海洋变化：VIMS教授研究微塑料对海洋的影响
任何曾经纠结于知道哪些塑料物品可以或不可以放入回收箱的人都会明白，威廉玛丽大学弗吉尼亚海洋科学研究所的罗布·黑尔教授和他的学生们面临的复杂任务。
海尔和海洋科学家马克·拉·瓜迪亚（Mark La Guardia）在上世纪90年代开始研究塑料在詹姆斯河的鱼类中发现了高浓度的阻燃剂． 他们很快意识到，这些添加到家用塑料中以降低其可燃性的化合物正在以某种方式逃离它们的限制，进入水生环境。
随后，Hale的团队和其他人进行了开创性的研究，发现废水、电子垃圾场、污水污泥、土壤、沉积物和室内灰尘中含有高浓度的阻燃剂；以及小鱼、蚯蚓、昆虫、猛禽、深海鱿鱼和其他生物。相关研究——基于对这些化学物质在环境中持续存在并倾向于在食物链中积累的担忧——揭示了对野生动物和人类健康的影响，并导致世界范围内限制使用最麻烦的阻燃化合物。
黑尔在塑料研究方面的早期经验，现在使他的团队在解决最近人们对塑料对环境的影响的担忧方面处于领先地位——人们对海洋中微塑料的影响日益关注。
{{youtube:medium|H5LIE_sbCuo，应对塑料污染}}
拥抱复杂性
黑尔说，要研究塑料和塑料污染，“你必须接受复杂性——塑料不仅仅是一种东西。它们不仅仅是瓶子、袋子、手机壳或沙发上的泡沫。”
Hale和他的团队，包括La Guardia、Drew Luellen、Matt Mainor、Ellen Harvey和硕士生Kelley Uhlig，分析了由聚乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰胺和生物聚合物制成的产品；这些只是成千上万种常用塑料中的一小部分。
更复杂的是，一类塑料本身可以包含多种变体。例如，聚乙烯至少有11种不同的“口味”。此外，制造商在塑料中注入了一系列旨在增强其预期用途的添加剂——无论是柔韧性、强度、耐用性还是其他品质。
2013年，黑尔获得了美国国家海洋和大气管理局海洋垃圾项目和美国环保署的资助，研究四种不同类型的塑料及其添加剂在不同环境条件下的表现。
“当我们开始这些项目时，”他说，“我们认为这将是相当直接的——我们会出去分析不同聚合物中的成分，然后测试它们是否含有有毒的有机污染物。但我们很快发现，大多数塑料都是一个黑盒子。你不知道里面有什么。”
黑尔说，这些添加剂也可能非常复杂。
“你会对某些产品有所了解，比如聚氨酯泡沫垫可能含有溴化阻燃剂，但根据它们的使用年限，制造商可能会改变它们所添加的阻燃剂，所以这是一个不断变化的目标。”我们很早就看到一些泡沫含有多溴联苯醚，但它也含有下一代溴化阻燃剂，它也含有磷酸盐阻燃剂。”
他补充说，塑料“可能含有其他化学物质，甚至没有出现在我们的雷达屏幕上。因此，如果你观察到接触后的毒理学效应，你需要很长时间才能弄清楚是什么化学物质或混合物造成的。”
研究才刚刚开始
这种复杂性的实际后果是，对塑料污染对环境影响的研究才刚刚开始。在黑尔佳博体育研究塑料的博士生梅雷迪思·埃文斯说：“很多人不明白在这个领域可以做多少研究。我们可以在这个问题上工作很多年，但仍然可以拿出一些东西来提出问题。”
作为一个例子，埃文斯指出，她最近在水生微生物生态学课程上做了一个实验宋炳基教授她将不同类型的微塑料——聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯泡沫和一种生物聚合物——放入从切萨皮克湾海底收集的沉积物中。
“我研究了不同类型的塑料是如何影响微生物群落的，”她说，“发现一些类型的塑料显著减少了微生物数量，这可能会影响氮等营养物质的处理。”但如果我用的是含有不同添加剂的聚乙烯，我的结果可能会非常不同。当我们在现场时，这是一个挑战，因为那里有太多的可能性。”
黑尔说，另一个问题是，埃文斯的结果是由于塑料中的添加剂，还是塑料本身。“细节决定成败，”他说，“这是一种什么样的聚氯乙烯，聚氯乙烯里有什么，可能会真正控制结果。”
埃文斯补充说：“这总是让人们感到惊讶，确定塑料的类型和其中不同的化合物是多么困难。我经常听到“所有的塑料都是一样的”，但事实并非如此。这种复杂性使它成为一个非常有趣和重要的研究领域。”
未来的发展方向
展望未来，黑尔和埃文斯的直接计划是研究两个遥远环境中的塑料污染——阿拉斯加沿海和南大西洋的圣赫勒拿岛。其他一些与中国的电子制造和回收基地有关的机会也即将出现。
埃文斯计划于7月前往阿拉斯加，与W&M教授和免疫学家帕蒂·兹沃罗合作。
埃文斯说：“有一个非常偏远的地方，有很多塑料被冲进去。”“这是一个独特的研究地点，因为该地区除了塑料之外没有其他污染物，所以我们可以隔离塑料对生态系统的影响。这真的很酷。”
黑尔已经与亚特兰大乔治亚水族馆的同事合作研究鲸鲨，鲸鲨是一种滤食性动物，它们摄取大量的水来收集浮游生物和小鱼，在今天的海洋中，不经意间还会有漂浮的塑料碎片。
“如果鲸鲨正在吃微塑料，”黑尔说，“一个确定的方法就是看它们的粪便。正如你所料，这不是世界上最容易的事情，尤其是当你面对的是一个机会主义出现的远洋物种时。”
为了克服这一挑战，黑尔和他的水族馆同事们希望不仅在大自然中收集粪便，而且在一个更容易接近的地方收集粪便——水族馆里的鲸鲨对的水箱。这样做还有一个额外的好处——有机会进一步检验黑尔的观点，即海洋微塑料不一定是人类健康的最大问题。“如果你担心污染物的毒性影响，”黑尔说，“它可能会发生在污染水平最高的地方。当他们制造塑料时，添加剂的浓度高达重量的10%——与微塑料中的含量相比，这是一个可笑的高数字，微塑料的含量是百万分之低。”
他说，重点并不是鲸鲨或其他生物摄入海洋中的微塑料就不会受到不良影响。这是因为在丙烯酸壁水族馆里的鲸鲨可能比它们的野生表亲暴露在浓度更高的阻燃剂中——就像人们可能从家庭灰尘中的微塑料中摄入了浓度更高的阻燃剂而不是吃可能积聚了这些物质的海鲜。拉瓜迪亚目前正在与辛辛那提大学和美国国立卫生研究院合作，分析家用粉尘中遗留的和新兴的阻燃剂。
作为一个现实主义者，黑尔认识到人类不会很快停止使用塑料。自1975年以来，全球塑料产量增长了600%以上，预计到2025年，进入世界海洋的塑料量将增加10倍。但他确实认为我们可以采取一些措施来尽量减少它们对环境的影响。
“我们必须重新思考如何制造、再利用和处理这些材料，”黑尔说。更好地了解微塑料及其添加剂对环境的影响也是关键。
黑尔说：“当我刚开始工作的时候，人们认为海滩上的塑料只是坐在那里，如果它们碎成碎片，我们就不用再担心了。我们认为塑料很简单。但现在我们意识到事实并非如此。“公众的关注，”埃文斯补充说，“通常集中在可见的塑料上——比如缠在乌龟身上的六块腹肌环——但微塑料可能更有害。”
海尔说，微塑料比大塑料片具有更大的表面积和环境反应性，而且易于运输。
“它们的体积小，可以被从鲸鱼到人类等多种生物摄入。所以对我们来说，研究水如何影响微塑料的运输和生物利用度是一件很自然的事情。这是我们前进的主要目标之一。”
