海洋微塑料污染与塑料降解微生物研究进展

摘要：塑料垃圾在近海、大洋水体和沉积物中均广泛存在，并不断累积，对海洋生态系统构成了重大
威胁，引起了国际社会的高度关注。本研究从环境生态和塑料降解微生物两个角度回顾了近几年
相关方向上的研究进展，包括国内外海洋塑料特别是海洋微塑料在近海与深海等环境中的分布与
丰度，以及近海、大洋等环境中降解菌多样性及其降解机制。总体而言，微塑料广泛分布在多种海
收稿日期：２０１９０７１８ 基金项目：中国大洋协会深海生物资源计划资助项目（ＤＹ１３５Ｂ２０１） 作者简介：邵宗泽（１９６４—），男，博士，研究员；Ｅｍａｉｌ：ｓｈａｏｚｚ＠１６３．ｃｏｍ
４期
邵宗泽，等：海洋微塑料污染与塑料降解微生物研究进展
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图 １ 全球海洋 ４种不同大小塑料密度分布预测 Ｆｉｇ．１ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｇｌｏｂａｌｐｌａｓｔｉｃｄｅｎｓｉｔｙｂｙｆｏｕｒｓｉｚｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ
该图修改自文献［１３］。
８００万吨）［１６］。最近，中 国 科 学 院 深 海 科 学 与 工 程研究所彭晓彤研 究 员 团 队，在 对 马 里 亚 纳 海 沟 挑战者深渊的微塑 料 调 查 中 发 现，在 马 里 亚 纳 海 沟 ２６７３～１０９０８ｍ深 的 底 层 海 水 中，微 塑 料 含 量为 ２．０６～１３．５１个 ／ｄｍ３，比开放大洋表层及次 表层水中微塑料的 含 量 高 出 数 倍；在 马 里 亚 纳 海 沟 ５１０８～１０９０８ｍ深 的 表 层 沉 积 物 中，微 塑 料 含量为 ２００～２２００个 ／ｄｍ３，也 明 显 高 于 大 多 数 深海表 层 沉 积 物 中 的 含 量 。 ［１７］ 此 外，极 地 海 冰 也是微塑料的一个 重 要 承 载 地，虽 不 像 深 海 海 底 是一个长期储藏之 地，但 随 着 融 冰 导 致 的 可 能 转 运，会对海洋 环 境 带 来 更 大 影 响 。 ［１８］ 因 此，微 塑 料是大洋中塑料污 染 的 主 要 存 在 形 式，且 在 全 球 海洋广泛分布。
１ 大洋深海环境中微塑料的分布特征
目前，全球大洋环境都有大量塑料垃圾存在，包 括北大西洋［６］、南太平洋［７］、北太平洋［８９］和东太平 洋［１０］。由于洋流的原因，漂浮的塑料垃圾汇集于大 洋环流的中心地带，即全球 ５个大洋环流中心。其
中，太平洋漂浮塑料的污染尤为严重［１１１２］。为了认 识全球海洋中现存塑料的数量，通过分 析 ２００７— ２０１３连续 ６年间横跨全部 ５个亚热带环流，以及澳 大利亚近海、孟加拉湾和地中海的 ２４个航次调查结 果，Ｅｒｉｋｓｅｎ等（２０１４）报道结果表明，仅在全球大洋 表层，漂浮塑料的数量就超过 ５．２５万亿块，重量超 过 ２６．９万吨（图 １）；同时也发现，大洋表层漂浮的 塑料主要以毫米尺寸的为主（＜５ｍｍ），２０ｃｍ以上 的漂浮塑料虽然块数不多，但是却占总重量的 ７５％ 以上［１３］。
塑料进入海洋后，会逐渐碎片化，成为毫米级大 小的微塑料，并在海洋环境中累积［２］。海洋微塑料 （ＭａｒｉｎｅＭｉｃｒｏｐｌａｓｔｉｃｓ，ＭＰ）是指直径 ５ｍｍ以下的 塑料碎片。微塑料是大洋中塑料的主要存在形式， 且大部分小于 １ｍｍ［１４１５］。以西班牙为主的科学家 团队通过航次调查分析了全球 ３０７０个大洋采样资 料，发现全球大洋样品中微塑料发现率高达 ８８％， 全球大洋表面的微塑料大约有 ０．７万 ～３．５万吨， 但这 个 数 量 远 远 低 于 预 计 的 塑 料 入 海 量 （每 年 约
但在海洋塑料降解微生物方面还鲜有报道。塑料在海洋环境中的最终归宿以及微生物在塑料降解
过程中的作用亟待评估，建议在大洋深海科考中整体布局、联合开展这两个方面的相关研究。
关键词：海洋生物学；海洋微塑料；深海归宿；生态危害；生物降解；海洋微生物
ＤＯＩ：１０．３９６９／Ｊ．ＩＳＳＮ．２０９５４９７２．２０１９．０４．００５
２ 我国近海微塑料污染概况与环境分布调查
中国被认为是海洋塑料垃圾的重要来源地之 一［５］。有研究 认 为，全 球 的 海 洋 塑 料 垃 圾 中，中 国 的塑 料 垃 圾 排 放 量 占 总 量 的 ２８％，是 最 大 “贡 献 国”。我国是塑料制品生产和消费大国，产量约占全 球塑料总产量的 ２５％。２０１８年以前，我国还是世界 上塑料垃圾的最大进口国。据报道，自 １９９２年以 来，发达国家向中国转移的塑料废弃物共计 １．０６亿 吨，约占全球总量的 ４５．１％，如算上经香港转口到 内地的塑料垃圾，那么中国在 ２６年间共接收了全世
第 ３８卷 第 ４期 ２０１９年 １１月
应用海洋学学报
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄ Ｏｃｅａｎｏｇｒａｐｈｙ
Ｖｏｌ３８，Ｎｏ４ Ｎｏｖ．，２０１９
海洋微塑料污染与塑料降解微生物研究进展
邵宗泽，董纯明，郭文斌，骆祝华
（自然资源部第三海洋研究所、自然资源部海洋生物遗传资源重点实验室、厦门市海洋生物遗传资源重点实验室 （省部共建重点实验室培育基地）、福建省海洋生物遗传资源重点实验室，福建 厦门 ３６１００５）
中图分类号：Ｐ７３５
文献标识码：Ａ
文章编号：２０９５４９７２（２０１９）０４０４９０１２
当前，人类社会已进入了 “塑料时代”［１］。大 量塑料制品的生产与使用导致塑料垃圾大量进入环 境，扩散于陆地、湖泊、海岸线、大洋表面、海底乃至 深渊。塑料难以降解，可能会成为地球人类纪元中 的重要标记物之一。在海洋环境中，塑料因其密度 小、浮力大和持久性强的特点，已在全球广泛分布， 约 ８０％的海洋固体废物是塑料垃圾［２］。目前，全球 每年约有 １亿 多 吨 塑 料 垃 圾 埋 进 填 埋 场，另 有 约 １５亿吨进入陆地和海洋环境中［３］。据报道，中国、 印度尼西亚、菲律宾、越南和斯里兰卡等是全球塑料 污染最为严重的地区，被认为是海洋塑料垃圾的重 要来源地［４５］。到 ２０５０年，估计将有 １２０亿吨塑料 垃圾进入环境［３］。
洋环境，特别是在河口和近海的海水和沉积物，近岸沙滩，以及大洋壤和塑料垃圾处理环境，并以聚对苯二甲酸乙二酯（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ
Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＰＥＴ）降解菌和降解酶的研究最为深入。当前，中国科学家已在近海、大洋深海（深
渊）以及极地等大洋环境中，开展了微塑料分布特征和丰度调查，并在生态危害方面开展了研究，