การแพร่กระจายของไมโครพลาสติกในระบบนิเวศทางน้ำต่างๆ ในประเทศจีน

ในฐานะหนึ่งในสิบประเทศชั้นนำของโลกที่ผลิตและบริโภคผลิตภัณฑ์พลาสติก ระบบนิเวศทางน้ำของจีนได้รับผลกระทบอย่างรุนแรงจากไมโครพลาสติก ปัจจุบัน ไมโครพลาสติกถูกตรวจพบอย่างกว้างขวางในมหาสมุทร น้ำจืด และโรงบำบัดน้ำเสีย ไมโครพลาสติกประเภทหลัก ได้แก่ โพลีเอทิลีน (PE) โพลีโพรพีลีน (PP) โพลีสไตรีน (PS) โพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) และโพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET)
สภาพแวดล้อมทางทะเล

จีนเป็นผู้ผลิตพลาสติกรายใหญ่ โดยมีขยะพลาสติกประมาณ 8.82 ล้านตันถูกทิ้งลงสู่มหาสมุทรในแต่ละปี คิดเป็น 27.7% ของขยะพลาสติกทั้งหมดทั่วโลก พื้นที่วิจัยในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่ทะเลเหลือง ทะเลโป๋ไห่ ชายฝั่งตะวันออก และทะเลจีนใต้เป็นหลัก ตารางที่ 1 สรุปการศึกษาที่เกี่ยวข้องบางส่วนเกี่ยวกับความอุดมสมบูรณ์ของไมโครพลาสติกในสภาพแวดล้อมทางทะเลของจีน การวิจัยพบว่าเนื้อหาของไมโครพลาสติกมีความแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละภูมิภาค สำหรับไมโครพลาสติกที่มีขนาดตั้งแต่ 0.33 ถึง 5 มม. ความเข้มข้นของไมโครพลาสติกในทะเลเหลืองคือ 0.09 รายการ/ตารางเมตร ^ 3 ในขณะที่ในทะเลโป๋ไห่อยู่ที่ 0.65 item/m ^ 3 ซึ่งใกล้เคียงกับกิจกรรมของมนุษย์มากขึ้น ดังนั้นขยะพลาสติกเทียมจากกิจกรรมบนบกหรือชายฝั่งอาจเป็นแหล่งที่มาหลักของไมโครพลาสติกในทะเล ความอุดมสมบูรณ์ของไมโครพลาสติกยังขึ้นอยู่กับฤดูกาลด้วย การศึกษาความเข้มข้นของไมโครพลาสติกในสภาพแวดล้อมชายฝั่งของปากแม่น้ำเพิร์ล แสดงให้เห็นว่าปริมาณไมโครพลาสติกโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 295 รายการ/ตารางเมตร ในฤดูแล้ง และ 545 รายการ/ตารางเมตร ในฤดูฝน เนื่องจากขาดวิธีการสุ่มตัวอย่าง การประมวลผล และการวิเคราะห์แบบครบวงจร ในปัจจุบันจึงเป็นเรื่องยากที่จะเปรียบเทียบมลภาวะไมโครพลาสติกในมหาสมุทรต่างๆ ในทางวิทยาศาสตร์

อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว ยิ่งขนาดตาข่ายมีขนาดเล็กลง ความเข้มข้นของไมโครพลาสติกที่ตรวจพบก็จะยิ่งสูงขึ้นตามไปด้วย ไมโครพลาสติกที่มีขนาดอนุภาคขนาดเล็กมักมีสัดส่วนที่มาก ตัวอย่างเช่น ในพื้นที่ชายฝั่งทะเลของปากแม่น้ำเพิร์ล ไมโครพลาสติกประมาณ 53.5-73.9% มีขนาดเล็กกว่า 0.5 มม. ในทะเลจีนใต้ อนุภาคไมโครพลาสติกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.02-0.3 มม. คิดเป็น 92% ของจำนวนที่ตรวจพบทั้งหมด โดยมีความเข้มข้นเฉลี่ย 2.57 × 10 ^ 3 ± 1.77 × 10 ^ 3 รายการ/ลิตร การวิเคราะห์องค์ประกอบไมโครพลาสติกแสดงให้เห็นว่าไมโครพลาสติกประเภทหลักในสภาพแวดล้อมของน้ำทะเลป๋อไห่คือ PE, PP และ PS นอกจากนี้ เมื่อขนาดอนุภาคลดลง ความเข้มข้นเฉลี่ยของไมโครพลาสติกในสภาพแวดล้อมทางทะเลก็จะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ อาจเนื่องมาจากอิทธิพลของคลื่นทะเล เช่น รังสีอัลตราไวโอเลต ทำให้เศษอนุภาคขนาดใหญ่ที่เข้าสู่มหาสมุทรแตกออกเป็นอนุภาคเล็กลงอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นจึงมีไมโครพลาสติกขนาดเล็กอยู่ในมหาสมุทรซึ่งยากต่อการตรวจจับ ซึ่งบ่งชี้ด้วยว่าผลการวิจัยในปัจจุบันไม่สามารถแสดงถึงความเข้มข้นของไมโครพลาสติกในสภาพแวดล้อมจริงอย่างเคร่งครัด และความเข้มข้นในสภาพแวดล้อมจริงอาจสูงกว่า

ตารางที่ 1: การวิจัยเกี่ยวกับมลพิษไมโครพลาสติกในสภาพแวดล้อมทางทะเลของจีน

สภาพแวดล้อมน้ำจืด

ไมโครพลาสติกไม่เพียงแต่แพร่หลายในมหาสมุทรเท่านั้น แต่ยังพบในทะเลสาบ แม่น้ำ และอ่างเก็บน้ำอีกด้วย เนื่องจากการตกตะกอนของไมโครพลาสติกขนาดใหญ่หรือมีความหนาแน่นสูงในระหว่างการขนส่ง การวิจัยเกี่ยวกับไมโครพลาสติกในน้ำจืดจึงมักรวมถึงน้ำผิวดินและตะกอนด้วย ทะเลสาบสามารถใช้เป็นแหล่งรวมไมโครพลาสติกชั่วคราวหรือระยะยาวได้ ในขณะที่แม่น้ำถือเป็นช่องทางสำหรับไมโครพลาสติกที่ลงสู่มหาสมุทร เมื่อเปรียบเทียบกับสภาพแวดล้อมทางน้ำอื่นๆ จีนได้ทำการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับไมโครพลาสติกในระบบน้ำจืด ปัจจุบันลักษณะของไมโครพลาสติกในระบบนิเวศน้ำจืดในประเทศจีนส่วนใหญ่มีขนาดเล็ก (<1 mm) and fibrous, with PP and PE being the most common types of microplastics. In terms of geographical distribution, the research on microplastics in freshwater environment in China is mainly concentrated in the Yangtze River basin, the Pearl River basin and some urban inland waters.

ตารางที่ 2 สรุปการศึกษาที่เกี่ยวข้องบางส่วนเกี่ยวกับความอุดมสมบูรณ์ของไมโครพลาสติกในสภาพแวดล้อมน้ำจืดในประเทศจีน การศึกษาได้ดำเนินการเกี่ยวกับมลภาวะของไมโครพลาสติกในน้ำผิวดินของเมืองหวู่ฮั่น (1.66 × 10 ^ 3~8.93 × 10 ^ 3 รายการ/m ^ 3) และพบว่าความเข้มข้นของไมโครพลาสติกเพิ่มขึ้นใกล้กับใจกลางเมืองมากขึ้น การศึกษาน้ำผิวดิน (1.60 × 10 ^ 3-1.26 × 10 ^ 4 รายการ/m ^ 3) และตะกอน (25.0-300 รายการ/น้ำหนักเปียกกิโลกรัม) ของอ่างเก็บน้ำสามผาพบว่า มลพิษทางน้ำผิวดินในเขตเมืองมีความรุนแรง โดยมีไมโครพลาสติกความหนาแน่นต่ำ (เช่น PP และ PE) เป็นมลพิษหลัก ปริมาณไมโครพลาสติกในตะกอนก้นแม่น้ำในพื้นที่ชนบทค่อนข้างสูงและส่วนใหญ่เป็นไมโครพลาสติกความหนาแน่นสูง เช่น PS พบอนุภาคพลาสติกขนาดเล็กที่มีความเข้มข้นสูงตามแนวชายฝั่งแม่น้ำเพิร์ล (1.99 × 10 ^ 4 รายการ/m ^ 3) และในบริเวณปากแม่น้ำ (8.90 × 10 ^ 3 รายการ/m ^ 3) ในกวางโจว และสวนอุตสาหกรรมหรือ พบศูนย์โลจิสติกส์ในบริเวณใกล้เคียง ซึ่งบ่งชี้ว่ากิจกรรมของมนุษย์อาจเป็นเหตุผลที่สำคัญที่สุดในการเพิ่มมลพิษของอนุภาคพลาสติก

นอกจากนี้ เมื่อเปรียบเทียบความเข้มข้นของไมโครพลาสติกในตะกอนริมทะเลสาบของที่ราบสูง Xizang (8.00-563 รายการ/m ^ 2) และทะเลสาบชิงไห่ (5.00 × 10 ^ -3-7 .58 × 10 ^ -1 รายการ/ตารางเมตร ^ 2) พบว่าแม้ในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของประชากรค่อนข้างต่ำ ทะเลสาบที่อยู่ห่างไกลก็อาจกลายเป็น "จุดร้อน" ของไมโครพลาสติกเนื่องจากการท่องเที่ยวและแม่น้ำที่ไหลเข้า ไมโครพลาสติกมีอยู่ทั่วไปในระบบนิเวศทางน้ำ ไมโครพลาสติกหรือลูกบอลพลาสติกที่มีความหนาแน่นสูงบางชนิดอาจตกตะกอนระหว่างการขนส่งไปตามแม่น้ำ หลังจากเข้าสู่ปากแม่น้ำหรือมหาสมุทร ไมโครพลาสติกจะกระจายตัวลงสู่มหาสมุทรเนื่องจากแรงไฮดรอลิก และถูกเจือจางเนื่องจากปริมาณมหาศาลของมหาสมุทร ดังนั้นปริมาณไมโครพลาสติกในสภาพแวดล้อมน้ำจืดจึงมักจะสูงกว่าในสภาพแวดล้อมทางทะเล เมื่อเปรียบเทียบกับข้อมูลจากภูมิภาคอื่นๆ ของโลก พบว่าปริมาณไมโครพลาสติกที่ตรวจพบในน่านน้ำภายในประเทศของจีนมีปริมาณมากกว่า ในขณะที่ปริมาณไมโครพลาสติกในตะกอนมีความใกล้เคียงกันหรือต่ำกว่าด้วยซ้ำ

ตารางที่ 2: การวิจัยเกี่ยวกับมลพิษไมโครพลาสติกในสิ่งแวดล้อมน้ำจืดในประเทศจีน

โรงบำบัดน้ำเสีย

น้ำเสียจากโรงบำบัดน้ำเสียเป็นหนึ่งในแหล่งที่มาของไมโครพลาสติกที่อาจเข้าสู่สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ ไมโครพลาสติกปฐมภูมิและทุติยภูมิที่ใช้ในชีวิตประจำวันจะถูกส่งไปยังโรงบำบัดน้ำเสียในรูปของน้ำเสียดิบ หลังจากผ่านกระบวนการบำบัดน้ำเสียหลายขั้นตอน แม้ว่าไมโครพลาสติกส่วนใหญ่จะติดอยู่ในตะกอน แต่ไมโครพลาสติกที่เหลือจะถูกปล่อยออกสู่สภาพแวดล้อมทางน้ำตามธรรมชาติ เช่น แม่น้ำและมหาสมุทร ตลอดจนน้ำเสียจากโรงบำบัดน้ำเสีย การศึกษาพบว่าโรงบำบัดน้ำเสียขั้นที่สองขนาดใหญ่ในเมืองกลาสโกว์ ประเทศสกอตแลนด์ ปล่อยอนุภาคไมโครพลาสติกประมาณ 65 ล้านอนุภาคลงสู่น้ำทุกวัน ในจีนแผ่นดินใหญ่ อนุภาคพลาสติกขนาดเล็กโดยเฉลี่ย 209.7 ล้านล้านถูกปล่อยสู่ระบบนิเวศทางน้ำทุกปี ประมาณ 306.9 ตัน ซึ่งมากกว่า 80% มาจากโรงบำบัดน้ำเสีย เมื่อเทียบกับความก้าวหน้าของการวิจัยในระดับนานาชาติ การวิจัยของจีนเกี่ยวกับไมโครพลาสติกในโรงบำบัดน้ำเสียเริ่มต้นได้ค่อนข้างช้า การวิจัยในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่หลายเมืองเป็นหลัก รวมถึงปักกิ่ง อู่ฮั่น และเซียะเหมิน

การวิจัยในเซียะเหมินแสดงให้เห็นว่า 79.3-97.8% ของไมโครพลาสติกสามารถกำจัดออกได้ด้วย WWTP อย่างไรก็ตาม จากการปล่อยน้ำเสียในแต่ละวัน คาดว่าอนุภาคไมโครพลาสติกประมาณ 6.50 × 10 ^ 8 จะถูกปล่อยลงสู่อ่าวเซี่ยเหมินทุกวัน แม้ว่า WWTP จะมีอัตราการกักเก็บไมโครพลาสติกสูง แต่ก็กลายเป็นแหล่งไมโครพลาสติกที่สำคัญในสภาพแวดล้อมทางน้ำธรรมชาติเนื่องจากมีการปล่อยก๊าซปริมาณมหาศาล ไมโครพลาสติกประเภทหลักที่ปล่อยออกมาจากโรงบำบัดน้ำเสีย ได้แก่ PP, PE, PS และ PET ซึ่งสอดคล้องกับไมโครพลาสติกที่พบในสภาพแวดล้อมทางน้ำตามธรรมชาติ นอกจากนี้ อนุภาค เศษเล็กเศษน้อย และเส้นใยยังเป็นรูปร่างหลักของไมโครพลาสติกที่พบใน WWTP ตารางที่ 3 สรุปการศึกษาที่เกี่ยวข้องบางส่วนเกี่ยวกับความอุดมสมบูรณ์ของไมโครพลาสติกในโรงบำบัดน้ำเสียในประเทศจีน ปัจจุบันฐานข้อมูลไมโครพลาสติกที่ปล่อยออกมาจากโรงบำบัดน้ำเสียในประเทศจีนยังไม่ครอบคลุม ความเข้มข้นและคุณสมบัติของมลพิษจากไมโครพลาสติกเป็นหัวข้อวิจัยหลัก แต่ยังขาดเทคโนโลยีในการลดมลพิษจากไมโครพลาสติก

ตารางที่ 3: ไมโครพลาสติกที่ตรวจพบในโรงบำบัดน้ำเสียของจีน