被瓶子掩埋的天堂海滩,从购物袋旁游过的海洋动物,这些画面都是人类滥用塑料污染海洋的最司空见惯的证据。
但塑料带来的一个较为隐蔽的问题越来越引起科学家的注意:附着在数百万吨和数万亿块海洋塑料上的微生物。它们正在对动物构成真正的威胁,其中有可能也包括人类。
中外对话海洋采访了生态毒理学(研究毒素如何影响生物体和生态系统)和水质领域的退休教授迪克·维哈克(Dick Vethaak)。他表示:“我们引入了一种全新的基质生态位,成为不同微生物群落的家园。我把这称为塑料定时炸弹,也是下一次疫情的温床。”
有这种顾虑的人不止他一人。
遍布海洋每个角落
海洋环境中处处可见塑料的身影,从包裹在北极冰层中的微小碎片,到漂荡在海底最深处的袋子。
其中大部分塑料是从陆地进入海洋的,而河流被认为是塑料污染的主要来源。塑料废弃物一旦进入水中,在阳光的照射下降解,在风和海浪的作用下破碎变形,它们通常会变成越来越小的碎片。
联合国正在主持起草一项具有法律约束力的规则来结束这种污染,可迄今为止进展十分艰难,结果也不甚明朗。
更有甚者,还有人建议化石燃料行业从能源转向塑料生产。
瑞典哥德堡大学生态毒理学和环境科学教授贝沙尼·卡尔尼·阿尔洛斯(Bethanie Carney Almroth)表示:“该行业将塑料视为他们的替代方案:如果不能将化石燃料作为能源,那么就用其生产塑料产品。”
卡尔尼·阿尔洛斯参与了联合国塑料条约谈判,他对这种合力推动增加塑料产量的做法感到担忧:“我们的塑料太多,地球和人类社会都难以承受更多了。”
阿尔洛斯在接受中外对话海洋采访时表示,在海洋塑料带来的危险清单中,最近又增加了塑料上“茁壮生长”的微生物。
进入“塑料生态群落”
海洋中生活着大量的微生物。去年结束的一项太平洋珊瑚礁研究中发现的微生物数量令科学家们感到非常惊讶,以至于他们建议上调对地球微生物多样性的估计。
漂浮在海上的木材、金属和任何其他材料很快都会被“定居”。随着塑料在海洋中变得无处不在,我们丢弃的垃圾已经成为海洋生物的一种新型“家园”。
2013年,海洋微生物学家琳达·阿玛拉尔·泽特勒和她的同事创造了“塑料生态群落”(plastisphere)一词,用来描述他们在北大西洋副热带环流(地球五大环流之一的一部分,它将漂浮的塑料聚集成垃圾带)的塑料样本上发现的生物层。他们的研究称,生活在塑料碎片上的微生物群落与附近水域的微生物群落不同,“这意味着塑料是公海中一种新的生态栖息地”。
塑料会存在很久,这意味着在塑料上形成的微生物群落可以传播很远的距离,甚至可能会将物种带到其日常栖息地之外很远的地方。它们还可能降解成很小的碎片,富集在动物体内,而其中有的动物供人类食用。
对健康的影响
“塑料生态群落”现在是一个重要的全球环境问题。
在一个名为“微塑X”(MicroplastiX)的项目中,一组研究人员一直在研究地中海和北大西洋塑料上被称为“生物膜”(biofilms)的微生物层是如何形成的。该项目组的一位海洋生态学家拉菲拉·卡索蒂(Raffaella Casotti)告诉中外对话海洋:“在那不勒斯湾这个城市密集度很高的地区,所有采样的微塑料上都生长着各种各样的藻类、无脊椎动物和真菌。”
尽管在地中海塑料生态群落中检测到的大多数微生物是无害的,但研究人员发现,塑料上的弧菌浓度高于周围水域。某些类型的弧菌属细菌已知会导致贝类和食用它们的人类罹患疾病。
卡索蒂的团队分别用干净的和附着着生物膜的塑料喂养海胆。用“带有菌落”的塑料投喂的海胆明显表现出更强的免疫反应。卡索蒂解释道:“塑料生态群落的存在不会让海胆死掉,但会导致免疫系统的反应。我们的假设是,塑料上的微生物可能会影响海胆的繁殖。”
科学家们在实验室和野外研究中发现,附着有微生物的微塑料会影响许多物种,造成包括珊瑚和双壳贝类的进食、繁殖和健康受损,以及水产养殖设施内爆发疾病等一系列问题。
溯链而上
人们不只是在牡蛎等生活在浅水区的小型滤食性动物体内发现了微塑料。
“我们在蛤蜊、黄鳍金枪鱼和吸血乌贼等表层、中层和深海物种体内都发现了微塑料。”巴西伯南布哥联邦农村大学(the Federal Rural University of Pernambucoian)研究员安妮·加斯迪诺(Anne Justino)说道。她的研究表明,当海洋捕食者吃掉受污染的猎物时,微塑料就会转移到它们身上,而不是通过直接摄入塑料碎片。
加斯迪诺的团队也参与了“微塑X”项目,目前他们正在与渔业部门合作,评估鱼类肌肉中的微塑料污染水平。鱼类肌肉是人类食用的主要部分。
目前,研究人员还不清楚人类的塑料暴露情况,以及这种暴露的后果可能是什么。
有一种工艺可以去除海产品体内积累的一部分微塑料,从而减少对人类健康的潜在影响。这种工艺叫“净化”(depuration),是将动物放在干净、流动的水中,尽力清除其消化系统中的污染物。
但有迹象表明,海洋塑料生态群落仍可能给人类的健康带来问题。
美国加州大学戴维斯分校兽医学院学术中心的水传播人畜共患病专家凯伦·夏皮洛(Karen Shapiro)展示了弓形虫等微小寄生虫是如何在漂浮的塑料碎片上迅速形成菌落的。众所周知,这种寄生虫生活在贝类体内,然后感染生吃它们的人类。夏皮洛团队和其他人的初步研究表明,弓形虫可以在塑料碎片上存活几个月。
夏皮洛推测,塑料生态群落正在将病原体带到它们原本不会出现的地方。然而,她没有随便下结论:“我们知道塑料生态群落会进入到我们的身体里,但仍然不明白这会对我们有什么影响。我们缺乏明确的文献证明摄入附着微生物的微塑料与人类健康影响之间的相关性。”
超级细菌滋生
研究发现,塑料生态群落成了超级细菌的乐园。
养鱼场使用抗生素可以促进海洋环境中耐药细菌的繁殖;这种对抗生素耐药的生物可能会通过废水处理厂流入海洋。
2021年,纽瓦克新泽西理工学院(New Jersey Institute of Technology in Newark)的研究人员报告称,来自贝类的微塑料携带具有抗生素耐药性的细菌,且这些超级细菌在微塑料上的存活时间比自由漂浮时更长。韩国研究人员在分析北太平洋环流塑料上的微生物群落时,也发现了丰富的抗菌基因。
但是,要想找到塑料生态群落和人类耐药细菌感染之间的直接关联非常困难。
维哈克说:“唯一能明确证明塑料生态群落导致疾病爆发的方法是,对发生流行病和生活在高污染地区附近的人群中塑料相关病原体给人类健康带来的风险进行评估。”
他坚信,“在有记录证明的高塑料污染水平灾区(如战区和受极端天气影响的地区),塑料碎片可能成为疾病和抗生素耐药微生物传播的媒介。”
廉价塑料的高昂代价
我们在海洋的每一个角落都可以看到塑料污染,在每一种海洋生物身上也都能检测出塑料污染。
研究人员还在努力探索塑料生态群落的真正风险,但有一件事是明确的:消除任何风险都需要全球协调一致的努力来遏止塑料污染。这将确保这些新的基于塑料的生态系统不会永远伴随着我们,确保海洋深处不再有塑料袋,确保有朝一日海滩上再也没有废弃的瓶子——以及它们携带的微生物。
卡索蒂担心有一天她可能会在塑料样本中发现一种真正骇人的人类病原体。她说:“如果每个塑料饮料瓶的价格能够反映它对我们健康的真正影响,那么消费者至少要为每个塑料瓶支付100欧元。”
“这样在扔之前你就会三思而后行。”
翻译:奇芳