合作作者：
刘建教授（山东大学），
Matthias
C. Rillig
院士（柏林自由大学），
Michael
S. Bank
教授（挪威海洋研究中心），
Peter Fantke
教授（
USEtox Team
），朱冬研究员（中国科学院城市环境研究所）、朱永官院士（中国科学院生态环境研究中心、中国科学院城市环境研究所）
文章链接：
https://doi.org/10.1038/d41586-024-03150-6
引用格式：
Li, C et al., 2024,
What harmful microbes are lurking in the world’s 7 billion tonnes of plastic
waste?
Nature
634, 30-32. doi: 10.1038/d41586-024-03150-6.
印度尼西亚邦卡兰，一名渔民在布满塑料垃圾的海滩上靠岸
近日，应
Nature
邀请，香港理工大学金灵团队联合国内外领域专家发表论文
“What harmful microbes are lurking in the world’s 7 billion tonnes
of plastic waste?”
，评述塑料污染带来的微生物风险，并提出全球风险应对战略
。
2024
年
6
月，全球超过
2000
名志愿者参与了海洋清理行动，在全球范围内的约
80
公里海岸线的海域内打捞出近
40
吨塑料垃圾。尽管全球志愿者们付出了一周的辛勤努力，但打捞起的
40
吨垃圾对于每年全球产生塑料垃圾而言仍然只是杯水车薪
——
每年约有
4
亿吨的塑料垃圾产生，相当于地球上所有成年人的总重量。
世界各地制定了各种措施应对塑料污染。例如，东盟在
2019
年制定了减少海洋垃圾的行动框架，欧洲自
2021
年起实施了欧洲塑料公约，集合了
15
个国家政府及
82
家企业致力于塑料的减量、重复利用和回收。此外，目前各国通过联合国塑料污染政府间谈判委员会商讨的
“
全球塑料公约
”
预计将在今年年底前最终敲定。
然而，塑料污染相关的微生物风险经常被忽视。塑料在环境中为微生物提供了一个新的生态位，被称为
“
塑料际
”
。研究表明，塑料际是致病菌和耐药基因等有害微生物和基因的移动储库，可能对生物和人类带来健康风险，但目前对此风险的了解和重视仍不足。本文呼吁全球各界共同努力，阐明塑料际微生物如何影响生态系统运转，评估其对人类和生态系统的潜在风险，并制定有效的风险应对策略。
全球已产生了超过
70
亿吨的塑料垃圾，其中约
80%
已经堆积在地球上。然而塑料垃圾排放量仍在攀升，且其降解缓慢，意味着塑料际是一个面积庞大并且在迅速扩张的微生物生境。多数微生物倾向于附着在固体表面生长，而且塑料际的有机微环境也可为微生物提供碳源和其他营养元素，尤其是在海洋等营养元素匮乏的环境中。
据估计，一平方厘米的海洋塑料碎片上可容纳超过
8
万个硅藻，
1
克塑料上的微生物量比
1
立方米海水中微生物量还可高一个数量级
。
这些塑料际中的微生物可能对生态系统中的元素循环产生影响，研究表明塑料际是温室气体排放的热区。塑料际还是多种植物、动物和人类病原体的温床。例如，通常在公海中较为少见的一些弧菌在北大西洋中部的塑料碎片中被广泛检出，这些弧菌可能会使得海洋生物（包括鱼类、贝类和珊瑚）患病。微生物耐药基因在塑料际中的丰度也通常比自然环境更高。病毒在塑料际中能够存活更长时间并且具有更强的传染性。有害藻类如拟菱形藻（
Pseudo-nitzschia
）已被证明能在塑料际中滋生，这种藻类能够产生强神经毒素多莫酸，导致贝类中毒。
塑料碎片可通过多种途径进入生态系统和食物链。例如，小麦和生菜等作物可以直接吸收亚微米级的塑料颗粒，并将其从根部运输到茎部。几十微米以上的塑料颗粒已经在人体的各种组织中被发现，如颈动脉、肺组织、结肠组织以及粪便中。厘米级别的碎片也容易被鱼类、海龟、鸟类和陆地食草动物摄入体内。富集了各种有害微生物和基因的塑料碎片进入生物体和食物链将对生态安全和人类健康产生威胁。
塑料碎片及其携带的微生物可通过垃圾贸易以及在环境中通过河流、风等形式进行远距离传播，这可能会改变微生物物种的自然分布格局，促进病原体和抗生素耐药性的传播与蔓延，从而可能扰动生态系统稳态并对生物和人类健康造成风险。
塑料垃圾遍布地球各个角落，喜马拉雅山也未能幸免
为应对塑料污染带来的微生物风险，本文提出以下
6
项具体行动措施。
量化影响
未来研究需要量化塑料际微生物组对生态系统的影响，对其潜在风险进行评估和预测。
研究人员应建立跨学科合作，结合野外监测、实验室模拟以及模型预测等手段进行综合分析。统一采样流程和实验方法对于全球合作阐明塑料际中复杂的基因、物种和代谢模式至关重要。现有的一些项目和组织，如全球微塑料行动（
Global Microplastics Initiative
）、海洋清理项目（
Ocean
Cleanup
）、
5 Gyres
研究所以及联合国全球河口监测计划，应该在地方、区域和全球层面上建立标准和协议。同时，样本和数据共享也将有助于加速研究进程。在垃圾清理活动中，可以按照统一的方法收集塑料样本和污染数据并公开共享。
未来需要确定塑料际相关的致病菌、耐药菌等有害微生物的全球分布情况，并量化塑料际微生物对生态系统中元素循环等生态过程的影响，例如温室气体的排放。此外，研究还应追踪塑料垃圾携带微生物进行的跨生态系统、跨区域以及跨国家的传播路径及归趋，例如揭示其从垃圾填埋场到河流和海洋，或从塑料废物出口国到进口国的传输动态。
塑料携带的微生物可能会威胁动物的健康，远在阿拉斯加的科迪亚克熊也被殃及
重新定义塑料污染
目前，
与塑料污染相关的风险评估大多关注于塑料的物理和化学特性
——
包括大小、形状、聚合物类型及添加剂等。例如，大块塑料可能会缠绕海龟和海豹；较小的碎片则可能堵塞鱼类或海鸟的消化系统。此外，塑料中的有害化学物质，如双酚
A
和邻苯二甲酸酯，从塑料中渗出会对生物产生负面影响。
现在必须将塑料污染的微生物风险纳入其风险评估体系中。
重塑风险评估框架后，以下
4
类研究需要被优先进行：
1)
识别风险热点
。农田、城市河流和沿海等区域是塑料垃圾的主要源与汇，与人类和食品安全密切相关，需要优先进行塑料污染整体风险评估。
2)
保护脆弱地区
。水产养殖区、野生渔场、自然保护区、野生动物保护区、珊瑚礁和湿地在维持生物多样性、调节气候变化以及提供食物等方面发挥着重要作用，但对污染和微生物入侵的抵抗力较弱。
3)
针对传输节点
。对塑料进行跨系统、远距离传输的关键节点，如河口、港口、污水处理厂以及从事远程运输的船只，也需要进行有针对性的风险评估。
4)
关注食物链
。微塑料已经在从绿叶蔬菜到海鲜等食物中广泛积累，直接威胁到人类健康。
成立专项研究资助
联合国环境规划署（
UNEP
）、全球环境基金（
GEF
）、贝尔蒙特论坛（
Belmont Forum
）以及世界银行等组织应启动相关资助计划，支持大规模的监测和风险评估研究。追踪塑料物质流并评估其健康风险的研究需要对全球南方国家重点关注。因为这里的很多国家通常垃圾处理技术不完善、公共卫生保障条件也较弱，但同时还要应对来自全球北方国家（如德国和英国）的废物出口。地方研究资助机构，如中国国家自然科学基金委（
NSFC
）、美国环境保护署（
EPA
）以及
“
地平线欧洲
”
（
Horizon Europe
），可以建立跨国合作研究项目，资助来自不同地区的科学家合作开展研究。
建立专家委员会
科学政策机构也必须采取行动。例如，联合国环境规划署于
2022
年启动建立的政府间化学品、废物和污染防治科学政策委员会可以设立专门针对塑料污染风险的分支机构，从而集约化地助力于制定研究标准、资助研究项目以及追踪政策相关的成果，弥合相关科学与政策之间的鸿沟。
调整管控策略
环境政策制定和监管机构应优先对科研人员研究确定的高风险区域进行优先管理和控制。此外，减少全球塑料废物贸易至关重要。联合国环境规划署、世界贸易组织、联合国可持续发展目标（
SDGs
）相关组织、巴塞尔公约的全球塑料废物伙伴关系、以及各地方政府需要共同努力继续减少塑料垃圾贸易。各国应制定计划减少一次性塑料的生产和使用，大力研发环境友好的塑料替代品。推动塑料全生命周期管理，从线性经济模式（
take-make-waste
）转向循环经济模式（塑料可以被重复使用、重新设计、回收、堆肥或生物降解）。
保护人群健康
随着联合国全球塑料公约谈判的推进，我们呼吁塑料污染政府间谈判委员会要全面考量塑料污染带来的环境和健康风险，将微生物风险纳入塑料污染的管控目标中。对于高风险人群，需要采取相应的保护措施以减少病原体和抗生素耐药性等有害微生物和基因的暴露风险。环境和卫生部门应扩展现有的食品安全监测体系，将微塑料也纳入监测范围内，并向消费者公布食品的塑料风险水平。对于拾荒者、垃圾填埋场工作人员及塑料废物进出口相关人员，雇主应提供定制的防护装备、工资补助及定期健康检查。
相关科学家或者专委会应建立一个国际非营利论坛，促进塑料污染研究领域的成果交流，推动科学家、政策制定者、私营企业以及公众之间的交流与合作。论坛的建设可参考全球水伙伴（
GWP
）及世界经济论坛（
WEF
）等现有组织。
最后，科学传播者和媒体应及时向公众传达塑料污染风险的最新研究发现以及公众和私营部门可以采取的风险缓解措施。
应对塑料污染的全健康风险需要全球统一战略，联合国塑料公约的谈判可以促进相关具体行动的开展。
第一作者：李长超
，香港理工大学杰出博士后研究员，柏林自由大学访问学者，
2023
年博士毕业于山东大学。研究方向为环境微生物组学、塑料际微生物生态学等。目前发表学术论文三十余篇，其中以第一作者在
Nature
、
The Innovation
、
Environmental Science & Technology
、
Water Research
、
iMeta
等国际权威期刊上发表论文
11
篇。
4
篇一作论文入选
ESI
高被引论文（
top 1%
）
,
论文获得最佳研究论文奖、最受欢迎论文奖等，并被世界卫生组织（
WHO
）官方报告正面征引。担任
Journal of Environmental
Management
期刊编委、
iMeta
期刊青年编委，获评
WILEY
中国开放科学高贡献作者。博士期间曾获得国家奖学金、王文兴院士环境科学奖、山东省优秀毕业生等二十余项荣誉。
ResearchGate:
https://www.researchgate.net/profile/Changchao-Li
通讯作者：金灵
，香港理工大学土木及环境工程学系
&
医疗科技及资讯学系联聘校长青年学者助理教授、香港城市大学海洋污染国家重点实验室成员。主要从事化学污染物与微生物联合效应评估方面的研究，涵盖的环境议题包括空气污染与人体健康、海洋污染与濒危动物健康、病原微生物环境传播、塑料际化学与微生物多样性及其生态健康风险。主持国家自然科学基金和香港研资局项目等
10
项。已在
Nature
、
The Innovation
、
National Science
Review
、
Environmental Science & Technology
等领域顶尖期刊上发表
70
余篇论文。曾担任
Environmental Science &
Technology
城市空气污染与人体健康特刊客座编辑。现任
ACS Environmental
Au
编委、
The Innovation
青年编委。
ResearchGate:
https://www.researchgate.net/profile/Ling-Jin-14
投稿
：
香港理工大学金灵团队
。
投
稿、合作
、转载、进群，请添加小编微信Environmentor2020！环境人Environmentor是环境领
域
最大的学术公号
，拥有
20W+活跃读者
。由于微
信修改了推送规则，请大家将环境人Environmentor加为
星标
，或每次看完后点击页面下端的
“在看”
，这样可以第一时间收到我们每日的推文！
环境人Environmentor现有综合群、
期刊投稿群、基金申请群、留学申请群、各研究领域群等共20余个，欢迎大家加小编微信Environmentor2020，我们会尽快拉您进入对应的群
。
