海洋垃圾分布及生态影响研究亟须开展

宗华

2016年09月07日08:33  来源:《中国科学报》
 
原标题:追踪海洋塑料

  图片来源:Bob Daemmrich

  那些说塑料不会成为海洋问题的人们需要再次看一下这些证据。

  位于美国夏威夷大岛一端的卡米罗海滩是一个遥远的热带海岸。它有着白色的沙滩和巨浪,而且无法通过陆路到达。实际上,卡米罗海滩拥有牧歌般的热带海滩应具备的大多数条件。不过,这里有一个无法逃避的问题:它常常布满了塑料。

  在洋流和当地漩涡的共同作用下,瓶子、渔网、绳子、鞋和牙刷等各种垃圾被冲到这里。一项在2011年开展的研究称,最上面的沙层按重量计算有30%是塑料。它被称为世界上最脏的海滩,并且触目惊心而又直观地展现了人类到底向全球海洋倾倒了多少塑料碎屑。

  从北极到南极,从地表到沉积物,科学家在见到的每一个海洋环境中都发现了塑料。人类产生的其他碎片会腐烂或者锈掉,但塑料会持续存在多年,从而杀死动物、污染环境并且破坏海岸线。一些估测数据显示,塑料占到海洋垃圾的50%~80%。

  到底有多少塑料

  如果说调查海洋表面的塑料是一项昂贵且艰难的工作,那么在海洋底下开展调查更是难上加难:研究人员缺少来自从未被探索过的深海大面积区域的样本。即便能调查所有这些区域,由于塑料浓度通常很低,他们也不得不测试大量海水以获得可靠结果。因此,研究人员被迫对此进行估测和推断。

  在去年发表的一篇论文中,由在雅典佐治亚大学研究垃圾管理的Jenna Jambeck领导的团队估测了沿海国家和地区产生的垃圾数量以及有多少塑料最终进入海洋。该团队获得的数据是:每年480万~1270万吨。这大体相当于5亿个塑料饮料瓶。不过,她的估测将丢失或倾倒在海里以及所有已经出现在沿海区域的塑料排除在外。

  为解决该问题,一些研究人员进行了拖网作业,看能利用带细孔的网捞起多少塑料。去年,英国伦敦帝国理工学院海洋学家Erik van Sebille和同事发表了一批最大规模的此类数据。他们整合了来自11854张拖网的信息,从而产生了漂浮在海洋表面或附近的小塑料碎片的“全球清单”。这些拖网覆盖了除北极以外的每一片海洋。

  据他们估测,2014年共有15万亿~51万亿片微型塑料漂浮在海洋中,总重量达到9.3万~23.6万吨。不过,这些数字向科学家展示了一个问题。对海洋表面全部塑料的估测只是Jambeck估计的每年进入海洋的塑料数量的一小部分。那么,其他的塑料在哪里?“这是个大问题,并且很难解决。”Jambeck表示。

  研究人员正试图寻找答案。目前,Jambeck正在利用一个名为“海洋碎片追踪器”的手机应用程序。它提供了一种在用户发送关于其碰到的垃圾的信息时将海量数据集中起来的方法。Jambeck还在开展联合国环境规划署的一个项目,目标是建立海洋垃圾项目的全球数据库。

  塑料带来何种危害

  研究人员知道,海洋塑料会伤害动物。“幽灵渔捞”用具会困住并杀死上百种动物,从乌龟、海豹到鸟类无一幸免。很多生物体还会吞食塑料碎片,而后者能在它们的消化系统中累积。一个经常被引用的数据是,在北海被冲上海岸并且死亡的管鼻藿海鸟中,约90%的肠道内有垃圾。然而,目前还不太清楚这种污染是否会对管鼻藿产生严重影响。

  实验室研究已经证实了微型塑料的毒性,但它们利用的微型塑料浓度比海洋中的浓度高很多。尽管如此,今年2月,在法国国家海洋开发研究院研究无脊椎动物的Arnaud Huvet发表了一项成果:将太平洋牡蛎暴露在微型塑料中,浓度则类似于在这些动物生活的沉积物中发现的微型塑料浓度。生活在充斥着塑料的水域中的动物拥有质量较低的卵,并且产生的幼体数量比对照组少41%。这是证实塑料和生育问题存在直接关联的最早研究之一。

  今年6月,一项来自鱼类生态学家Oona Lonnstedt和Peter Eklov的研究也证实了这一点。他们将鲈鱼幼鱼暴露在浓度类似于真实环境下的微型塑料中。这些幼鱼会吞食塑料,甚至和真正的食物比起来更喜欢吃塑料。这导致它们生长得很缓慢,并且无法对捕食者的气味作出反应。在一个有捕食者的水箱中呆上24小时后,有34%吞食塑料的幼鱼生存下来,而在清洁水域中养大的幼鱼有46%存活下来。

  来自瑞典乌普萨拉大学的Lonnstedt对透明幼鱼的肠道清楚地显示出小塑料球的照片感到忧心。“这太可怕了,因此我理所当然地对这些照片产生了强烈的感觉。”Lonnstedt表示,“那些说塑料不会成为海洋问题的人们需要再次看一下这些证据。”

  不过,一些科学家对此项工作的意义提出了质疑。东英吉利亚大学生态学家Alastair Grant认为,在Lonnsted论文中产生副作用的塑料浓度(每升10~80个颗粒物)仍要比大部分实地测量值高出几个数量级。他介绍说,大多数报告都低于每升1个颗粒物。“目前我能看到的证据表明,在大部分地方,微型塑料可能都还处于安全的环境限度内。”

  人类应该做什么

  尽管缺少关于海洋塑料的综合性数据,但研究人员仍达成一项广泛共识,即人类不应当等到更多证据出现后再采取行动。那么,问题变成:如何行动?

  非营利性组织——“海洋清理”设计了一个具有争议性的项目,希望到2020年在大太平洋垃圾带布放100公里长的漂浮屏障。该组织宣称,这些屏障将移除那里一半的海洋表面垃圾。

  不过,此项目遭到研究人员的怀疑。他们表示,漩涡中的塑料很少,因此很难被捞上来。同时,研究人员担心,这些屏障将扰乱鱼类种群和浮游生物。“海洋清理”首席执行官Boyan Slat对质疑表示欢迎,但表示,该屏障项目仍处于早期阶段,目前仅有一个原型被部署在荷兰海岸。“我们正利用此项测试作为平台,探究其是否会产生任何负面影响。查明真相的唯一办法就是放手一试。”

  在今年早些时候发表的一篇论文中,van Sebille和同事Peter Sherman证实,将清理设备放置在印度尼西亚等国海岸附近会更加有效,因为大部分塑料污染源自这些地方。“我们得让塑料止步于处理厂和垃圾填埋场。这就是采取干预措施的出发点。”van Sebille表示。致力于同塑料污染作斗争的加州圣塔莫尼卡5 Gyres研究所共同创始人、研究负责人Marcus Eriksen则将目前的情形同解决空气污染相比:人们早就意识到过滤空气并非长远的解决办法。他认为,过滤海洋似乎同样没有说服力。“你不得不追查源头。”而这意味着减少塑料的使用、改善垃圾处理,并且实现材料循环利用,从而完全阻止它们进入海洋中。

  考虑到塑料无所不在,还有很多问题要解决。不过,一些科学家已开始允许自己想象一个塑料得到控制的世界。由伍兹霍尔海洋教育协会海洋学家Kara Lavender Law和Jan van Franeker开展的一项研究显示,一些种类的漂浮塑料可能在几年内消失。或许,即便是卡米罗海滩,最终也将回到其未被污染时的状态。

  不过,塑料仍将以镶嵌在海床沉积物中的微小颗粒层的形式留下它的痕迹。随着时间的流逝,这种塑料将嵌入地球中,并且成为塑料时代的遗产。(宗华)

(责编:魏艳、赵竹青)

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