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塑料在海洋中的可生物降解性综述
发布时间：2021-10-13 14:14
来源： Water Cycle
作者： Water Cycle
近年来，全球塑料年产量与使用量显着增加。大多数塑料难以快速生物降解，进入海洋后会转化成大颗粒塑料或微塑料，被海洋生物摄食或将其缠绕，危害海洋生态系统。微塑料的可生物降解特性取决于其化学成分、海洋中营养物质的可用性、微生物种类和处理时间等。
如图 1 所示，深度 40 米以内的微塑料被生物降解需要数天到数月，40-200米范围内的需要数月至数年，而在更深处的微塑料则需要几个世纪。氧气含量、温度、磷和氮等因素，是微生物生长和海洋微塑料生物降解的重要限制因素。微塑料可能改变海洋中的微生态平衡，海洋中可被微生物摄取的活性氮只占一小部分，包括溶解的有机氮、氨和硝酸盐。一个广泛的共识是氮含量在短时期内是较低的，微藻对于贫营养环境的适应性使得它三十亿年来一直是海洋中的优势物种。有研究发现，微塑料颗粒上的蓝藻比周围海洋环境中的细菌丰度更高。
图1 海洋中的微塑料降解-来自原文
美国国家海洋和大气管理局（NOAA）、美国材料试验协会（ASTM）和国际标准化组织（ISO）发布了用于分析人造材料、塑料、合成材料及其可生物降解性方法。ASTM 和 ISO 标准中也制定了用于海洋环境中的可生物降解性评价的呼吸测定法。在有氧条件下，塑料样品生物降解为二氧化碳的程度最低要求为 60% 至 70%，持续时间有3个月（ASTM D6691-09），6个月（ASTM D7473-12）和24个月（ISO 18830，ISO 19679，ASTM D7991-15）不等。
由于细菌所需的氮在海水中含量有限，使用 ASTM 方法对生物降解速率的估计可能比海洋中实际的高 6000 倍。测试使用的生物降解时间范围也可能是被高估的。因此，在实际情况下，海洋环境中微塑料的生物降解速率可能低于估算值。
此外，微塑料对海洋生态系统有着显著影响。微塑料提供了巨大的表面积，并很快被无机和有机材料覆盖，为海洋环境中的生物膜形成提供碳和营养。目前， 在所有海洋中都发现了微塑料，且同一水域内，微塑料纤维上的微生物与周围微粒上或水中的悬浮微生物明显不同。为此，我们需要对有机负荷以及氮的可利用性进行建模，以防现有海洋微生态平衡被打破，向不利方向发展。
重要结论
氮含量降低后藻类仍可能是主要类群，进而对海洋食物链产生不利影响。今后的研究有必要对可生物降解性的测试方法进行改进，并对有机负荷和氮的可利用性进行建模。
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