20年前，“微塑料”一词第一次在出版物中现身；20年后的现在，我们在本文中回顾人类对微塑料认识的发展历程，进一步明确微塑料的定义，并思考微塑料防治的前景。
微塑料的来源多种多样，包括轮胎、纺织品、化妆品、油漆和各种大型物件的碎片。微塑料广泛分布在整个自然环境中，并且有证据表明它对各种层面的生物组织都有危害。微塑料普遍存在于食品和饮料中，并在人体的各个部位中都有发现，且其产生负面影响的证据不断涌现。据预测，到2040年，微塑料导致的环境污染可能会翻一番，并且会造成更大范围的危害。公众对微塑料的忧虑与日俱增，国际谈判正在考虑采取各种措施来解决微塑料污染问题。我们现在需要的是证明潜在解决方案的确有效的清晰证据，从而解决微塑料问题，并尽可能减少产生意外后果的风险。
微塑料研究的起源及微塑料的定义
报告环境中存在大量塑料碎片的文章最早可以追溯到20世纪60年代。在20世纪70年代，以海洋浮游生物和漂浮生物群落为对象的采样结果显示，在大西洋东部的北海、萨尔加索海、大西洋西北部等地的拖网中存在小塑料碎片和纤维。微塑料一词在2004年的一篇论文中首次现身，用于指称塑料碎片产生的微小颗粒（直径约20微米）。如今，我们把这篇论文看作微塑料研究领域的开端。这篇论文的主要结论是，包括丙烯酸、聚胺（尼龙）、聚丙烯、聚酯、聚乙烯和聚苯乙烯在内的各种常见塑料小碎片，广泛存在于英国附近的沿海环境中，而且，自20世纪60年代以来，这些塑料碎片在海洋中的浓度显著增加。
现在普遍把微塑料定义为直径小于等于5毫米的固体塑料颗粒，由高分子聚合物和功能性添加剂以及其他或有意或无意添加的化学物质构成。微塑料的尺寸定义没有遵循国际单位制，它起源于美国国家大气和海洋局（NOAA）主持的早期政策会议。这个会议提出了5毫米的微塑料尺寸上限，因为有证据表明，生物体能轻易摄入的颗粒尺寸上限就是5毫米，并且人们愈发担心微塑料还会进一步提高那些已知有害的更大物件造成更严重危害的风险。随后，欧盟在其《海洋战略框架指令》（MSFD）中采纳了这个5毫米的微塑料尺寸上限。至于微塑料的尺寸下限，在大多数研究中通常受到研究方法的限制，即从技术能力而言，指的是我们能从复杂的环境混合物中分离并识别出的颗粒最小尺寸。在1微米尺寸之下，我们就进入了纳米尺度，虽然几乎可以肯定环境中已经积聚了大量纳米尺寸的塑料颗粒，但对现在的技术手段来说，它们实在是太小，人类无法从环境样品中识别出这样的个体。
我们现在还根据微塑料的源头描述了其子类别，并且使用了“原生”和“次生”微塑料等术语，但就目前的情况而言，大家对这些术语的使用并不一致。这在因磨损而产生的颗粒和纤维上体现得尤为明显，有多篇论文认为这些是原生微塑料，剩下的则认为它们是次生微塑料。为了最大程度减少新立法中潜在的模糊性，我们提出了一个通用的定义方案（图1）。这个方案整合了最近的几大微塑料来源，进而推演出三类原生微塑料（原件生产尺寸小于等于5毫米）和三类次生微塑料（原件生产尺寸大于5毫米），不论微塑料成因是使用过程中的磨损，还是废物管理过程或环境本身。在政策文本中，还存在一些内涵与原生微塑料和次生微塑料相近的术语。例如，《联合国塑料污染条约》中使用了“有意添加的微塑料”和“无意”释放或降解产生的微塑料等说法（图1）。
图1 微塑料分类和来源
（A）根据来源与大小分类微塑料的方案以及相应的干预措施。（B到E）不同类型微塑料的图像：化妆品中的塑料微球，这是一种原生微塑料（B）；汽车轮胎磨损产生的颗粒（C）；纺织物释放的纤维（D），（C）和（D）两种微塑料都是磨损产生的次生微塑料；环境中的碎片产生的微塑料（E）。（E）图中的比例尺展示了国际单位制中对毫米的定义以及美国和欧盟政策制定者采纳的微塑料大小定义
微塑料的来源、运输、分布和环境浓度
在过去的20年里，有数百篇论文的研究对象为微塑料的环境积累，具体来说，涉及的环境包括海岸线、深海、水柱和海冰，以及各种生物类群的生物（从食物链顶部的无脊椎动物到顶端的捕食者）。最近，我们甚至在江河、湖泊、溪流、土壤、珠穆朗玛峰峰顶附近区域，乃至大气层中都发现了微塑料。总之，现在已经很清楚，微塑料污染了全球范围内的多种环境（图2C）。最早的相关研究确定了微塑料的几个关键来源，包括纺织纤维（图1D）、化妆清洁产品（图1B）、预生产塑料颗粒的溢出物（基于尺寸上限5毫米的微塑料定义）和较大物品的碎片，油漆、轮胎磨损（图1C）、建筑和预生产工业制品等来源也已囊括在内。环境中较大物品的碎裂似乎是最大的微塑料来源，但其实所有来源背后的驱动因素都是人类活动。最近这些年涌现的新微塑料来源包括农业中使用的塑料包衣肥料和覆盖膜、海事部门使用的绳索和渔网的降解、机械回收和体育场地的填充物。
图2 导致微塑料在环境中累积的来源和途径
（A）人类活动产生了6种微塑料的关键来源；（B）每一种来源对海洋环境的相对影响；（C）每一种来源在各种环境分区中的数量。需要特别注意的是，由于取样方法和计数方法不同，如要作各种环境分区间微塑料数量的对比，务必谨慎
在使用期间，塑料制品的耐用性是一个重要标准，但在使用寿命结束后，塑料的抗降解性就成了它在废料流和环境中积聚的原因。物理降解和生物降解都受塑料材质及其接收环境影响；如果塑料制品暴露于紫外光、高热、高湿和有氧环境中，其化学变质速度普遍会加快，若再加上风或波浪等因素，就能导致塑料制品碎裂。然而，在塑料制品发生矿化作用之前，它的分子量需要大幅降低。我们目前还不知道宏观塑料碎裂成微塑料的速度，不知道微塑料碎裂成纳米塑料的程度，也不知道塑料矿化所需的时间。更深入了解这些转化速度对于评估微塑料风险而言极为重要。然而，与塑料在环境中积聚的速度相比，其矿化速度似乎微不足道。因此，有观点认为，除了已焚毁的材料外，人类生产的所有传统塑料仍然以某种形式存在于地球上，因为它们实在太大而无法生物降解。制造具有更高降解率的塑料是这个问题的一种潜在解决方案。然而，一直以来，始终有观点强调这类塑料的不完全降解是微塑料的进一步潜在来源。最近，一个专家组详细评审后得出的结论是，虽然可生物降解塑料可以在非常具体的应用中带来好处——比如在农业或渔业中，或是在闭环系统中——但它们不可能成为垃圾问题或废物管理流泄漏问题的解决方案，并且，如果可生物降解塑料最终进入回收废物流，还会带来额外的风险。
最近的几项研究估算了各种微塑料来源对海洋环境的相对影响（图2A和图2B），其中包括北欧国家的研究和世界自然保护联盟（IUCN）2020年的全球评估结果。这项评估估计，全球每年进入海洋的微塑料总量在80万至300万吨之间。虽然尚未得出宏观塑料的碎片化率，但我们还是把这类塑料每年进入海洋的数量（约760万吨，图2B）作为指标，强调宏观塑料是海洋环境微塑料的重要来源。此外，最近的一份报告表明，每年进入陆地环境的微塑料数量（1000万吨至4000万吨）可能是进入海洋环境的3~ 10倍。随着我们越发了解微塑料的潜在来源，实际观察到的数据与理论预测结果之间出现了明显差异：进入环境的塑料数量似乎远远超过了经验模型的外推结果。一篇主题为“消失的塑料”的文章强调了这种差异。最近的研究主要通过两种方式解决这个问题：一是量化以前被忽视地点的微塑料（如悬浮在水柱中的微塑料）；二是深入调查以更小尺寸碎片（大于等于10微米）形式存在（因而更难发现）的微塑料数量。
微塑料进入环境的方式包括：1.直接释放到空气中，例如纺织品中的纤维、轮胎磨损产生的灰尘；2.顺着道路和污水系统排放到水体中，接着直接进入农业土壤，例如沾染了塑料的污水污泥；3.环境中的塑料碎片引发的间接来源。微塑料一旦进入环境，就会迅速远离其进入点（图2C），因而不受国界的限制，这凸显了在全球层面采取行动的重要性。我们认为，河流是将内陆微塑料源头同海洋环境连接在一起的主要途径。风可以更加精细地重新分配空气中的微塑料。这可能是偏远地区微塑料积聚的主要途径，但我们目前还未充分了解其重要性。在水体环境中，微塑料颗粒通过水流实现运输、沉积、再悬浮，整个过程与天然颗粒并无不同。因此，与能溶解的污染物（因分散在水中而稀释）不同，微塑料颗粒有可能积聚在低能量位置，包括相对偏远的地区，比如深海或北极。虽然我们可以通过对天然颗粒的研究来了解微塑料的运输，但与天然颗粒相比，微塑料形状、大小和密度多样性高得多，结果就是难以将研究天然颗粒得到的结论应用于微塑料颗粒之上。
随着我们逐渐确定了环境微塑料污染的新来源、新途径和新热点区域，越发有必要强调，虽然每项新研究都会影响各种微塑料来源的占比，进而影响其“相对”重要性，但环境中微塑料的“绝对”数量只会增加。例如，轮胎磨损产生的微塑料颗粒对环境中微塑料总量的重要性在2015年左右才出现，但这并没有减少其他来源（如织物纤维等当时已经记录得较为充分的来源）的数量丰度。考虑到微塑料来源极广、途径多样且环境分布广泛，从源头上解决微塑料问题势在必行。预测模型表明，如果现状没有改变，到2040年，微塑料泄漏到环境中的数量可能会增加1.5至2.5倍，这凸显了从源头治理微塑料污染的紧迫性。即便我们现在可以立刻停止新塑料的排放，但由于大型塑料制品已经存在且它们会不断碎片化，微塑料进入环境的数量在可预见的未来仍将继续增加。大方向是明确的：微塑料的环境浓度、生物群和人类暴露在微塑料环境中的程度必然会上升。
微塑料的生态影响和风险
我们认识无脊椎滤食性动物、食底泥动物、食腐动物以及鸟类和鱼类的微塑料生物利用度已经有一段时间了。微塑料生物利用度很重要，因为塑料具有吸附、运输、释放化学物质的潜力，同时这种颗粒本身还具有潜在毒性。已有诸多关于自然生物种群摄入微塑料以及微塑料可能沿食物链转移（图3）的报告，这些都是微塑料在多个生态系统中积聚的证据。微塑料类型和生物摄入量之间的关系是多方面的。随着塑料碎片越变越小，它们极大的绝对数量导致微塑料对各种生物（从食物链底部的无脊椎动物到顶端的捕食者）的可利用度上升（图3），其中必然会有一些生物误将这些颗粒当作食物。微塑料在大小、形状、颜色和化学成分上的多样性，以及在微生物表面上的定植现象，会影响它的生物利用度以及潜在的不利影响。
图3 根据大小和主要来源确定的塑料、微塑料生物利用度
随着塑料制品破碎成越来越小的碎片，能接触它们的生物越来越多（图中越下方的生物，数量越多），沿着食物链转移的可能性也越来越高（沿着图中对角线方向的箭头）
我们已经在至少1300种水生和陆生物种中检测到微塑料，其中包括鱼类、哺乳动物、鸟类和昆虫（图3）。微塑料对各个层面上的生物组织（从亚细胞水平到整个食物网的稳定性）都有很明显的影响。摄入微塑料可导致物理伤害，如食物稀释、胃肠道阻塞或内部磨损；还会导致化学伤害，因为微塑料表面会渗出有毒添加剂或吸附的污染物，其中包括会干扰内分泌的化学物质。人体吸收最小颗粒的微塑料可能导致染色体易位。我们认为，在这个过程中，微塑料表面积是衡量其危害大小的关键标准。微塑料对各类生物体的具体影响差异很大，当然也与生物体摄入微塑料的类型和数量有关，但实验室实验已经证实，微塑料会影响与生态直接相关的诸多现象，包括生物生长减缓、生存困难和繁殖减少。颗粒和化学物质在自然条件下是否会产生影响很大程度上取决于环境，但微塑料在相关环境浓度下的影响已经得到证实。
认识微塑料对环境的影响已成为一个相当紧迫的问题，我们越发需要在风险评估中量化其影响。由于化学成分变化、使用时间增加和环境风化影响，微塑料具有复杂、异质的特点，因此，科学界在制定微塑料测试和评估策略方面面临着巨大挑战。在相对高浓度下测试单分散塑料的初步实验室研究提供了认识微塑料及其污染环境机制的有价值结论。在评估微塑料风险时，我们重点考虑了实验室实验与现实世界环境条件之间的差异，例如某些聚合物和物种在这两类环境中可能存在过度代表的问题，同时还强调了在真实环境浓度下进行实验的重要性。研究人员现在越来越强调详细的微塑料颗粒特征以及相关控制，同时也考虑颗粒大小和化学成分方面的环境相关性。这类需求推动了微塑料颗粒定义的发展（图1）并促使我们认识到微塑料环境转变的重要性。尽管取得了一些进展，但在数据可比性和我们对微塑料效应背后机制的理解方面仍然存在难点。另外，我们研究的微塑料类型和物种之间存在明显的不平衡现象，例如：最常把蚯蚓用在陆地测试上，所有微塑料毒性评估中有62%针对的是聚苯乙烯或聚乙烯颗粒。
2020年引入了一种新的定量工具来评估微塑料研究的有效性，并揭示了与监管风险评估相关的重大差异。此外，学界还发布了指导方针，以提高微塑料研究的可对比性和可重复性。这些进展标志着我们朝着解决微塑料污染这个复杂问题迈出了一步，同时凸显了全面且符合实际的测试方法的重要性，只有借助这类方法，我们才能更好地了解并减轻微塑料对环境的影响。现在已经发布了针对淡水、海水、沉积物和土壤的质量保证/质量控制（QA/QC）生态风险评估框架，其中一些已在监管背景下使用。与旨在尽可能减少研究中可能存在固有偏差的QA/QC评估工具一起使用，这些可靠的框架能够量化风险措施的作用。应用这些框架的研究证实，在微塑料“热点”位置已经检测到生态风险。随着微塑料颗粒数量的上升，这类风险将变得更加普遍；相关模型预测，如果微塑料对自然环境的污染继续以目前的速度发展，未来100年内就可能会出现大规模的生态风险。
目前，我们对微塑料的了解仍然存在多个关键空白，例如，尚不清楚环境中纳米塑料的浓度是多少，也不清楚我们应该如何测量和测试它们，因此当然也不清楚它们对生物个体和群落的行为和影响。自然界中微塑料和纳米塑料的形成速度也同样不清楚，但相关数据对于我们来说具有相当重要的意义。最后，我们强调，如果在微塑料风险评估一事上，理论知识和观测数据之间仍然存在差异，政策行动也不应停滞，应当在现有证据的基础上，通过采用预防原则来证明其合理性。
认识微塑料对人类健康的风险
微塑料无处不在，在我们喝的水、呼吸的空气和吃的食物中都有发现，包括海鲜、食盐、蜂蜜、糖以及啤酒和茶等饮料。在某些情况下，食物微塑料污染是自然发生的。然而，加工、包装和相关处理会进一步加重微塑料污染。各类相关报告中的微塑料浓度差异很大，直接影响到全球人类个体暴露在微塑料中的程度。量化方法也各不相同，因而只在评估中引入不确定性。此外，有关陆生动物产品、谷物、杂粮、水果、蔬菜、部分饮料、香料、调味品、婴儿食品、食用油和脂质中微塑料情况的数据有限。虽然现在可以肯定，人类也会像其他生物那样接触微塑料——这点或许没有什么好惊讶的——但在某些情况下，我们严重高估了接触微塑料的数量，例如每周摄入一张信用卡的重量。
在过去几年中，有很多关于微塑料在各种人体组织、器官和体液中的报道。另外，我们在人体血液、胎盘、肝脏和肾脏中都检测到了微塑料，这表明微塑料有能力在人体中穿行。微塑料也通过粪便、尿液和呼吸从体内排出。人体清除微塑料的效率因粒子特性和个体状况、行为而变化，例如：与不吸烟者相比，吸烟者肺部的微塑料浓度更高。通过动物研究——特别是对啮齿动物的研究——我们已经初步了解了微塑料是如何在体内运输的，以及它们的累积和消除过程。从体外到体内的定量外推法（QIVIVE）和药物代谢动力学（PBK）模型有助于我们了解人体是怎么吸收、转移、代谢、排泄微塑料的。要想将实验室发现转化为对微塑料影响人类健康风险的预测，这些知识至关重要。这些方法也可能受到了最近关于微塑料与各种疾病（包括心血管疾病在内）之间可能存在关联的报告的影响。
微塑料的毒理学评估包括量化人体暴露在微塑料环境中的程度以及评估潜在的健康影响。微塑料的毒理学相关剂量指标（TRMs）就是为了做到这点而提出的。这些指标考虑了微塑料的浓度、大小、形状，聚合物特性和塑料相关化学品的组成。对微塑料来说，重要的TRMs是颗粒体积、表面积或比表面积，这些因素都会影响微生物与生物系统的相互作用。而且，我们已经证明，颗粒的大小和形状会影响微塑料在人体内的生物利用度和生物可接触性。
流行病学效应评估需要评估各种生物反应，如炎症、氧化应激、免疫反应和遗传毒性。这些反应受微塑料的生理-化学特性影响，通常取决于计量，纳米塑料或微塑料对人体细胞或组织的影响已经在体外得到证实。然而，这些实验室实验通常使用相对高浓度的颗粒，它们的数量和类型可能与人类目前实际经常接触的不太一样。因此，很难将实验结果转化为体内效应，特别是长期慢性接触的结果——而这可能是最符合人体接触微塑料场景的。另一个挑战在于“生物日冕”的复杂性和可变性。所谓“生物日冕”，指的是一层蛋白质、脂质或多糖这样的分子，它们会在微塑料与生物流体接触时黏附在微塑料表面。生物日冕可能包含毒素或抗原，并可能极大地改变微塑料颗粒的物理和化学性质，包括它们的有效尺寸、电荷、疏水性，以及由此产生的生物相互作用。
目前，我们对人类接触微塑料进行风险评估的能力有限，因为这类评估是碎片化的、不完整的。不过，现在已经出现了可以相对完整地评估风险的工具、框架和策略，并且，我们也在努力获取必要的人体接触微塑料的数据和相关影响信息。因此，我们预计在未来5到10年中，各种微塑料对人类健康的具体影响将更加明确。与此同时，有明确的证据表明，公众越来越关注微塑料的潜在影响以及它对更广泛的人类健康和社会正义的影响。因为微塑料难以彻底降解而且一旦进入环境就几乎不可能清除，所以我们应该不断提高对预防措施的重视程度。
方法论进展
我们在不断深入了解微塑料分类、浓度和影响的同时，探测微塑料方面也取得了进展。最早，我们从沉积物中分离微塑料的方法是使用氯化钠或氯化锌溶液基于密度完成分离。我们应用酸碱消化法从富含有机物的基质（包括生物群和污水污泥）中分离微塑料，此外还有最近发展的不那么激进的酶促方法和芬顿试剂。同时，我们还意识到在收集和处理样品过程中可能会造成潜在的污染或数据偏差，这促使我们采取质量控制和保证措施。要想得到可靠的风险评估结果，这些措施至关重要。例如，早期的海水取样使用333微米网，但最近使用更小孔径取样网后，过滤发现的微塑料比最初估计的要多得多，甚至发现了纳米塑料。根据现在的结果，实验分析的微塑料颗粒越小，量化结果就可以越准确。例如，最近的研究表明，5千克涤纶衣物可以释放多达600万根微纤维（纤维直径大于等于5微米），大约是使用25微米过滤网得到的估计结果的10倍。
长期以来，我们一直使用傅里叶变换红外（FTIR）光谱鉴定聚合物，最近开始使用拉曼光谱，并且已经开放了光谱库和软件，以便处理数据。然而，FTIR并非没有局限性，因为塑料降解后光谱敏锐度会降低，而且难以分辨小颗粒（直径小于20微米）和黑色颗粒。最近，热解-气相色谱-质谱（Py-GC-MS）法已经大大提高了我们探测轮胎磨损产生的微塑料颗粒的能力，这类颗粒由于尺寸小且颜色深而无法通过光谱识别。Py-GC-MS通过质量做量化，并且适用于对于光谱方法来说尺寸太小的颗粒，比如人体内的微塑料颗粒、血液中的微塑料颗粒和纳米塑料。然而，这种方法不能提供数值丰度、微塑料颗粒大小或形状等信息，但这些因素都可能影响毒理学效应。为了使用Py-GC-MS，我们开发了与一系列聚合物（包括生物基塑料和可生物降解塑料）相关的化学标记物。与任何“标记物”一样，使用这些标记物得到的结果表征的是目前的存量。另外，与直接计数不同，应用这种方法得到的结果会受到标记物其他来源的影响。除了提升实验室检测环境样品的能力，使用带有荧光、掺杂金属和带有射电标签的颗粒，也能提高我们对植物和动物在环境相关剂量下吸收微塑料的认识。
近年来，这种多样化的方法极大地推动了微塑料探测领域的发展，越来越多的人呼吁将相关方法和数量单位标准化，以促进比较研究。虽然这显然很重要，但每种方法都有其局限性，而且具体采用哪种研究方法应该以具体的科学问题为指导。Py-GC-MS等新方法可以帮助我们更详细地了解微塑料颗粒和相关化学物质的来龙去脉、行为和影响，但这些方法既昂贵又耗时。而环境监测需要的是快速高通量方法。目前，在微塑料取样和描述事宜上还没有形成通用方法，因而我们必须注意选用的方法要与问题的目标保持一致，并意识到所选方法可能存在的局限性。目前，我们迫切需要根据微塑料具体类型、来源及危害协调各种监测方法，并评估所有可选干预措施的有效性。
作为微塑料污染成因和解决方案的人类决策和行动
以微塑料的来源、生态影响、人类健康影响为主题的科学出版物概述了目前关于微塑料污染的证据，但通常不会分析这些证据的传播和接受情况，也不会分析驱动我们使用塑料的更广泛社会因素。微塑料污染实际上是人类决策和行动的结果，了解这些社会动态是设计有效解决方案的关键。社会诠释会过滤科学证据，政府和行业的决策者对公众的看法及其对选票、声誉和形象的影响很敏感。人文科学、社会科学和行为科学可以在这方面作出重要贡献。
首先，为什么塑料材料和塑料制品会变得如此成功？19世纪，化学家开发出塑料制品，20世纪30年代的作家推测，这些新材料甚至可能减少全球冲突。20世纪50年代，大量轻质耐用消费品进入市场，塑料这种材料在商业上取得了极大的成功。随之而来的文化评论在很大程度上都是积极的，正如电影《毕业生》（The Graduate，1967）所说，如今，塑料在日常生活中无处不在，从日用品、衣服到医疗保健技术。我们生产、使用、处置塑料的过程给环境和社会造成了巨大的外部间接成本。然而，塑料的成功是生产者和消费者的需求和利益融合驱动的结果，这种材料确实造价低廉、使用方便。
与此同时，社会对微塑料的担忧情绪也在上升。虽然公众的风险认知只是对“客观”风险信息的响应，但同时也整合了更多主观的心理和社会因素，如公平、价值观、情感和社会规范。最近，在澳大利亚和美国，公众对海洋中塑料的关注程度甚至都高于对气候变化的关注程度。欧洲人和澳大利亚人认为塑料污染是对人类健康最大的海洋威胁，其次才是化学/石油污染。一项涉及28个欧洲国家的调查显示，88%的受访者表达了对微塑料影响环境的担忧。至于微塑料对人体健康的影响，目前公众的担忧程度还没有超过微塑料对环境的影响，但担忧情绪同样也在迅速上升。自2023年以来，德国消费者已将食品中的微塑料列为他们最关心的健康问题。人类健康和食品风险是特别敏感的社会话题，一些研究的参与者现在表达了对微塑料与特定人类疾病（如癌症）相关的担忧。这种担忧可能会推动公众要求政府采取行动，近期已有调查显示公众强烈支持针对塑料污染的政策措施。总体而言，公众舆论数据表明了对微塑料污染的关注和采取行动的愿望。
那么，我们应该优先考虑哪些行动？与所有“邪恶”问题一样，要想解决微塑料污染问题，单方面的行动是不够的，需要各个群体达成共识并共同努力。迄今为止，许多行动都集中在微塑料污染链下游，是末端解决方案，但越来越多的人认识到，治理微塑料污染需要整治上游和整个系统生命周期的方法，包括减少生产、循环利用等。上游整治措施需要社会实践层面的重大改变，并取决于产业界、劳动力和消费者的经济可行性及社会接受度。公民个人和社区现在正在呼吁采取法律行动，通过诉讼来实现变革。最后，已有研究开始系统评估行为干预的有效性。
一方面，公众和媒体现在相当关注微塑料治理问题；另一方面，涉及微塑料的科学证据仍然存在一些差异和不确定性。在这样的背景下，我们要如何引导决策并就具体行动方案达成共识？预防原则的宗旨就是在存在危害预警的情况下预防危害，特别是考虑到已有证据表明我们在技术、材料或物质创新时可能无法预测长期风险。预防原则还包括公众参与“关于严重危害及其规避手段的决策，以及风险分析过程的所有阶段”。为了让公民公平、有效地参与其中，我们需要了解个人、社区和社会层面上驱动风险感知和支持措施的因素。我们认为，严谨的研究不仅是获取微塑料危害和风险证据的关键，也是获得相关社会政治动态可靠证据的关键，其中包括风险沟通、评估社会和环境影响方面的干预措施。无须多言，这里应用的方法学研究标准和自然科学的相关标准并无不同，包括数据拟合、抽样和分析协议、相关性和因果分析以及为最大程度减少偏差而做的最佳实践调查设计。
解决微塑料问题的监管选项
一系列政策举措在推动监管需求方面发挥了重要作用。例如，为建立良好的海洋环境，欧盟的MSFD将微塑料作为一个需要测量的单独类别。此外，《加州安全饮用水法》（SB-1422）要求测试饮用水中的微塑料并披露结果。最近，在全球范围内，联合国起草的全球协议承认微塑料是塑料污染的一个关键组成部分——其他关键组成部分是塑料材料、塑料产品以及塑料相关化学品。不过，真正的挑战在于如何解决微塑料的诸多来源和扩散途径。
监管、监测直径小于等于5毫米且目的在于添加到产品中的原生微塑料的生产过程（图1）可能是一种相对简单的方式。例如，欧洲经济区（拥有30个成员国）和至少14个国家禁止在化妆品中添加塑料微球。2023年，欧盟相关化学品法规还将这一禁令扩大到全部有意添加微塑料的产品。全球协议草案认为，原生微塑料“有问题但可避免”，未来可能会对“有意添加”到产品中的微塑料的生产、使用、销售、分销、进口或出口实施全球禁令。原生微塑料污染的另一个主要上游来源是用于制造塑料制品的预生产颗粒、粉末和薄片在运输过程中的泄漏。在这方面，国际海事组织根据《国际海运危险货物规则》（IMDG）制定的运输规定和保险公司要求的信息披露可能起到作用，但需要把对象扩大至所有尺寸的预生产塑料材料，而不仅仅是那些直径小于5毫米的。此外，一些利基产品，如塑料五彩纸屑或闪光粉，可能需要专门制定政策措施，因为它们是直接使用的，而不是有意添加到另一个终端产品中。
次生微塑料的监管则更为复杂。除针对氧化降解塑料（美国和欧盟已禁止使用，因为我们已经明确意识到这种塑料会分解为微塑料）的立法外，大多数法规针对的都是生成微塑料后的缓解措施。例如，法国（2020年）立法规定必须使用可以捕获微纤维的洗衣机过滤器，以及可以捕获微塑料的污水处理厂基础设施。然而，如果没有正确清洗过滤器，或者在污水处理过程中产生的含有微塑料的沉淀物随后进入土壤中作为营养物富集，那么这些干预措施就不太可能产生多大正面效益。
越来越多的证据表明，整治微塑料污染上游的途径是最有效的。在这一点上，可以通过基于市场的工具鼓励采取新的方法，例如强制性的设计和性能标准、基于微塑料释放率的生态调节税等。我们已经看到，更好的纱线和纺织品设计可以大幅（80%）减少洗衣过程中以及服装穿着期间的超细纤维释放率。直接用于环境并且难以从环境中去除的产品也值得特别关注。例如，覆盖膜可以保护农作物，但紫外辐射以及其他因素会使它们加速分解成微塑料。此外，像拖网这样的渔具在使用过程中也会产生微塑料，而且这些微塑料会直接释放到环境中。这类农用塑料是联合国粮食及农业组织全球自愿行为准则的关注重点，该准则目前正在修改中，预计于2024年年底通过。另外，我们还必须考虑到条约文本中“无意释放”一词的模糊性：这造成了一个潜在的漏洞，因为轮胎和拖网等产品在使用过程中必然会因磨损而释放微塑料，我们应当将其划分为“有意释放”而非“无意释放”。最近，我们开始重视废物管理过程中产生的微塑料，例如回收处理厂产生的那些。按照全球协议草案，可以根据拟议的塑料生命周期内排放措施解决在使用塑料产品或管理废物流过程中因降解而产生的次生微塑料释放问题（图1）。一些国家建议，可将减少次生微塑料排放纳入旨在解决产品安全性、耐用性、可重复使用性、可再填充性、可修复性和可翻新性等问题的设计、组成和性能措施。协议草案提议，确保产品安全的过程需要严格监管塑料中使用的化学品和重点关注的聚合物，并且首先应该评估与化学品和微塑料关联紧密的“风险”产品。
要想解决环境中宏观塑料分解产生的次生微塑料（图1），最好的方式当然是从根本上减少进入环境的宏观塑料数量，具体措施包括减少生产、改进产品设计、推广非塑料替代品以及改进废物管理。在某些特定地区，彻底清理环境中的宏观塑料应该是有益的。可以把它作为一项长期战略，最大程度减少宏观塑料降解产生的微塑料。然而，也有证据表明，机械清理装置可能会伤害海洋生物，凸显了在正式采用具体措施之前在各种社会背景下独立评估任何潜在干预措施的重要性。
以现有法令为基础，从微塑料进入环境的源头和途径的多样性出发，有必要采取一系列考虑到地区差异、废物管理基础设施差异的措施。《全球塑料条约》要取得成功，关键在于降低塑料制品生产、消费的基线和目标，同时提高与塑料产品及其所含化学品的生命周期有关的安全性、耐用性和必要性标准。此外，我们还必须保证过渡措施公平、公正，比如与非正规部门拾荒者的生计有关的措施。我们认为，要想获取真实可靠的相关证据，需要专门设立一个不受利益冲突影响的《全球塑料条约》科学政策界面。
展望与证据需求
经过二十多年专门针对微塑料的研究，有大量证据表明微塑料已在环境中大量积累；毒理学效应已在生物组织的各个层面得到证实。有证据表明，微塑料对人类健康有潜在影响。同时，社会对微塑料的关注以及政策反应也在上升。
未来，微塑料的环境浓度和生物利用度仍会上升。如果微塑料风险评估相关的认知和数据差距仍然存在，政策行动也无须等待，预防原则证明了其合理性，因此，我们现在就可以而且也应该采取措施减少微塑料排放。禁止非必要塑料产品的生产和使用，更好的产品设计，以及供应链行为的相关变化，为我们解决微塑料问题提供了相当大的希望。不过，如果在实施干预措施时没有做恰当的评估，同时或是没有考虑到相关的社会、技术、地缘背景，那么就有很高的风险产生意想不到的后果。在我们看来，科学在指导解决方案方面的作用与它在识别问题方面的作用一样重要。联合国《塑料污染条约》现在为国际行动奠定了扎实的基础。我们强调，虽然与宏观塑料相关的措施至关重要，但仅靠这些措施不足以解决诸多微塑料来源，必须特别制定针对微塑料污染的法律条款。
资料来源 Science
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本文作者理查德·汤普森（Richard Thompson）是英国普利茅斯大学海洋生物学教授，正是他在2004年率先提出“微塑料”一词；维尼·库蒂尼-琼斯（Winnie Courtene-Jones）是英国普利茅斯大学海洋生物学学者；朱利安·布歇（Julien Boucher）是“地球行动”组织成员；萨宾·保罗（Sabine Pahl）是奥地利维也纳大学学者；凯伦·罗本海默（Karen Raubenheimer）是澳大利亚伍伦贡大学学者；阿尔伯特·科尔曼斯（Albert Koelmans）是荷兰瓦赫宁恩大学学者