從水域「飛進」陸域生態的塑膠微粒污染——蚊子研究

Featured image credit: Current Biology, Wright et al. (altered)

■蚊子的幼蟲(孑孓)是出了名地不挑嘴。當牠們在水窪泥濘中滑行翻滾,透過產生的靜電將細小食物微粒送進口中;不過,散落在環境裡的「塑膠微粒」(microplastics)也會跟著被吃下肚。最新研究顯示,即使當孑孓化為成蟲飛離水域,這些塑膠微粒仍舊黏在牠們的肚子裡,使牠們的捕食者,一起陷入吃下「塑膠微粒」的風險。

撰文|莊宇真

塑膠微粒(microplastics, MPs)是一種在海洋、淡水、陸域生態系發現的特殊污染物;定義是,直徑小於5公厘的塑膠顆粒。不過,在這個簡單的定義下,實際上涵蓋很廣泛,包括:材質為聚丙烯(Polypropylene, PP)、聚乙烯(polyethylene, PE)、聚苯乙烯(Polystyrene, PS)的微粒,以纖維、顆粒、珠子等各種形態進入環境中。塑膠微粒可分為「初級」(primary)與「次級」(secondary)兩類,直接以微粒形態釋放到大自然裡的稱為「初級」,而在環境中經過分解等過程後產生的,則稱為「次級」。塑膠微粒透過家庭廢水在陸域環境中傳遞,河流將塑膠微粒運送到海洋與湖泊中,水域也因此有較高的塑膠微粒污染物濃度[1]。

刻意且直接以塑膠微粒形態加入產品中的,例如:化妝品、個人護理用品、洗衣產品、清潔劑、塗料、石化工業、噴砂材料等。在消費者會選購的產品裡,塑膠微粒大多為有去角質、磨光功能的「柔珠」,有的則具有其他功能,例如:維持產品濃度(厚度)、外觀、穩定性等。此外,歐盟化學總署(European Chemical Agency)也在研究一些以釋放塑膠微粒為功能的特定產品,例如某些使用於農業中的營養顆粒[2]。

以現有的科學證據而言,曝露於塑膠微粒可能引發多種毒性傷害,從進食、生殖功能、攝取的擾亂;能量代謝的干擾;肝臟機能的改變;與其他疏水性有機污染物發生交互作用(可能增強、也可能是相互牴觸)等,且具有生物累積的效果[3]。根據估計,約有2-5%的塑膠最後會進到海洋裡,其中部分是以塑膠微粒的形式。目前認為,雖然被刻意加入商品中的塑膠微粒僅有相對少的部分會進入海洋;然而,這些廢棄物將在內陸的水與土壤中,造成上游污染的問題。因應這個問題,有些國家,包括部分歐盟會員國,已有相應的一些限制使用政策[2]。台灣也在2017年8月3日公告「限制含塑膠微粒之化粧品與個人清潔用品製造、輸入及販賣」,參考美國管制方式,給予業者半年緩衝期,逐步引導國內製造業者調整原料成分,使用對環境友善之替代材質,以減少消費端使用含塑膠微粒之產品[4]。

塑膠微粒已知會被水生生物吃下肚,再透過淡水與海洋中的食物鏈傳遞。不過,至於塑膠微粒是否會在「個體發生」(ontogenic)過程中傳遞,也就是是否會在生命週期中不同階段間(幼蟲-蛹-成蟲)傳遞,則較少有研究。倘若該生物在生命週期不同階段有不同的棲息地,像有些昆蟲在幼蟲階段棲息於淡水水域,成蟲階段則來到陸地上生活,例如:蜉蝣、蜻蜓、蠓、蚊等,再加上這些生物往往是陸生脊椎動物的食物,這些特性提高了塑膠微粒污染從水域進入陸域生態系的可能性[1]。

因此,來自英國University of Reading與Queen’s University Belfast的研究團隊,則以2與15 µm的螢光PS小珠進行實驗,以蚊子為研究對象,希望瞭解塑膠微粒是否會從幼蟲階段進入飛行成蟲的階段。選擇螢光小珠目的在易於偵測物體的所在位置,包括結蛹階段、以及在整個變態(metamorphosis)過程中追蹤。選擇家蚊屬的尖音家蚊(Culex pipiens),則是考量這種蚊子在世界各地皆有分布且棲息地廣泛。蚊子整個生命發展包括四次蛻變的幼蟲期、蛹期、以及最後飛行的成蟲期[1]

研究人員將紅血球大小的螢光黃色與綠色塑膠珠,倒入裝滿水、以及饑餓孑孓的燒杯中。幾天後,研究人員再將幼蟲抓出來。當幼蟲長大,研究人員在牠們的馬氏管(Malpighian tubules,相當於腎臟的器官)中找到發光的塑膠珠,證實塑膠微粒能夠在幼蟲體內逗留,且隨著進入成蟲階段。研究人員進一步發現,當塑膠粒的越微小,就越容易逗留在蚊子體內[5]。

這項研究發現於2018年9月19日刊登於Biology Letters,顯示離開水域的蚊子成蟲,可將幼蟲時期於水中攝取的塑膠微粒,帶入新的棲息地裡。這意味著,縱使是非水生性的捕食者,例如:鳥類、蝙蝠、蜻蜓等,這些會捕捉蚊子為食的生物,皆可能因此這些蚊子生長於污染水域中,而攝取了塑膠微粒。科學家已經瞭解塑膠微粒對許多水中生物的毒性傷害,根據這項研究觀察到的污染物傳播途徑,塑膠微粒的毒性傷害,很可能已進入以此類昆蟲為食的陸生生物中[5]。

 

參考資料:

  1. Al-Jaibachi R, Cuthbert RN, Callaghan A (2018). Up and away: ontogenic transference as a pathway for aerial dispersal of microplastics. Biol Lett, 14(9): 20180479. doi:1098/rsbl.2018.0479
  2. Microplastics. Retrieved from https://echa.europa.eu/hot-topics/microplastics
  3. Anbumani S, Kakkar P (2018). Ecotoxicological effects of microplastics on biota: a review. Environ Sci Pollut Res Int, 25(15):14373-14396. doi: 1007/s11356-018-1999-x
  4. 行政院環保署(民國 106 年 08 月 03 日)。限制含塑膠微粒之化粧品與個人清潔用品製造、輸入及販賣。取自:https://oaout.epa.gov.tw/law/LawContent.aspx?id=GL006976
  5. Tennenhouse E (Sep. 18, 2018). Mosquitoes may be contaminating ecosystems with tiny bits of plastic [Science News]. doi:1126/science.aav4654

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作者:莊宇真,畢業於交通大學科技法律研究所,現任生物醫學倫理領域專任研究助理。人生最樂之事莫過於找到自己的志業,寫作之於我正是如此。為城邦部落格《健康知心》之格主,擔任國內《熟年誌》雜誌醫藥新知特約作者。知識是觸角,讓人掌握世界;健康是財富,讓人享受人生。

 

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