輪蟲每天在鄱陽湖制造的納米塑膠顆粒總數：1 後面跟著 16 個零。
隨著塑膠制品在生活中的使用變得越來越廣泛，我們環境中的塑膠顆粒也變得越來越多。它們無處不在，從北極到南極，從土壤到河流，從地面到雲端，甚至存在於我們日常呼吸的空氣中。
輪蟲（圖片來源：Juan Carlos Fonseca Mata, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons）
這些肉眼不可見的塑膠被分為兩類，尺寸在 1 微米到 5 毫米之間的是微塑膠（microplastic），尺寸小於 1 微米的則是納米塑膠（nanoplastic）。越來越多研究已經表明，納米塑膠會損害人體各個器官和系統的功能。
微塑膠和納米塑膠來源於塑膠制品的降解。未被回收的塑膠垃圾可能進入河流和海洋，被帶往世界各地。歷經幾十上百年，機械作用、光化學等會將這種長鏈聚合物材料分解成小塊。同時，生物的作用也加速了這個過程。
2018 年的一項研究顯示，南極磷蝦（Euphausia superba）能攝入微塑膠，並用大顎（mandible，磷蝦的咀嚼器）將其磨成納米塑膠。
南極磷蝦（圖片來源：Yale Peabody Museum, CC0, via Wikimedia Commons）
美國麻省大學的邢寶山教授長年從事微塑膠相關研究，看完這篇論文的他意識到，既然南極磷蝦這種生活在遙遠極地的生物能「分解」微塑膠，那麽，在我們日常生活的範圍內，是否也廣泛存在能產生同樣效果的生物，進而對環境中納米塑膠的含量造成影響呢？於是，他和中國海洋大學的趙建教授合作，開始研究這個問題。
他們選擇了輪蟲作為研究物件。這是一種廣泛分布於全球地表水的常見浮遊動物，大多數體長不超過 0.5 毫米。以中國最大的淡水湖——鄱陽湖為例，每升湖水中就有超過 900 只輪蟲。而且，與南極磷蝦一樣，它們擁有一種獨特的咀嚼器，透過機械作用將攝入的藻類研磨成小塊。
研究人員觀察了褶皺臂尾輪蟲（Brachionus plicatilis）和萼花臂尾輪蟲（B. calyciflorus）兩種輪蟲，它們平時分別生活在海洋和淡水中。研究人員發現，這些輪蟲都能大量攝入小於 10 微米的塑膠，這與它們日常食物的尺寸相似。它們偶爾也會吃些 20 微米大的塑膠，不過再大就吃不下了。
輪蟲攝入的微塑膠（綠色小球）和研磨產生的納米塑膠（綠色小點）。圖片來源：原論文
研究人員在顯微鏡下觀察到，輪蟲吃下微塑膠後，消化道中出現了許多尺寸不一的塑膠顆粒，其中納米級塑膠顆粒的數量遠多於微米級。原本提供給輪蟲的光滑、球形的微塑膠，經過一番消化，表面變得粗糙不堪，像是被啃過一樣。
可見，輪蟲咀嚼器中的齒狀結構透過研磨，從微塑膠表面一點點「摳」下了這些塑膠碎片。最後，碎片化的微塑膠會從輪蟲體內排出，回到水中。
浮遊生物影響全球
我們所說的「塑膠」，其實是一類高分子聚合物的總稱。我們日常生活中最常見的是聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚對苯二甲酸乙二酯（PET）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）。它們的組成單元不同，硬度、拉伸強度、光反應性和生物反應性等各不相同。
不同塑膠類別及特性。圖片來源：原論文
在這項研究中，研究人員發現，輪蟲既能攝入和破碎硬度較低的 PE 塑膠，也能有效地從硬度較高的 PS 塑膠上磨損出納米塑膠顆粒。這說明輪蟲對不同類別微塑膠的「消化」具有普遍性。
更重要的是，研究人員還從山東青島的書院水庫、白沙河、大沽河和膠州灣等地采集了不同物種的輪蟲樣本，結果，所有采樣點的輪蟲體內均檢測到了尺寸在 3～30 微米的微塑膠。可見，即便是自然環境，在沒有研究人員「投餵」微塑膠的情況下，這種現象也是普遍存在的。
因此，輪蟲很可能在全世界微塑膠和納米塑膠的分布中扮演著重要角色，事實也確實如此。研究人員發現，在全世界範圍內，尤其是東亞和歐洲，微塑膠豐度較高的區域恰恰也是輪蟲最多的區域，二者間存在高度的地理重疊。
輪蟲的全球分布（左圖）和微塑膠的全球分布（右圖）。圖片來源：原論文
實際情況究竟有多可怕
為了讓人們對這種影響有更具象的感知，研究人員以鄱陽湖作為案例進行說明。鄱陽湖面積約 3690 平方千米，文獻表明，平均每升鄱陽湖水中約含 20.2 個直徑在 50～500 微米的微塑膠。
假設所有輪蟲都生活在不超過 5 米深的湖水，按照本次研究的數據，將輪蟲放入含微塑膠的水體4小時後，平均每個微塑膠顆粒會生成 131 個納米塑膠顆粒，那麽，一天下來，全鄱陽湖的輪蟲一共能產生1.33億億（1.33×10^16）個納米塑膠顆粒。
然而，這只是計算結果，實際數量可能還會更高。一方面，受實驗條件限制，研究人員只能檢測直徑大於 0.6 微米的納米塑膠，因此，一顆微塑膠能被輪蟲磨損生成多少更小的納米塑膠，我們並不知道。但很明確，實際生成的納米塑膠顆粒必然遠高於實驗測得的數據。
輪蟲將「消化」過後的微塑膠從體內排出。圖片來源：原論文
第二，文獻中只報道了鄱陽湖中尺寸範圍為 50～500 微米的微塑膠，而輪蟲攝入的主要是尺寸更小的微塑膠。雖然尚不知道鄱陽湖中直徑小於 50 微米的微塑膠濃度幾何，但研究人員估計，它一定會比大尺寸微塑膠的豐度高得多。因此，輪蟲生存環境中的實際微塑膠顆粒數量也高於估算時所用的數值。
第三，實驗條件與自然條件不同。實驗過程中，研究人員在每升水中放入了 930 萬個初始微塑膠顆粒，卻只有 2 萬只輪蟲；而文獻中，平均每升鄱陽湖水的微塑膠含量為 20.2 個，輪蟲數量卻有 909 只。因此，鄱陽湖中的輪蟲能更充分地攝入和消化湖水中的微塑膠，每顆微塑膠也將產生超過 131 顆納米塑膠。
此外，研究人員只測試了「新鮮」微塑膠和短暫暴露於模擬陽光 12 小時的微塑膠。但自然界中的微塑膠往往經歷了長年的風吹日曬，這會讓它們的形態、化學性質等發生變化，變得更脆弱。
實驗已經證明，輪蟲攝入光老化的微塑膠會比攝入原始微塑膠時產生更多塑膠碎片。而大多數輪蟲都生活在透光的水域，所攝入微塑膠的日照時長遠多於實驗條件，結果必然更可怕。
最後，鄱陽湖只是一個案例，其實地球上許多地表水體中微塑膠和輪蟲的含量都遠高於鄱陽湖。例如，文獻表明，每升黃河水中約有 500 顆微塑膠，而在印度阿蒂亞爾河（Adyar Creek）的河口，每升河水中約有 10,133 只輪蟲。因此，我們可能遠遠低估了生物在這場全球納米塑膠「瘟疫」中發揮的作用。
