微塑料幾乎已侵入地球上的每個縫隙

2020-08-10 科技領航人

印度洋的馬爾地夫群島擁有1,192個島嶼。1992年,政府又增加了一個人造垃圾場,每天可以傾倒500噸垃圾。

馬爾地夫群島

在馬爾地夫,有兩個關於島嶼生活的真理:大多數消費品通過進口,大多數廢物是由遊客產生的。馬爾地夫是一個缺乏當地製造業的發展中國家,根據政府統計,單一遊客每天產生的垃圾量幾乎是首都馬累居民的兩倍,是其他200個人口島嶼居民的五倍。因此,這個小島國去年被評為世界第四大人均管理不當廢物生產國。

現在,澳大利亞阿德萊德附近的弗林德斯大學的海洋科學家,為馬爾地夫的垃圾恐怖故事增加了另一個可預測的統計數據:以豐富的海洋生物多樣性而聞名的島嶼鏈,其海灘和近岸水域中微塑料含量也是世界最高水平的地方。

在人口最多的島奈法魯的22個站點上,弗林德斯團隊發現了沙灘沙子和淺珊瑚礁水中高濃度的微塑料。除了龐大的數量,團隊還發現了更令人沮喪的發現。大多數顆粒與珊瑚礁上各種海洋生物消耗的獵物大小相同。

對於支持超過1,100種魚類和929種其他物種(從兩棲類到鯨魚)以及170種海鳥的熱帶海洋生態系統來說,這不是一個好消息。在研究人員收集的71條觸發魚中,所有魚肚都有塑料,平均每條魚有8條塑料纖維。

該研究的資深作者弗林德斯(Flinders)保護生物學家卡倫·伯克·達席爾瓦(Karen Burke Da Silva)表示:「微塑料的尺寸極為重要,因為它們會進入最小的魚類和無脊椎動物中,然後被較大的魚類食用。」

馬爾地夫的研究結果於8月2日發表在《總體環境科學》雜誌上,是今年迄今發表的令人印象深刻的科學文獻的一部分,該文獻為這種可塑性的禍害增加了新的認識,並可能有助於與之作鬥爭。

微塑性循環

「為了了解如何減輕塑料汙染,我們必須知道通量。」多倫多大學海洋生態學家切爾西·羅奇曼說,「知道它在那裡是一回事,現在我們需要知道它到達地方的速度。知道它存在是一回事,現在我們需要了解它到達的地方的速度;以及它通過生態系統時會發生什麼。」

儘管大多數早期研究都集中在海灘上發現的,漂浮在地表的較大塑料上,但從最深的海溝到最高的高山山脈,幾乎不可見且滲透性更強的塑料碎片幾乎已擴散到地球上的每個縫隙中。有些微塑料是如此之細,它們只是塵埃的一部分,而塵埃則在地球高空吹拂著。

近年來,科學家已將微塑料追蹤到數千個地點。這項新的研究標誌著朝著弄清楚羅克曼所說的「微塑料循環」邁進了一步-微塑料如何移動,它們在哪裡積累以及在途中如何轉化。

術語微塑料是指尺寸小於五毫米的塑料顆粒。有兩種基本類型。

初級微塑料,例如用於個人護理產品的微珠或用於塑料製造的顆粒,是有意製造的。次級微塑料是塑料最有價值的資產之一:其耐用性的結果。它們開始時是被陽光和波浪作用分解成海洋的廢棄產品。隨著時間的流逝,碎片變得越來越小。他們大概會生存幾個世紀。

科學家們仍在整理研究的核心問題:攝入微塑料對人體健康有何危害?在飲用水,鹽和其他食物中已檢測到微塑料。到目前為止,還沒有發現危害。但是對於魚類以及其他海洋和淡水野生動植物,研究發現,微塑料破壞生殖系統,發育不良,食慾下降,引起組織炎症和肝損害,並改變餵養行為。

流入海洋的塑料量越來越大

據估計,2015年,世界沿海地區每年流入海洋的塑料廢料平均為880萬噸。上個月,位於倫敦的環保智囊機構Pew Charitable Trusts和Systemiq的一份新報告中,科學家得出的結論是,流入海洋的大約11%(約140萬噸)包括四種主要的微塑料來源:輪胎、生產顆粒、紡織品和微珠。

即使明天關閉塑料進入海洋的「水龍頭」,微塑料將世代相傳地從已經存在於海中的垃圾中積累。這種持續的碎片化使得很難計算出當今海洋中漂浮著多少微塑料。大多數計數只是估計表面上的微型塑料。2014年的模型計算得出該數字在5.25至50萬億個之間。今年的新研究發現這些估計值太低了。

來自普利茅斯海洋實驗室、埃克塞特大學、英國國王學院和佛蒙特州羅扎利亞項目的一個團隊為該船提供了樣本,對大西洋兩岸的沿海水域進行了取樣。研究人員使用較小的網收集[RK7]更小的納米塑料和纖維,這些塑料和纖維類似於早期計數遺漏的獵物。他們的估計發表在《環境汙染》上,估計全球微粒總數在12.5至125萬億之間,至少是先前數字的兩倍。

這項研究的共同作者,普利茅斯海洋生態學家馬修·科爾(Matthew Cole)說:「使用傳統的採樣方法,我們已經大大低估了其中有多少種微塑料。」 「有了足夠小的網,就有可能在海洋中露出這張隱藏的、看不見的地圖。而這僅僅是表面上塑料物質,這些全局計算中不包括沉沒到底部的微型塑料物質。」

長期以來,科學家一直認為全球海底是微塑料的主要匯源。但是人們對其濃度和分布情況知之甚少。來自德國、法國和英國的研究小組現已發現,強大的底流在將微塑料集中在特定熱點中起著至關重要的作用,這些熱點是漂浮在海面迴旋內部的海藻形式的漂浮「垃圾補丁」的海底版本。

研究小組在義大利西部的地中海海底搜尋,發現即使在深海海溝中,微塑料的積累量也比以往任何時候都高。一平方米(10.8平方英尺)可容納多達190萬個微塑料的薄層。

令人不安的是,這些熱點還是海綿、冰冷的珊瑚以及海鞘的主要棲息地,它們特別容易受到微塑料的侵害,因為它們是海洋過濾器。

土地不饒人

研究人員還在尋找淡水和土壤中的微塑料,同時繪製了進入食物鏈的潛在入口點。

在南威爾斯的15個河流地點,科學家們梳理了白喉的糞便和回流,發現以淡水無脊椎動物為食的鳥類每天吃大約200塊塑料——科學家們得出結論,為塑料在食物鏈上移動創造了機會。他們的發現發表在《全球變化生物學》雜誌上。

中國農業科學院的科學家發現,塑料覆蓋的耕作方法可能對作物產量構成長期威脅。這項技術涉及在田地里舖塑料布,以節省水分,控制雜草,提高土壤溫度,這反過來又可以增加作物平均產量25%至42%。這種做法在中國小農場被廣泛採用,小農場佔中國耕地總面積的13%左右。隨著半乾旱和乾旱地區的乾旱加劇,它在中國及世界各地的使用正在增加。

最常用的塑料片很容易隨著時間的流逝而破裂。在《全球變化生物學》上發表的研究中,研究小組得出結論,如果在收穫後收集這些塑料薄膜,這種做法可能是安全的。但是接受調查的農民中有66%告訴科學家他們不這樣做。研究人員估計,在中國土壤中已經積聚了超過50萬噸的塑料。

塑料碎片會改變土壤的結構和化學性質;添加劑(例如鄰苯二甲酸鹽)與土壤汙染有關。研究發現,在含有塑料碎片的土壤中生長的農作物的單產、高度和根重較低。

空中無處不在

關於微塑料如何在世界範圍內傳播的研究過去主要集中在海洋上。羅奇曼說,對全球塵埃的運動進行了數十年的研究,但科學家直到最近才發現塵埃帶有「大量的微塑料」。

猶他州立大學的科學家珍妮絲·布拉尼(Janice Brahney)在研究風如何在美國西部傳播氮和磷等營養素時偶然發現了塑料。

但是,當她在顯微鏡下檢查從11個國家公園和荒野地區收集的樣本時,震驚地發現了微小的塑料纖維。

「起初,我以為我已經汙染了樣品,」布拉尼說,「然後我意識到我們不應該感到驚訝。」

她得出的結論是,每年有超過1000噸的微塑料在美國西部的荒野地區和國家公園飄落下來。她的分析發表在《科學》雜誌上,發現微塑料在大氣中以不同的水平傳播。較大的顆粒在潮溼的天氣中沉積,很可能來自附近。通常在乾燥的天氣中,微小的輕質纖維會在整個洲際間移動很長的距離,成為塵土整體運動的一部分,然後才沉降到地面。

「塑料從天而降,無孔不入。」 布拉尼說,「應該在更廣泛的公眾視野上留下的印象是,儘管我們現在只是注意到這個問題,但這並不是一個新問題。它會變得更糟,然後變得更好。有很多我們不知道的事情,要完全理解絕對無處不在的塑料的含義確實很困難。」

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