基酚!我們調查了來自18個國家所銷售63個品牌的93個瓶蓋,在44個樣本中發現壬基酚,這些瓶蓋多半來自美國、歐盟國家及中國。而我們同樣也在沙灘上撿拾到的瓶蓋中檢測出壬基酚。瓶裝水瓶蓋上的壬基酚只是冰山一角,海灘上的各種塑膠碎片早已被發現因為添加劑而含有各種有害化學物質(4)

塑膠毒素無所不在 食物鏈累積致命劑量

當塑膠中的有害化學物質進入海洋生態系統並被海洋生物接觸或消化後會造成什麼結果呢?目前已知有超過180種動物曾誤食塑膠碎片,其中包括鳥類、魚類、海龜和海洋哺乳動物。許多物種已經有詳細報告指出,攝入塑膠後對生物體造成的器官物理傷害(6),目前較不明朗是如果生物吞食微塑膠後沒有死亡,塑膠微粒上的化學物質如何進入體內。有幾個研究檢視了海鳥胃裡的塑膠和其身體組織中的POPs濃度(這裡指多氯聯苯)間的關聯性,統計顯示塑膠上PCBs轉移至海鳥體內組織的相關性雖顯著卻很微弱,而這可能是因為海鳥也從食物網吸收多氯聯苯進入體內組織。

一隻短尾鸌鳥胃中的塑膠碎粒,圖片由高田秀重提供。

最近經由監測兩種特定POPs (高度溴化阻燃劑BDE209和BDE183 (10) ),我們更加確認塑膠上PCBs如何轉移至海鳥體內組織。我們瞭解到這些高營養階層生物可能主要是透過以塑膠為介質的暴露方式染上這兩種POPs。而這可能是因為這兩種POPs與塑膠粒有很強的黏合性,而它們分子的體積較大,限制了它們穿透細胞膜的能力且又容易代謝掉 (11) (12)。 Mizukawa等人2009年在東京灣的研究顯示這些POPs在雙殼貝、螃蟹和魚類組成的食物網內流竄(13)。因此,雖然仍需要更多詳細的觀測和機制探討,我們可以推測海洋動物中的BDE 183和209的主要可能來源是從攝食這些塑膠碎片,轉移至體內組織。

目前為止,塑膠粒上的化學物質轉移至生物組織的研究都是針對比較大的微塑膠 (1-5毫米)。然而,最近在海水和海洋沉積物中發現存在更小的塑粒(小於1毫米,最好稱為「微型塑膠」)。因為它們的體積小到幾乎與浮游動物相當,所以可能經由濾食動物進入食物網。

最近已經證實微型塑膠入侵和滯留在雙殼貝等軟體動物的循環系統 (16) (17)。 科學家們擔心這些微型塑膠上的化學物質可能進入低等生物-例如:如貽貝,牡蠣或橈足類-的體內,然後經由「生物放大」機制轉移到較高等生物。這不僅意味著這些有無毒化學物質的持久性,也顯示其影響程度的增加。

拒絕受害 停止使用一次性塑膠

最近已經出現許多前所未見威脅海洋生態系統的警訊。研究人員發現,在北太平洋環流中,微塑膠數量已是浮游動物的6倍(18)。國際顆粒監測組織的調查也顯示遭受POPs正經由這些微粒進入食物鏈,而我們也身在其中。

大多數塑膠是從陸地進入海洋,其中超過一半以上是一次性塑膠。現有的一般廢物處管制都有它們的問題所在,無法杜絕廢物的污染,減少使用塑膠是發展永續社會必要的措施!減少一次性塑膠是降低塑膠所帶來的危害最根本及有效的方式!因此,國際顆粒監測組織的座右銘是:「拒用一次性塑膠!」

【參考資料】

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  2. Heskett, M., Takada, H., Yamashita, R., Yuyama, M., Ito, M., Geok, Y.B., Ogata, Y., Kwan, C., Heckhausen, A., Taylor, H., Powell, T., Morishige, C., Young, D., Patterson, H., Robertson, B., Bailey, E., and Mermoz, J., 2012. Measurement of persistent organic pollutants (POPs) in plastic resin pellets from remote islands: toward establishment of background concentrations for International Pellet Watch. Mar Pollut Bull  64, 445-448.10.1016/j.marpolbul.2011.11.004

  3. Ogata, Y., Takada, H., Mizukawa, K., Hirai, H., Iwasa, S., Endo, S., Mato, Y., Saha, M., Okuda, K., Nakashima, A., Murakami, M., Zurcher, N., Booyatumanondo, R., Zakaria, M.P., Dung, L.Q., Gordon, M., Miguez, C., Suzuki, S., Moore, C., Karapanagioti, H.K., Weerts, S., McClurg, T., Burres, E., Smith, W., Van Velkenburg, M., Lang, J.S., Lang, R.C., Laursen, D., Danner, B., Stewardson, N., and Thompson, R.C., 2009. International Pellet Watch: Global monitoring of persistent organic pollutants (POPs) in coastal Waters. 1. Initial phase data on PCBs, DDTs, and HCHs. Marine Pollution Bulletin  58, 1437-1446. 10.1016/j.marpolbul.2009.06.014

  4. Hirai, H., Takada, H., Ogata, Y., Yamashita, R., Mizukawa, K., Saha, M., Kwan, C., Moore, C., Gray, H., Laursen, D., Zettler, E.R., Farrington, J.W., Reddy, C.M., Peacock, E.E., and Ward, M.W., 2011. Organic micropollutants in marine plastics debris from the open ocean and remote and urban beaches. Marine Pollution Bulletin  62, 1683-1692. 10.1016/j.marpolbul.2011.06.004

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  24. Wright, S.L., Thompson, R.C., and Galloway, T.S., 2013. The physical impacts of microplastics on marine organisms: A review. Environmental Pollution  in press, 10.1016/j.envpol.2013.02.031

 

※ 本文由海洋健康指標組織(Ocean Health Index)同意轉載,該組織致力於使用多種指標評估許多區域、國家的海洋健康狀況,其中包含:海岸保護、觀光與休閒及漁業資源等許多面相,希望可以使大眾及各國政府更加重視海岸/海洋管理問題及相關政策的制定。 http://www.oceanhealthindex.org/News/Microplastics