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塑料对海洋的危害,比预想的还可怕

|· 本文来自“我是科学家”·|

在视频网站上检索关键词“塑料吸管”、“海龟”,会看到一段科学家救助海龟的虐心视频:一根塑料吸管插入了海龟的鼻孔中,海龟看上去有些呼吸困难,科学家从海龟鼻中拔出超长吸管后,海龟鲜血直流,惨叫不已。

科学家们正在帮助海龟拔除塑料吸管 | 腾讯视频

类似于这种塑料迫害海洋生物的视频和图片还有很多,塑料正把海洋变成雷区。被誉为海洋生物“幽灵杀手”的塑料垃圾,在近几年的报道中,展现了对海洋生物痛下杀手的一面。

越来越浓的“塑料汤”

海洋就像一个巨大的汤锅,人类正在不断往里面添加塑料“佐料”,更具体和庞大的数字不断被抛出。

2007年到2013年的5年时间里,美国五环流研究所的研究人员利用拖网从5个亚热带“环流”、澳大利亚沿岸、孟加拉湾和地中海中开展了24次塑料碎片的打捞。在逐一筛选和分析后,科学家列出了这些海域的塑料污染清单,其中包括浮标、鱼线、渔网、水桶、瓶子和袋子。

对这些塑料碎片计数后发现,大型塑料只占总数的7%。许多塑料制品在阳光和海浪的冲击下会分解,最终分解成显微镜下才能看到的大小。

研究人员借助电脑模拟来分析这些调查结果后得出了惊人的数字:全球海洋中至少有5.25万亿个塑料碎片(直径从低于1nm的微小粒子到直径超过20cm的大碎片),海洋塑料污染物总重量约26.9万吨。研究者随后用这些数据修正了一个海洋塑料分布模型[1]。

陆地倾倒是海洋的塑料垃圾的主要来源,美国乔治亚大学的珍娜•詹贝克(Jenna Jambeck)和同事对2010年排入海洋的塑料垃圾进行了全球性评估。他们选取192个沿海国家和地区为研究目标,将距离海岸线50km内的居民作为研究对象,通过统计这些地区每人每年产生的垃圾质量、塑料垃圾占比、以及处理不当的塑料垃圾占比等数据,利用模型估算出2010年192个沿海国家和地区一共产生了2.75亿吨塑料垃圾。其中有480万吨到1270万吨进入了海洋,如果取中位数那就是800万吨塑料垃圾,大致相当于5000亿个塑料饮料瓶,而如果将它们放到一起,能让超过4个北京市区的面积都淹没在齐脚踝深的塑料垃圾之中[2]。

2010年从陆地进入海洋的塑料垃圾图示 | Lindsay Robinson/University of Georgia

为了尽可能捕捞到海洋中更小尺寸的塑料,伦敦帝国理工学院的海洋学家埃里克•范•塞比尔(Erik van Sebille)和他的同事们使用细密的网来“捕鱼”。他们综合分析了11854艘拖网渔船的信息,得出了漂浮在海面或海面附近的小塑料碎片的“全球清单”。这些拖网渔船来自除北极以外的所有海域。他们估算,2014年,海洋中漂浮着15万亿至51万亿块塑料微粒,总重量在9.3万吨至23.6万吨之间[3]。

2016年,新的估算结果又将海洋垃圾的数量推上了新高度:目前海洋中已经有超过1.5亿吨的塑料,而数字还在不断增加,就在你读这篇文章的时候,每分钟约有900多万吨塑料(相当于140万个500mL的塑料瓶)进入海洋,除非全球采取严厉措施进一步回收,否则到2050年,全球海洋塑料垃圾的数量将超过鱼类,成为海洋中“人口”最多的住户。

塑料污染对海洋生态系统的危害越来越受到人们的重视,它们对觅食的海洋动物构成了极大的威胁,其中包括许多鸟类、海龟、鱼类、海洋哺乳动物和无脊椎动物。2017年,海洋环境保护科学方面的联合专家小组Gesamp发表了他们评估全球微塑料的最新报告,结果证实,已有数万种生物和100多种物种受到塑料污染。

鱼类肚子里发现了18块塑料 | Scientific American

海洋顶级掠食者的克星

海豚、海豹和鲸鱼等寿命较长的物种是海洋生态系统健康的良好指标,但作为顶级掠食者,它们容易受到毒素或塑料等污染物累积的影响。

2018年印度尼西亚东部一头被冲上岸的死鲸的胃里有约5.9公斤的塑料垃圾,其中包括115个塑料杯、4个塑料瓶、25个塑料袋、两只人字拖、一个尼龙袋和1000多块各式各样的塑料。鲸目动物是一个水生哺乳动物家族,包括鲸鱼和海豚,它们不从海洋中喝水,而是从吃的食物中获取水。由于摄入的塑料,鲸鱼不再能够摄入大量食物,因此它死于“脱水和饥饿”;另一方面,塑料能释放的内分泌干扰物很有可能造成它们的不育。一份报告中提到,一只虎鲸体内脂肪组织中积累了957 mg/kg的多氯联苯,是毒性阈值的100倍。虽然到了生育年龄,这只虎鲸却不能生育。模型预测表明,由于海洋哺乳动物特别容易受到多氯联苯的影响,脂溶性EDCs在它们的组织中积累,高脂肪的乳汁和较长的哺乳期意味着母亲会将更多的毒素传给后代,全球虎鲸的数量可能在一个世纪内减少一半[4]。

鲸鱼胃里的塑料袋,可以铺满一整面甲板 | University of Bergen

虾孙蟹子的“慢性毒药”

塑料颗粒越小,对海洋生物的危害越大。与大块塑料相比,微塑料更容易进入海洋生物的体内,甚至连体型微小的浮游生物也难逃劫难。

2015年7月,来自Five Films的维里蒂•怀特(Verity White)和她的团队在英国普利茅斯海洋实验室的显微镜下拍摄了浮游生物吞食塑料的视频。他们的灵感来自一项微塑料对海洋浮游动物影响的研究项目[5]。为了亲眼看到这个过程,研究小组用直径在7~30微米之间的荧光聚苯乙烯小球包围了桡足类动物(一种浮游动物),以此来观察它们到底消耗了多少外来物质。浮游动物通常以水中悬浮的藻类为食,它们用腿产生电流来吸引食物,并利用化学物质和触觉感受器来区分不同种类的藻类。不过,有时它们在进食时也会误食类似大小的塑料。这段视频拍摄了3个多小时,在这段时间里,可以看到浮游生物不停地游动和加工食物,食物摄入后,荧光珠会缓缓穿过浮游动物的身体。

荧光珠缓缓穿过浮游动物的身体 | Newscientist

到目前为止,研究人员发现,包括螃蟹和牡蛎幼虫在内的一系列浮游动物都在消耗这些微塑料。在某些情况下,这些生物会在数小时内排出塑料,但如果浮游动物无法获得其他食物,塑料可以在它们的肠道内停留长达7天。这就会阻碍浮游动物正常进食,降低它们消耗藻类的速度,使它们难以生存和繁殖[5-6]。

玉黍螺在食物链中的中心地位使它成为海滩上的关键物种。它以藻类为食,是螃蟹的口粮,也受人类吃客的青睐。从微塑料中浸出的毒素会让玉黍螺丧失躲避螃蟹的能力[7]。正常情况下,当螃蟹接近玉黍螺时,贝类会通过化学信号采取躲避动作,比如躲进壳里或躲在岩石下面。但是,在实验室里,把这些玉黍螺与塑料微粒一起放在水中时,它们却没有做出反应。

法国北部国家科学研究中心的劳伦特•苏兰特(Laurent Seuront)教授表示:“所有这些行为都受到了完全抑制。这是一个令人担忧的消息。如果玉黍螺无法感知并逃离捕食者,它们就更有可能消失,进而扰乱整个食物链。”实验中使用的微塑料的浓度与海滩上的相似。众所周知,微塑料会吸引重金属和持久性有机污染物,研究人员认为,这种化学混合物的释放会干扰玉黍螺的感官[7-8]。

珊瑚礁的噩梦

科学家发现,继海洋变暖后,塑料污染已成为珊瑚礁生存的最大威胁之一。塑料对珊瑚的危害不容小觑:整个亚太地区的珊瑚礁中,约有111亿个塑料物品存在,有1/3的珊瑚礁被塑料垃圾所覆盖——在接下来的7年里,这个数字可能会增加40%。

塑料制品已经被证明是微生物的理想寄居场所。作为微生物快速滋生的“温床”,海洋塑料垃圾的增多会大大增加珊瑚患病的风险。科学家研究了澳大利亚、印度尼西亚、泰国等地区的159个珊瑚礁,排查了12.5万个珊瑚的组织损伤和病灶,得出的结果出人意料:当珊瑚与塑料接触之后,其患病风险从4%增加至89%,即在与塑料接触的过程中,珊瑚受到疾病侵袭的可能性要高出20倍。研究人员据此估计,在全球海域中极具破坏力性的珊瑚“白色综合症”或许与此有某种关联[9]。

不仅如此,2017年11月,北卡罗来纳和杜克大学的研究人员称,工厂生产出的塑料可能含有数百种化学添加剂,这些化学添加剂中的一种或者多种可能会增加珊瑚的食欲。参与主持这一项目的杜克大学海洋机器人和遥感中心的地理信息系统分析师亚历山大·C·西摩(Alexander C. Seymour)说:“这些化学物质中的任何一种都可以作为一种兴奋剂,使塑料对珊瑚有吸引力。”[10]

白色的塑料薄膜被珊瑚虫所吞噬 | Duke University

从海鸟到海龟,从水母到鲸鲨,不管是生活着海边还是海里,不管体型是大是小,塑料都在以不同的形式和手段迫害这些生物。情况在逐年变糟,而更可怕的是,目前全球海域塑料污染的位置和形式仍是个迷,没有人准确知道这些塑料垃圾的确切位置。

进入到海洋的塑料,在洋流的助推下,会渗入到海洋的各个角落。近几年,深海探测技术发展迅速,科学家们在遥远深邃的深海角落(如太平洋最深的部分——马里亚纳海沟)中发现了塑料污染的踪迹,塑料已经抢先一步到达人类无法抵达的海域,而它们的下一站,可能就是你我的餐桌。(编辑:Yuki)

参考文献:

[1] Marcus Eriksen , Laurent C. M. Lebreton, Henry S. Carson, et al. Plastic pollution in the world's oceans: more than 5 trillion plastic pieces weighing over 250,000 tons afloat at sea. PLoS ONE, 2014, 9(12): e111913.
[2] Jenna R. Jambeck, Roland Geyer, Chris Wilcox, et al. Plastic waste inputs from land into the ocean, Science, 2015, 347(6223):768-771.
[3] https://science.sciencemag.org/content/347/6223/768.
[4]https://www.theguardian.com/environment/2019/feb/27/plastics-leading-to-reproductive-problems-for-wildlife
[5] Matthew Cole, Pennie Lindeque, Elaine Fileman, et al. Microplastic Ingestion by Zooplankton[J]. Environ. Sci. Technol, 2013,47(12): 6646-6655.
[6]https://www.newscientist.com/article/dn27849-plankton-snacking-on-plastic-caught-on-camera-for-the-first-time/.
[7] Laurent Seuront. Microplastic leachates impair behavioural vigilance and predator avoidance in a temperate intertidal gastropod[J]. Biology Letters, 2018, https://doi.org/10.1098/rsbl.2018.0453.
[8]https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135416307667?via%3Dihub.
[9] Joleah B. Lamb, Bette L. Willis, Evan A. Fiorenza, et al. Plastic waste associated with disease on coral reefs[J]. Science, 2018, 359(6374): 460-462.
[10] Austin S. Allen, Alexander C. Seymour, Daniel Rittschof. Chemoreception drives plastic consumption in a hard coral. Marine Pollution Bulletin, 2017; 124 (1): 198 DOI: 10.1016/j.marpolbul.2017.07.030.
题图来源:VICE / COURTESY OF DENTSU JAYME SYFU
The End

发布于2019-09-02, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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