從水域「飛進」陸域生態的塑膠微粒污染——蚊子研究
■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：
- 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
- Microplastics. Retrieved from https://echa.europa.eu/hot-topics/microplastics
- 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
- 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
- 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，
