在鄱陽湖，輪蟲每天制造1.33億億個塑料顆粒

輪蟲每天在鄱陽湖制造的納米塑料顆粒總數(shù)：1 后面跟著 16 個零。

隨著塑料制品在生活中的使用變得越來越廣泛，我們環(huán)境中的塑料顆粒也變得越來越多。它們無處不在，從北極到南極，從土壤到河流，從地面到云端，甚至存在于我們日常呼吸的空氣中。

輪蟲（圖片來源：Juan Carlos Fonseca Mata, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons）

這些肉眼不可見的塑料被分為兩類，尺寸在 1 微米到 5 毫米之間的是微塑料（microplastic），尺寸小于 1 微米的則是納米塑料（nanoplastic）。越來越多研究已經表明，納米塑料會損害人體各個器官和系統(tǒng)的功能。

微塑料和納米塑料來源于塑料制品的降解。未被回收的塑料垃圾可能進入河流和海洋，被帶往世界各地。歷經幾十上百年，機械作用、光化學等會將這種長鏈聚合物材料分解成小塊。同時，生物的作用也加速了這個過程。

2018 年的一項研究顯示，南極磷蝦（Euphausia superba）能攝入微塑料，并用大顎（mandible，磷蝦的咀嚼器）將其磨成納米塑料。

南極磷蝦（圖片來源：Yale Peabody Museum, CC0, via Wikimedia Commons）

美國馬薩諸塞大學的邢寶山教授長年從事微塑料相關研究，看完這篇論文的他意識到，既然南極磷蝦這種生活在遙遠極地的生物能“分解”微塑料，那么，在我們日常生活的范圍內，是否也廣泛存在能產生同樣效果的生物，進而對環(huán)境中納米塑料的含量造成影響呢？于是，他和中國海洋大學的趙建教授合作，開始研究這個問題。

他們選擇了輪蟲作為研究對象。這是一種廣泛分布于全球地表水的常見浮游動物，大多數(shù)體長不超過 0.5 毫米。以我國最大的淡水湖——鄱陽湖為例，每升湖水中就有超過 900 只輪蟲。而且，與南極磷蝦一樣，它們擁有一種獨特的咀嚼器，通過機械作用將攝入的藻類研磨成小塊。

研究人員觀察了褶皺臂尾輪蟲（Brachionus plicatilis）和萼花臂尾輪蟲（B. calyciflorus）兩種輪蟲，它們平時分別生活在海洋和淡水中。研究人員發(fā)現(xiàn)，這些輪蟲都能大量攝入小于 10 微米的塑料，這與它們日常食物的尺寸相似。它們偶爾也會吃些 20 微米大的塑料，不過再大就吃不下了。

輪蟲攝入的微塑料（綠色小球）和研磨產生的納米塑料（綠色小點）。圖片來源：原論文

研究人員在顯微鏡下觀察到，輪蟲吃下微塑料后，消化道中出現(xiàn)了許多尺寸不一的塑料顆粒，其中納米級塑料顆粒的數(shù)量遠多于微米級。原本提供給輪蟲的光滑、球形的微塑料，經過一番消化，表面變得粗糙不堪，像是被啃過一樣。

可見，輪蟲咀嚼器中的齒狀結構通過研磨，從微塑料表面一點點“摳”下了這些塑料碎片。最后，碎片化的微塑料會從輪蟲體內排出，回到水中。

浮游生物影響全球

我們所說的“塑料”，其實是一類高分子聚合物的總稱。我們日常生活中最常見的是聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚對苯二甲酸乙二酯（PET）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）。它們的組成單元不同，硬度、拉伸強度、光反應性和生物反應性等各不相同。

不同塑料類型及特性。圖片來源：原論文

在這項研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，輪蟲既能攝入和破碎硬度較低的 PE 塑料，也能有效地從硬度較高的 PS 塑料上磨損出納米塑料顆粒。這說明輪蟲對不同類型微塑料的“消化”具有普遍性。

更重要的是，研究人員還從山東青島的書院水庫、白沙河、大沽河和膠州灣等地采集了不同物種的輪蟲樣本，結果，所有采樣點的輪蟲體內均檢測到了尺寸在 3～30 微米的微塑料?？梢?，即便是自然環(huán)境，在沒有研究人員“投喂”微塑料的情況下，這種現(xiàn)象也是普遍存在的。

因此，輪蟲很可能在全世界微塑料和納米塑料的分布中扮演著重要角色，事實也確實如此。研究人員發(fā)現(xiàn)，在全世界范圍內，尤其是東亞和歐洲，微塑料豐度較高的區(qū)域恰恰也是輪蟲最多的區(qū)域，二者間存在高度的地理重疊。

輪蟲的全球分布（左圖）和微塑料的全球分布（右圖）。圖片來源：原論文

實際情況究竟有多可怕

為了讓人們對這種影響有更具象的感知，研究人員以鄱陽湖作為案例進行說明。鄱陽湖面積約 3690 平方千米，文獻表明，平均每升鄱陽湖水中約含 20.2 個直徑在 50～500 微米的微塑料。

假設所有輪蟲都生活在不超過 5 米深的湖水，按照本次研究的數(shù)據，將輪蟲放入含微塑料的水體4小時后，平均每個微塑料顆粒會生成 131 個納米塑料顆粒，那么，一天下來，全鄱陽湖的輪蟲一共能產生1.33億億（1.33×10^16）個納米塑料顆粒。

然而，這只是計算結果，實際數(shù)量可能還會更高。一方面，受實驗條件限制，研究人員只能檢測直徑大于 0.6 微米的納米塑料，因此，一顆微塑料能被輪蟲磨損生成多少更小的納米塑料，我們并不知道。但很明確，實際生成的納米塑料顆粒必然遠高于實驗測得的數(shù)據。

輪蟲將“消化”過后的微塑料從體內排出。圖片來源：原論文

第二，文獻中只報道了鄱陽湖中尺寸范圍為 50～500 微米的微塑料，而輪蟲攝入的主要是尺寸更小的微塑料。雖然尚不知道鄱陽湖中直徑小于 50 微米的微塑料濃度幾何，但研究人員估計，它一定會比大尺寸微塑料的豐度高得多。因此，輪蟲生存環(huán)境中的實際微塑料顆粒數(shù)量也高于估算時所用的數(shù)值。

第三，實驗條件與自然條件不同。實驗過程中，研究人員在每升水中放入了 930 萬個初始微塑料顆粒，卻只有 2 萬只輪蟲；而文獻中，平均每升鄱陽湖水的微塑料含量為 20.2 個，輪蟲數(shù)量卻有 909 只。因此，鄱陽湖中的輪蟲能更充分地攝入和消化湖水中的微塑料，每顆微塑料也將產生超過 131 顆納米塑料。

此外，研究人員只測試了“新鮮”微塑料和短暫暴露于模擬陽光 12 小時的微塑料。但自然界中的微塑料往往經歷了長年的風吹日曬，這會讓它們的形態(tài)、化學性質等發(fā)生變化，變得更脆弱。

實驗已經證明，輪蟲攝入光老化的微塑料會比攝入原始微塑料時產生更多塑料碎片。而大多數(shù)輪蟲都生活在透光的水域，所攝入微塑料的日照時長遠多于實驗條件，結果必然更可怕。

最后，鄱陽湖只是一個案例，其實地球上許多地表水體中微塑料和輪蟲的含量都遠高于鄱陽湖。例如，文獻表明，每升黃河水中約有 500 顆微塑料，而在印度阿蒂亞爾河（Adyar Creek）的河口，每升河水中約有 10,133 只輪蟲。因此，我們可能遠遠低估了生物在這場全球納米塑料“瘟疫”中發(fā)揮的作用。

參考鏈接

[1]https://www.nature.com/articles/s41467-018-03465-9

[2]https://www.science.org/doi/10.1126/science.abb0354

策劃制作

來源｜環(huán)球科學（id:huanqiukexue）

撰文 | 黃雨佳

審核 | 冬鳶

責編丨王夢如