据估计,每年有约八百万吨塑料垃圾排放入海,其中,绝大多数在阳光和海浪的磨蚀下变为微塑料。这些小颗粒可以随着洋流漂流到入海口数千英里之外。
最近,密歇根大学(University of Michigan)的研究人员找到了一种新方法,能够在全世界内发现海洋微塑料并进行长期追踪,提供其每日排入海洋的时间线,显示其移动方式和聚集性。
这项方法依赖于飓风全球导航卫星系统(Cyclone Global Navigation Satellite System,即CYGNSS),该系统能提供全球视图,也可以放大局部区域图像,得到该地区微塑料排放的高分辨率影像。
目前的追踪主要依赖于浮游生物拖网渔船零星的报告,这些拖网渔船捕捞时会将微塑料和捕获物一起网住。而这项技术极大地改进了目前的追踪方法。
密歇根大学弗雷德里克·巴特曼气候和空间科学学院教授克里斯·鲁夫(Chris Ruf)表示:“我们尚处于研究起步阶段,但我希望,在这场改变追踪和管理微塑料污染的重大变革中,这项研究能贡献一点儿力量。” 他是CYGNSS的主要研究员,也是最近发表的这篇研究论文的通讯作者。
研究团队发现,全球微塑料的浓度随季节变化波动。在北半球夏季,北大西洋和太平洋的浓度达到峰值。例如,六七月份是垃圾集聚的高峰期,塑料微粒大量集聚在北太平洋的大太平洋垃圾带,形成一个塑料集中区域。研究人员表示,在南半球,塑料微粒的浓度在夏季一二月份达到峰值,而冬季塑料微粒的浓度较低。原因可能有两种:一是更强的洋流能打破塑料微粒的羽流,二是垂直混合的增加使它们进一步沉入水下。数据还显示,长江入海口的微塑料浓度出现过几次短暂的峰值,由此怀疑这里是污染的大多数来自。“怀疑微塑料污染的来源是一回事,但是确认是另一回事,”鲁夫说,“过去可用的微塑料数据非常稀少,只有不可重复的简短快照。”研究人员制作了显示全球微塑料浓度的可视化图像。图像显示,塑料往往在洋流区和水流汇聚区集聚,太平洋塑料带是其中的极端案例。鲁夫表示,“有必要注意一下,主要河口的羽流是海洋微塑料的来源之一,但这里并非微塑料集聚的地方。”鲁夫说,这一些信息能够在一定程度上帮助清理微塑料的组织更有效地部署船只和其他资源。研究人员已经在与荷兰清理组织“海洋清理”(The Ocean cleanup)商谈,共同验证该团队的初步发现。单点排放数据也可能对联合国教科文组织(UNESCO)有用,该组织赞助了一个特别工作组,以寻找新方法追踪微塑料排放到全球水域。
这项追踪技术利用CYGNSS的现有数据,由鲁夫和密歇根大学的本科生玛德琳·埃文斯(Madeline Evans)开发。CYGNSS是一个由八颗微型卫星组成的系统,由鲁夫主导,2016年发射升空,用于监控大型风暴中心附近的天气,还能够预估风暴破坏的严重程度。这一过程的关键是测量海面粗糙度,CYGNSS已经通过雷达进行了测量。所得数据大多数都用在计算飓风眼附近的风速,但鲁夫想知道它是否还有别的用途。鲁夫说:“我们从始至终在用雷达测量海面粗糙度和风速,水中物质的存在会改变它对环境的反射,所以我有了一个想法,我们大家可以把整个事情倒过来做,利用反射的变化来预判水中物质的存在。”团队使用美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的独立风速测量仪器,寻找一定风速下海面粗糙度较低的区域。他们将这些区域与浮游生物拖网渔船的实际观测结果、海洋洋流模型预判的微塑料移动轨迹进行了比对,发现海洋平滑程度和微塑料集聚的高相关性。鲁夫的团队认为,海面粗糙度变化可能不是由微塑料而是表面活性剂直接引起的。表面活性剂是一种类似油或肥皂水的化合物,可降低液体表面的表面张力。表面活性剂往往与海洋中的微塑料集聚在一起,因为它通常和微塑料一起排放,再者,表面活性剂和微塑料进入水体后漂流和集聚的方式类似。