据估算,每年产生的塑料废弃物中有1000万吨最终流入海洋。
其中只有约30万吨塑料漂浮在海洋表面。
研究人员正试图弄清其余塑料的去向。
尽管该研究领域总体上仍处于起步阶段,但人们认为微塑料可能提供一些初步答案。
据估算,我们每年产生的数亿吨塑料废弃物中,约有1000万吨进入海洋。大约一半的塑料密度低于水,因此会浮起来。但科学家估计,漂浮在海洋表面的塑料仅约30万吨,那么其余的塑料去了哪里?
设想一根从你的抓绒衣上脱落的塑料纤维所经历的旅程。一场大雨将它冲入雨水井或附近的河流。这根微小的纤维会就此沉降吗?还是河流会将它带到海岸,使其滞留在海床上?抑或它会继续向外漂浮,最终抵达广阔的远洋?
塑料废弃物的形态千差万别,因此一根纤维的去向只是无数未解之谜中的一个。
查明所有缺失的塑料最终去向,有助于我们判断海洋的哪些区域受此类污染影响最大,以及清理工作应重点针对哪里。但要做到这一点,我们需要能够预测不同种类塑料的迁移路径,这需要物理学家、生物学家和数学家组成的大型团队通力合作。
这正是我们研究团队正在开展的工作。以下是我们目前所了解的情况。
塑料的迁移路径
我们已经知道,瓶子等大块塑料可以在海面上漂浮数年甚至数百年,分解过程十分漫长。经过数年的漂移,洋流、风和海浪可以将它们带到大洋盆地的中心,在那里,它们会聚集在被称为环流的、宽约1000公里的环流系统中。由此形成的巨大“垃圾带”,与其说是一座垃圾岛,不如说更像一锅塑料汤。
而塑料纤维的去向则更为复杂,它们或许是最终抵达海洋的最小塑料碎片。受破碎海浪的湍流以及太阳紫外线辐射的影响,较大的纤维可能在数日至数周内进一步破碎成更小的碎片。这些碎片被称为微塑料,其尺寸从五毫米一直到比细菌还小的微粒不等。
微塑料可能被鱼类吞食——据估计,每三条鱼中就有一条被人类食用的鱼含有微塑料。更细小的颗粒还可能被浮游动物摄入,这些浮游动物是漂浮在表层的微小生物,随后又会被包括鲸在内的更大型动物捕食。
微生物也会在微塑料表面繁殖,这一过程被称为“生物附着”,会导致微塑料下沉。密西西比河或亚马孙河等浑浊河流中含有的黏土,与咸味海水接触后会迅速沉降。微塑料可能随沉降的黏土一同下沉,但具体有多少会发生这种情况尚不清楚。
要量化每一块塑料的所有这些去向,是一项极其艰巨的挑战。有多少比例会进入鱼体内、随黏土下沉,或覆盖在海底的微生物黏液之中?在能够一路抵达远洋的那部分塑料中,生物附着或其他作用力需要多长时间才能将颗粒拖拽至水面以下相当深的位置,从而开始其漫长的最终下沉,直至海底,目前尚不清楚。
面对这些错综复杂的因素,预测塑料的最终去向似乎毫无希望。但我们正在逐步取得进展。
乘浪而行
如果你曾在波涛起伏的水域乘船,可能会以为自己只是在原地上下颠簸。但实际上,你正沿着波浪的方向极其缓慢地移动。这种现象被称为斯托克斯漂移,它同样影响漂浮的塑料。
对于小于0.1毫米的颗粒而言,在海水中移动就如同我们在蜂蜜中跋涉。但海水的黏滞性对大于一毫米的塑料影响较小。每一个波浪都会沿其方向给予这些较大颗粒额外的推力。根据目前正在审阅中的初步研究,这可能意味着,较大的塑料被带向外海的速度远快于微小的微塑料,因此它们在海洋中生物较为丰富的区域(如近岸海域)沉降的可能性较小。
该研究针对的是球形塑料颗粒,但微塑料废弃物的形状和尺寸千差万别,包括圆盘状、棒状和柔性纤维等。波浪如何影响这些微塑料的最终去向?
一项近期研究发现,非球形颗粒会与波浪方向保持一致,这可能会减缓下沉速度。实验室实验进一步表明,每个塑料颗粒的形状如何影响其被输送的距离。越不接近球形的颗粒,越有可能被输送到离海岸更远的地方。
解开缺失塑料之谜仍是一门处于起步阶段的科学。波浪输送大型微塑料的速度快于此前的认知,这有助于我们理解为何它们如今遍布全球海洋,包括北极地区和南极洲周边。但要找到那根从你抓绒衣上脱落的纤维,仍然比大海捞针还要困难。
