每洗一次牛仔褲，你都在汙染北極：北冰洋已發現藍色牛仔纖維

當你清洗牛仔褲時，微小的纖維會從牛仔褲上脫落然後飄流到環境中。科學家們剛剛發現，北冰洋水域充滿牛仔褲碎片的痕跡。

圖片來源：Pixabay

你或許聽說過，在你洗衣服時，瑜伽褲、彈力襪等合成衣服上的微纖維是如何脫落飄散到環境中的。畢竟，汙水處理廠無法全面剔除它們。微纖維無處不在——從深海到海岸水域再到大西洋表面，科學家們都能發現這些不足 5 毫米長的細小纖維的蹤影。一直以來，科學家和環境學家都期望有機纖維（比如牛仔褲中的棉花）會隨時間的推移溶解在水中，而不是像塑料那樣在環境中積累。

然而，這個期盼或許要落空了。9 月 2 日，多倫多大學的研究團隊在《環境科學與技術快報》（Environmental Science and Technology Letters）上報告，他們在遠離人類的加拿大北部北冰洋中對沉積物進行了採樣，發現其中含有大量長度小於 5 毫米的藍色牛仔褲纖維。「這意味著它們可經過長距離運輸被帶到北冰洋。至於是通過洋流還是空氣，我們還不確定，」文章共同作者、多倫多大學環境科學家 Sam Athey 說道。當然，也有可能兩種方式都有：研究人員曾展示深海洋流如何實現微纖維的遠距離運輸，以及物質顆粒如何隨風從歐洲城市飄到北極地區。

專家們開始關注這些無處不在的纖維。這些藍色牛仔褲纖維學名是「人工改性纖維素」（纖維素是構成棉花等植物的有機化合物。）「它們是『天然的』紡織纖維，」 Athey 解釋道，「由於它們含化學添加劑，我在『天然的』上加了引號。當你穿衣或把衣服掛在衣櫃裡時，它們還會從環境中吸收化學物質。」

雖然所有細小的牛仔纖維都是微纖維，但並不是所有的微纖維都是牛仔纖維，在微纖維這個大家族中還包括多聚物等合成纖維。當然，這些特殊纖維是被槐藍提取物染成藍色的，它使纖維具備了獨特的性質。針對這種特徵，Athey 和她的同事通過拉曼光譜（Raman spectroscopy）分析光與材料的化學鍵如何相互作用，從而將它們與其他物質顆粒區分開。科學家們還用顯微鏡觀察它們來確保發現的人工改性纖維本質上不是多聚酯或尼龍。看一眼下圖，你就會注意到二者之間的區別：藍色牛仔纖維像棉花一樣扭曲著，合成纖維則光滑而統一。

圖片中央是藍色的牛仔褲纖維。圖片來源：Sam Athey/ University of Toronto

研究人員在北極深海、多倫多郊區的淺水湖泊、休倫湖和安大略湖三個主要地點考察了沉積物樣品，發現每千克沉積物乾重所含微纖維的平均數分別為 1,930, 2,490 以及 780。在這些微纖維中，人工改性纖維佔比為 22% 至 51%，而在這些人工改性纖維中，又有 41% 到 57% 為靛藍牛仔微纖維。也就是說，環境中有大量牛仔纖維。「有趣的是我們發現的大部分微纖維是人工改性的，它們甚至擴散到了深海沉積物中。」 Athey 表示，「這表明它們有足夠強的持久性，因而能夠在這些遙遠的地方不斷積累。」

洗牛仔褲的後果

為確保他們對牛仔纖維的檢測是準確的，科學家們各自在實驗室開展了實驗，對三類含棉量超過 99% 的藍牛仔短褲進行了洗滌——舊牛仔褲、新常規牛仔褲以及新的被輕微磨損的牛仔褲（破洞不超過三處，有少許磨損），並分析了洗衣機洗滌牛仔褲後汙水中的纖維數。

與之前類似的研究一致，他們發現與舊牛仔褲相比，新牛仔褲有更多纖維脫落。這個結果合乎情理，因為舊牛仔褲在生產過程中殘留的疏鬆纖維早已脫落完了。研究人員還預期輕微磨損的牛仔褲應有更多纖維掉落。然而奇怪的是，與預期中不同，就脫落的纖維數而言，他們並未發現常規新牛仔褲和輕微磨損的牛仔褲有明顯差異。至於磨損並未造成更多纖維脫落的原因，Athey 認為可能是磨損程度較輕所致，「如果你有一條嚴重磨損的牛仔褲，那麼可能會有更多的纖維脫落。不過也有可能是材料不同的原因。」過去的研究更多集中在合成衣服上，纖維脫落情況與純棉材料不同。不管怎樣，Athey 和她的同事發現了驚人的數字：每洗一條牛仔褲可以釋放 5 萬 6 千根微纖維！

無處不在

為探究如此大量的纖維後續是如何被處理的，研究人員還收集了兩個汙水處理廠的水樣。他們發現在汙水被排放到安大略湖（其他採樣點將汙水排到海洋）之前，微纖維並沒有全部被過濾掉。分析結果再次令他們譁然：僅僅兩個汙水處理廠每天就可以往湖裡排放超過 1 億根靛藍牛仔微纖維。這個數值是根據加拿大居民的洗衣習慣估算的，因為約一半加拿大人每天穿仔褲，平均每穿兩次便洗一次。

實際上，在處理汙水時，汙水廠已經盡其所能地對微纖維進行了分類處理——微纖維被分到固體垃圾的「爛泥沉積物」裡，經處理可變為農民常當化肥使用的「固態生物廢料」。但不幸的是，將微纖維打包進化肥的過程或許為它們進入大海提供了另一個途徑。當化肥在田地裡風乾後，藍色牛仔纖維可能與合成纖維一起隨風飄到海面，並在海洋中沉積下來。已有研究表明微纖維可以飛行幾百裡甚至幾千裡到達北極這樣的原始棲息地。

總之，問題在於汙水處理設施並不能完全過濾微纖維。雖然有 83% 至 99% 的微纖維能被固定，但考慮到汙水的總排放量，即便只有百分之幾的微纖維逃離了汙水處理裝置的利爪，也能形成名副其實的微纖維「湍流」。「問題是，地球上人太多了，」論文共同作者、多倫多大學環境科學家 Miriam Diamond 無奈地說道，「我認為真正令人吃驚的是我們中有多少人穿牛仔褲。我需要澄清一下，這並不是對牛仔褲的控訴，但這的確是人類對環境的影響無處不在的有力證據。」

一旦從汙水處理設施逃離到環境中，這些纖維和它們的同夥微塑料可以肆意遊走到各個角落。今年年初，研究人員發現洋流正在將海洋中的微塑料打造成「深海熱點」。當洋流流動放緩時，顆粒大量下沉，在海底累積。科學家們從地中海海底採樣，在只有 5 釐米深，表面積僅一平方米的採樣區域內發現了 190 萬塊塑料碎片。

然而，微塑料並不是唯一的汙染源。在北極地區，每千克幹沉積物的微纖維數居然高達 2000 條，其中 20% 為靛藍牛仔纖維！不過，這與科學家們的預期倒是相符。隨著對洋流如何將物質運輸到世界各個角落的理解日漸深刻，他們發現遙遠的北方正在變成一個垃圾堆。「北極是次表面洋流的一個終結節點」 研究海洋塑料的專家 Marcus Eriksen 評論道，他領導了非營利組織 5 Gyres 機構推廣塑料汙染的消除，不過他並未參與到這項研究中。Eriksen 表示，洋流如同一條深海傳送帶，將漂浮的碎屑帶到全世界，最終到達北極。他們目前在北極的沉積物中發現了大量微塑料。

入侵食物網

北極汙染情況的麻煩之處在於，不同於溫帶地區，這一地區沒有足夠多的有機碎片來稀釋汙染。「在北極，幾乎沒什麼材料能下沉到水底作為沉積物積累。」 Diamond 表示無奈，「這是意味著什麼的，對吧？」由於沉積物少，海底的生物活動也少：海床上鮮有攝食有機物質的微生物。「如果你周圍沒有足夠的食物，那麼有什麼你就得吃什麼，不能挑食。」她生動地解釋道，「這就引出了下個問題。」那就是：牛仔褲纖維是如何進入北極深海的食物網（food web）的呢？

儘管沒有調查北極動物，多倫多大學的研究人員收集了來自五大湖的彩虹胡瓜魚（rainbow smelt）。他們發現 65% 的魚腸胃中含微纖維，每條魚體內所含纖維數數量高達 63。然而奇怪的是，儘管採樣時魚在沉積物樣品（每千克乾重含超過 700 根微纖維）周圍，他們在一條胡瓜魚體內僅發現了 1 根靛藍牛仔褲纖維。研究人員還不清楚為什麼會有如此大的差異，但他們推測，這或許和胡瓜魚的生活方式有關。「我們在論文中假設這或許受進食策略等行為的影響。」 Athey 表示，「但我們並未深入研究這個問題。」

「雖然我們確實還需更多的研究來完全理解這些影響，我們已具備了足以支撐行動的證據，」 Nicholas Mallos 呼籲。他是海洋保護協會無垃圾海洋計劃的高級主任，他同樣研究微塑料但並未參與這項新研究。例如，我們知道洗衣機上附帶的特殊濾芯可以阻止 90% 的微纖維流進汙水處理廠。從現在起，每臺銷售的洗衣機都要安裝標準的汙水濾芯。「無論是合成材料還是纖維材料」 ，Mallos 補充道，「我們有現成的有效辦法來阻止微纖維汙染進入汙水，並最終滲透到海洋環境中。」

順便多嘴一句，牛仔褲不必洗得太勤。

論文信息：The Widespread Environmental Footprint of Indigo Denim Microfibers from Blue Jeans. Samantha N. Athey, Jennifer K. Adams, Lisa M. Erdle, Liisa M. Jantunen, Paul A. Helm, Sarah A. Finkelstein, and Miriam L. Diamond. Environmental Science & Technology Letters. DOI: 10.1021/acs.estlett.0c00498

分享最新科技資訊，發布前沿學術動態！一切盡在木木西裡~ 服務科研，助力科技！ 關注微信公眾號： 木木西裡（mumuxilinj），更多精彩內容、新聞資訊、乾貨資源等你來看！

特別聲明：本文發布僅僅出於傳播信息需要，並不代表本公共號觀點；如其他媒體、網站或個人從本公眾號轉載使用，請向原作者申請，並自負版權等法律責任。