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为什么塑料都跑到北极去了?
查字典地理网 来源|2019-11-08 发表|教学分类:地理科普

地理学习

学习资料

在哈康王子号科考船的实验室里,格陵兰海冰冰芯里的细小纤维和碎屑在显微镜下无处遁形。

摄影:LAWRENCE HISLOP

撰文:CHERYL KATZ

在北极圈以内的格陵兰海,Ingeborg Hallanger正站在一块浮冰上,用吸尘器吸塑料。

我们脚下是一块“固定冰”。在格陵兰岛东北部沿岸的浅海大陆架,这块“固定冰”被困在一堆冰山中,因此得名。一眼望去,凌乱的白色冰面上,布满了蓝色融水池和裂缝,一直延伸到地平线。远处,格陵兰岛的冰川在闪着微光。

厚厚的冰上被钻出一个孔,特罗姆瑟挪威极地研究所的研究员Hallanger正透过这个孔,把一根软管放入冰面下的水中。科考队的其他成员带着步枪巡逻,防止出现北极熊,毕竟它们会给停在附近的船带来不小的威胁。Hallanger打开水泵,开始过滤海水中的微粒。

这里是北极,距离最近的大城市几百公里,令人惊讶的是,这里也是地球上塑料最多的地方。研究发现,在这些遥远的高纬度热点地区,塑料微粒的数量竟然超过了五个海洋垃圾带。最近一项报告指出,塑料微粒搭载着气流,与雪混杂在一起,落在了这片极北之地。

生态毒理学家Hallanger想知道,合成材料的泛滥会对冰缘栖息地的生物造成怎样的影响。冰缘栖息地组成了海洋食物链的基础。

“如果冰里真的有这么多塑料,那么冰面上下的生物将生活在海洋中污染最严重的地方,”她说。

北极的塑料

Hallanger正在北极圈塑料污染最严重的地区工作。这里位于东格陵兰岛和挪威斯瓦尔巴群岛之间,也是北冰洋洋流的中心:弗拉姆海峡。最近一项研究发现,每升海冰里有超过1.2万颗塑料微粒。这个数字与城市海岸附近的最高污染浓度不相上下。在弗拉姆海峡,落在海冰上的雪竟然高达1.4万颗微粒。

然而弗拉姆海峡以外的北极,也遭到了塑料入侵。从波弗特海,到加拿大群岛,再到西伯利亚海域,科学家正在高纬度北极地区寻找塑料微粒,并探寻背后的原因。北冰洋表面海水含有的塑料比所有海洋盆地都多。经检测,北冰洋海底部分地方的塑料微粒数量是全世界最多的。人造材料碎片也出现了北极野生动物体内,尤其是鸟类。暴雪鹱是一种像海鸥一样的鸟,它们简直成了塑料收集中心。

“过去30年里,我们在北极地区观察到的每群暴雪鹱体内都有塑料,”加拿大野生动物局动物健康部门的主任Jenn Provenche说道。

今天,海洋中的塑料洪流已经成为全球性问题,科学家估计,每年被倒入海洋的塑料垃圾多达1270万吨。北极的问题最为严重,这里生存条件恶劣、食物链有限,正在经历剧烈的气候变化,非常容易受到影响。

Hallanger说:“我们在不断给北极动物施压。”她正在调查塑料微粒的情况和传播路线,及其对北极鸟类、狐狸和其他动物的影响。“这可能会将它们推向灭亡。”

无处不在的塑料

回到挪威极地研究所的哈康王子号破冰船,Hallanger、研究生Vegard Stürzinger和我决定做一个即兴塑料微粒实验。Hallanger的样本(其中有新形成的饼状冰的冰芯)和深海海水正在特罗姆瑟的研究室里等着分析。眼下,我们从无人踏过的浮冰顶端,刮下一些融化的冰,分成多份样本进行过滤,并通过显微镜观察剩下的物质。

过滤器上零星分布着红色、蓝色、黑色和黄色的微粒,它们还没有橡皮擦大——这是塑料微粒最大的尺寸。大部分是合成纤维,还有一些碎屑和碎片。

这次实验过程完全不符合科学要求。我们没有校准测量工具、采用标准化实验方法,也没有像Hallanger在实际分析时那样小心地避免污染,但这个实验是在洁净密封、不允许穿合成材料衣服的实验室里完成的。

这个结果让大家吃了一惊。塑料微粒的数量“太多了!”Hallanger惊呼。

北极这所有的塑料来自何方?它们又是如何进入这片原始环境的呢?

移动的塑料

荷兰乌特勒支大学的海洋学家Erik van Sebille绘制了塑料在海洋中的移动情况。他发现北半球的海洋中垃圾非常多,在挪威和俄罗斯以北的巴伦支海,正在形成另一片垃圾带。大部分垃圾似乎来自欧洲西北部和北美洲东海岸。

Van Sebille推测,这些塑料之所以会堆积在北冰洋南部边缘附近,是因为向北的大西洋海水冷却下沉,形成了一个强大的洋流系统:大西洋经向翻转环流。塑料有浮力,所以被留在了水上。

“我称之为冲不掉的粪便,”van Sebille说。

但大部分塑料微粒并没有漂浮在海洋表面,而是被裹挟在水柱里。这些水下碎片并不仅仅出现在北极,也在南极。在一项新的研究中,van Sebille和同事发现,次表层流会把大量塑料微粒从中纬度地区送往两极。事实上,次表层流携带的“塑料有很大概率会留在极地地区”。

更糟糕的是,van Sebille发现,塑料本质上会随着海浪漂向两极,这种海洋运动被称为“斯托克斯漂移”。他表示,由于大部分估算海洋塑料的模型都没有把斯托克斯漂移带来的数量计算在内,北极的塑料总量可能相当高。

与此同时,北极的海冰也运输和存储了大量塑料微粒。但德国阿尔弗雷德韦格纳极地和海洋研究所的海洋生物学家Ilka Peeken说,以目前冰融化的速度,存储只是暂时性的。

Peeken研究了环境变化对北极海冰中的生物的影响,他发现海冰中有17种不同的塑料:包装、瓶盖碎片、油漆、尼龙、聚酯,以及可能是烟头的碎片,这些碎片占了颗粒总数的一半。她表示,尼龙和油漆来自当地,比如捕鱼设备和船只,而包装和瓶盖等其他塑料则可能来自千里之外。有一些是大太平洋垃圾带的漏网之鱼,向北漂过了白令海峡。冰封的垃圾被冰冷的海水裹挟着,随着北极贯穿流穿过北极。

现在,一项新研究发现,塑料微粒也会被气流带到北极,成为“塑料雪”。阿尔弗雷德韦格纳极地和海洋研究所的海洋生态学家、研究合著者Melanie Bergmann告诉我们,进入水中后,这些几乎看不见的微小粒子可能被动物吸入。

弗拉姆海峡的海冰中含有的塑料微粒与沿海城市地区的一样多。

细思极恐

我们几乎不知道有多少塑料污染物正在影响北极生态系统。北极理事会北极海洋环境保护工作组最近发表的关于海洋垃圾的报告指出,除了鸟类,一些极地鱼类的胃里,蓝贻贝、雪蟹、深海海星的身体里都有塑料微粒。但在遥远北极,相关研究却非常少;而且虽然实验已经发现了危害,比如与塑料微粒接触的鱼的行为有所变化,但到目前为止,还没有研究证实会危害到整个动物种群的健康。

尽管如此,Hallanger指出,实验室研究表明,塑料微粒会分解成更小的纳米塑料,它们能穿过细胞壁,穿透血脑屏障,甚至能穿过胎盘进入胎儿体内。北极的环境特别利于塑料微粒转化为纳米塑料,这里会冻融,冰、强风和海浪无时无刻不在碾磨塑料。

“想想都觉得很恐怖,”Hallanger说道。

和其他地方一样,科学家很担心北极也会发生塑料进入食物的现象。塑料微粒被食物链底层的小生物吃掉后,可能产生“生物放大作用”:小生物被更大的生物吃掉,最终进入人体。

而人类的确在“吃”塑料。一项新研究发现,美国人每年通过吃喝摄入的塑料多达52000个;如果算上吸入的塑料颗粒,这个数字将上升至121000个。

但北极与其他地方不同,塑料污染会在这里造成特殊问题,因为北极是很多人的家园,他们的食物与文化几乎完全依赖海洋生态系统。

Provencher说:“在北极,海洋食物链与人类活动戚戚相关。如果动物体内有塑料……而人们又以这种动物为食,那么塑料在北极产生的影响将会比其他地方更广泛。”

美国国家海洋和大气管理局海洋废弃物项目阿拉斯加地区协调员Peter Murphy也同意这一点。

“阿拉斯加的生存问题真的很令人担忧,因为不少社区的热量摄入大多来自于周围的土地和水域,”他说的是生活在阿拉斯加海岸和岛屿上的原住民。

在这些地方,塑料污染“会带来更直接的影响”。2015年至2017年的一项研究测量了美国国家公园海滩沙子中的塑料微粒,发现阿拉斯加一些偏远的沿海地区与旧金山金门大桥附近人口密集区的污染程度相似。

到目前为止,还没有明确证据证明塑料污染在食物链里扩大,或对食用海鲜的人构成了威胁。但科学界将开始监测北极的塑料污染和影响。这个项目由北极理事会主席冰岛牵头,将成为北极监测和评估项目的特别工作组。Hallanger等人都参与了这个项目。

研究北极的科学家表示,无处不在的塑料会带来怎样的后果,我们还有很多东西要了解。

“我们真的无能为力,”Hallanger说。她站在船上,望着天井大小的冰块,海鸟盘旋着抓鱼。

“在北极,我们可以真切地看到这个全球性问题的严重性,我们必须在世界范围内采取行动。”

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