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Aug. 24 2020

微塑膠已經入侵地球上幾乎每個角落

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  • 馬爾地夫由1192座小島組成,照片為從上空俯瞰部分地區的景象。這個小小島國的灘沙與離岸水域中也有全世界最高濃度的微塑膠。PHOTOGRAPH COURTESY EUROPEAN SPACE AGENCY

  • 從夏威夷收集的一個樣本含有塑膠粒子。PHOTOGRAPH BY DAVID LIITTSCHWAGER, NAT GEO IMAGE COLLECTION

數篇新研究提供了更多關於微塑膠正在哪裡擴散及如何擴散的線索。

馬爾地夫由1192座小島組成,照片為從上空俯瞰部分地區的景象。這個小小島國的灘沙與離岸水域中也有全世界最高濃度的微塑膠。PHOTOGRAPH COURTESY EUROPEAN SPACE AGENCY

馬爾地夫由1192座小島組成,照片為從上空俯瞰部分地區的景象。這個小小島國的灘沙與離岸水域中也有全世界最高濃度的微塑膠。PHOTOGRAPH COURTESY EUROPEAN SPACE AGENCY

印度洋的馬爾地夫群島(The Maldives)有1192座島。該國政府於1992年又加入一座島──一座用來當作垃圾掩埋場的人造島,每天有500噸垃圾倒入島上。

島嶼生活有兩項不言自明的道理在馬爾地夫特別真實:大多數消費品必須運輸進來,以及大多數廢棄物是遊客製造的。馬爾地夫是一個嚴重缺乏國內製造業的開發中國家。根據該國政府的統計數據,每天光是一名遊客製造的垃圾就幾乎是該國首都馬利(Malé)一名居民的兩倍,也是其他200座有人居住的島上居民的五倍。因此,這個小小島國去年被列為全世界平均每人管理不善垃圾製造量的第四大國家。

澳洲阿德雷德附近的福林德斯大學海洋科學家如今又將一項預料之中的統計數據加進馬爾地夫的垃圾恐怖故事:該國的島鏈除了以豐富海洋生物多樣性著稱,在海灘及海岸附近水域也有全世界最高濃度的微塑膠。

在人口最多的島奈法魯(Naifaru)上的22個地點,福林德斯大學的團隊於灘沙與淺海珊瑚礁水域計算到高濃度的微塑膠。除了大量微塑膠之外,該團隊還發現了更不樂觀的結果。大多數微塑膠的尺寸都跟珊瑚礁上多種海洋生物所攝食的獵物體型相同。

這對於當地並不是個好消息。這個地區是一個熱帶海洋生態系統,支持著超過1100種魚以及從端足類到鯨魚的929個其他物種,還有170種海鳥。研究人員收集到的71種鱗魨(trigger fish)腹中都有塑膠,平均每隻魚有八塊塑膠纖維。

該研究的資深作者是福林德斯大學的保育生物學家凱倫.伯克.達席爾瓦(Karen Burke Da Silva),她說:「微塑膠的尺寸非常重要,因為它們會進入最小的魚和無脊椎動物體內,這些動物接著會被較大的魚吃掉。」

這些在馬爾地夫的發現於8月2日發表在《整體環境科學》(Science of the Total Environment)期刊上,屬於今年到目前為止發表的一系列令人驚嘆的科學文獻,讓我們對這場塑膠浩劫有了新的理解──而且可能有助於對抗這場浩劫。

微塑膠循環

「為了瞭解如何緩解塑膠汙染,我們必須知道其中的變化。」多倫多大學的海洋生態學家切爾西.羅赫曼(Chelsea Rochman)說:「知道有塑膠汙染是一回事,而現在我們需要知道它四處擴散的速度、擴散到熱點的速度,還有它在生態系統擴散時發生什麼事。」

雖然大多數早期研究聚焦在海灘上及漂浮在海面上的較大型塑膠製品,但較不顯眼且分布範圍更加廣泛的塑膠碎片已經擴散到地球的幾乎每個角落,從最深的海溝到最高的山脈都涵蓋在內。有些微塑膠因為太小而成為灰塵的一部分,被吹到地球各處,高高懸浮在大氣中。

近年來,科學家已經在數千個地點追蹤到微塑膠。這份新研究標誌著學界趨勢轉變為研究羅赫曼所謂的「微塑膠循環」──微塑膠如何散播、在哪裡聚集、如何在過程中轉變。

微塑膠一詞指的是小於5毫米的塑膠粒子,有兩種基本類型。

初級微塑膠是人類有意製造的小粒子,比如用於個人護理產品的柔珠,或是用於塑膠製造業的顆粒。次級微塑膠則是塑膠最有價值的特性之一──耐久性──所造成的結果。它們起初是被丟棄的產品,在海洋中受到陽光與波浪作用而崩解。隨著時間過去,碎片變得愈來愈小。它們大概會存在數個世紀。

從夏威夷收集的一個樣本含有塑膠粒子。PHOTOGRAPH BY DAVID LIITTSCHWAGER, NAT GEO IMAGE COLLECTION

從夏威夷收集的一個樣本含有塑膠粒子。PHOTOGRAPH BY DAVID LIITTSCHWAGER, NAT GEO IMAGE COLLECTION

科學家仍然在探討該研究的基本中心問題:攝取微塑膠會對人體健康造成什麼危害?我們已經在飲用水、鹽、其他食物裡檢測到微塑膠,目前尚未顯示出任何危害。不過對於魚類與其他海洋及淡水野生動物而言,研究發現微塑膠會干擾生殖系統、阻礙生長、降低食慾、導致組織炎症與肝損傷,並改變進食行為。

海洋中的數量愈來愈多

2015年的估計顯示,每年從全世界沿海地區流入海洋的塑膠廢棄物平均為880萬噸。上個月,在皮尤慈善信託基金會(Pew Charitable Trusts)與SYSTEMIQ公司(一家位於倫敦的環境問題智庫)發表的一份新報告中,科學家做出了結論,那些流入海洋的塑膠廢棄物有大約11%──140萬噸左右──含有微塑膠的四種主要來源:輪胎、製造用顆粒、織物、柔珠。

即使明天就關掉流向海洋的「閥門」,微塑膠依然會從已經在海中的垃圾持續積累世世代代。這種持續碎片化讓我們難以計算目前有多少微塑膠在海中漂浮。大多數計算結果估計的是在海面上的微塑膠。2014年模擬的的計算結果認為微塑膠數量在5.25兆與50兆之間。今年的新研究發現這些估計數據都遠遠太低。

來自英國普利茅斯海洋實驗室(Plymouth Marine Laboratory)、艾克斯特大學、倫敦國王學院的研究團隊及美國佛蒙特州的羅莎莉亞計畫(Rozalia Project)──該組織提供船隻──在大西洋兩端對沿海水域採樣。研究人員使用較細密的網來採集較小的奈米微塑膠與纖維,而以前的計算結果漏掉了這些類似被捕食動物的微塑膠與纖維。他們的估計結果發表在《環境汙染》(Environmental Pollution)期刊上,認為全球微塑膠總數在12.5兆與125兆之間──是以前數據的兩倍以上。

「我們之前使用傳統的採樣方法,嚴重低估了海中的微塑膠數量。」普利茅斯海洋實驗室的海洋生態學家馬修.柯爾(Matthew Cole)是該研究的共同作者,他說:「有了足夠細密的網子,我們就有可能揭露這張潛藏在海中且原本無法看見的分布圖。而且這只是海洋表面而已,沉入海底的微塑膠並沒有納入這些全球計算結果。」

科學家長久以來一直認為全球海床是微塑膠的主要沉積處。不過,他們對於海床的微塑膠濃度與分布情形所知甚少。一支來自德國、法國、英國的研究團隊目前已經發現,強力的底流對於將微塑膠集中在特定熱點上發揮了關鍵作用──這些海床上的熱點就類似於聚集在海面大洋環流內的漂浮「垃圾帶」。

該團隊在義大利以西的地中海海床仔細搜查,發現了聚集的微塑膠,其累積數量比從前記錄的更多,甚至在深深的海溝裡都有。光是一平方公尺就有一層含有高達190萬個微塑膠的薄層。

令人擔憂的是,這些熱點也是海綿、冷水珊瑚、海鞘的重要棲地,牠們特別容易受到微塑膠的影響,因為牠們是濾食性動物。

陸地並未倖免

研究人員也在淡水與土壤中發現微塑膠,同時標示出微塑膠進入食物網的潛在入口。

在南威爾斯的15個河流地點,科學家仔細檢查了白喉河烏(white-throated dipper)的排泄物與反芻物,發現這些鳥以攝取塑膠的淡水無脊椎動物為食,每天會吃下大約200塊塑膠──而科學家因此認為,這種現象會使塑膠有機會進入食物網。他們的研究發現刊登在《全球變化生物學》(Global Change Biology)期刊。

中國農業科學院的科學家發現,農業的塑膠布覆蓋措施可能對農作物產量造成長期威脅。這項技術是將塑膠膜覆蓋在農田上,以保留溼氣、控制雜草、提高土壤溫度,進而可能使農作物產量平均增加25%到42%。這項措施廣泛在中國的小型農場中使用,大約佔中國農田總數的13%。因為半乾燥與乾燥地區的旱災愈加嚴重,所以中國與全世界都逐漸增加這項措施的使用。

最普遍使用的塑膠膜很容易隨著時間撕裂分解。在《全球變化生物學》上發表的研究報告中,研究團隊做出結論,認為如果在採收後收集這些塑膠膜,這項措施就可能是安全的。不過,有66%的受訪中國農民告訴科學家,他們沒有這麼做。研究人員估計,超過50萬噸的塑膠已經累積在中國的土壤裡。

塑膠碎片會改變土壤的結構與化學組成;鄰苯二甲酸酯(phthalates)等添加物就與土壤汙染有關。在含有塑膠碎片的土壤中生長的農作物具有較低的產量、高度及根部重量。該研究發現,塑膠汙染已經降低了中國的棉花產量。

在空氣中,無所不在

探討微塑膠如何在全世界散播的研究原本都聚焦在海洋。羅赫曼說,全球沙塵活動已經被研究數十年了,但科學家直到最近才發現沙塵攜帶著「大量微塑膠」。

猶他州立大學的科學家珍妮絲.布拉尼(Janice Brahney)在研究風如何將氮及磷等營養素散播至整個美西地區時,偶然發現塑膠製品的問題。她說:「我研究沙塵,以及它如何將營養素運送到遙遠的生態系統。」

不過,當她在顯微鏡下檢查從11座國家公園與荒野地區採集的樣本,她很驚訝地發現細小的塑膠纖維。

「起初我以為我汙染了樣本。」布拉尼說:「接著我發覺,我們本來就不應該覺得意外。」

她認為,每年有超過1000噸微塑膠飄落到美國西部的荒野地區與國家公園。她的分析結果發表在《科學》(Science)期刊上,顯示微塑膠會以不同層次透過大氣傳播。較大的粒子會在潮溼天氣沉積,而且最有可能來自周遭地區。細小、極輕的纖維則會傳播長途、跨洲的距離,成為全球沙塵活動的一部分,最後才會落入地面,且通常是在乾燥天氣飄落。

「塑膠正在從天空落入所有物體。」布拉尼說:「普羅大眾應該要深深記住的是,雖然我們直到現在才注意到這個問題,但這並不是新出現的問題。這個問題在好轉之前會先繼續惡化。我們不知道的還有很多,真的很難完全理解無所不在的塑膠會產生怎樣的影響。」

 

延伸閱讀:為什麼COVID-19最後一定會傷害環境 / 90%食鹽中都含有微塑膠?

SEP. 2020

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