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海洋中那些来自人类的塑料垃圾 精选

已有 15737 次阅读 2015-3-6 13:03 |个人分类:一起读顶刊|系统分类:科研笔记

虽然弗洛伦泰因·霍夫曼(Florentijn Hofman)否认他的大黄鸭设计灵感来自中国产的浴室经典小玩具——橡皮小黄鸭,但小黄鸭漂洋过海的故事却是真的:1992年1月10日,一艘从中国香港出发驶向美国塔科马港的集装箱货轮在太平洋上遭遇强风暴,轮船猛烈颠簸使装有近三万只乌龟、鸭子、海狸和青蛙形状的浴室小玩具的集装箱坠入大海并破裂。塑料小动物们就此展开了漫长的漂游,将大洋变成了一只超级大浴盆,小黄鸭形成了一支庞大的“鸭子舰队”漂向全球,至今已经飘游了三大洋:北冰洋、太平洋和大西洋,这一路一定充满了各种奇妙经历,颇有美丽童话故事的意味。一批海洋爱好者也自发组成了“追鸭族”,专门监视“鸭子舰队”的行踪。每当“鸭子舰队”即将抵达某个海岸时,“追鸭族”们就会疯狂地涌向海滩,争抢这些著名的鸭子。而科学家们正好借助小黄鸭,对其漂流路线进行研究,以了解海洋洋流和北极冰帽的奥秘。这个故事很美好,但从另一个方面却说明,倾入大海的塑料垃圾,可能其影响是全球性的。

 

图1 鸭子舰队


自1940年代和1930年代塑料商业发展以来,塑料就离不开我们的生活了,日益占领着消费市场。很难想象,如果没有塑料,我们目前的生活应该什么样的。在现代成品中,要找到一件商品完全没有塑料,几乎是不可能的。2012年全球塑料树脂产量达到2.88亿吨,与1975年相比增长了620%。最大的塑料树脂市场是用于包装,也就是说这些材料从设计来说就是用完后马上就可以丢弃了。1960年代,美国都市中塑料不到固体废物的1%,而到了2000年,这个比例增加了一个数量级。从已有的105个国家的数据来看,2005年有61个国家的塑料垃圾至少占固体废弃物的10%。

在科学文献中第一次出现海洋塑料污染的报道是1970年代早期。40多年后,对进入海洋环境的塑料碎片的数量和来源并没有进行严格的估算。1975年,所有物质的垃圾进入海洋的年通量为580万公吨,这仅仅是基于来自海洋船舶、军事行动和船舶事故的排放。虽然已经严令禁止海上船只直接排放塑料垃圾,但还是时有发生。人们普遍认为,海洋塑料碎片80%来源于陆地。

海洋环境中的塑料碎片已经记录了很多,但是陆地上产生的塑料垃圾有多少进入了海洋并不是特别清楚。结合全球有关固体废物、人口密度和经济状况等数据,Jenna Jambeck及其同事对来自192个不同沿海国家向海洋输出塑料垃圾的问题进行了估算。根据2010年从陆地移向海洋的塑胶量,确认了这是向海洋移动的塑胶废物的主要来源。在这篇文章中,他们列出了向海洋排放最多塑胶废物的20个国家的名单,其中包括中国和美国。尽管许多研究强调了地球海洋中多年来塑胶碎片的存在及位置,但每年进入海洋的塑胶总量仍不为人所知。Jambeck等用新模型进行了分析,这些沿海国家在2010年产生了大约2.75亿吨的塑胶废物,有480万吨至1270吨的塑胶废物最终进入了海洋。人口规模和废物管理系统的质量很大程度上决定了哪些国家贡献最大,让这些未捕获的垃圾变成海洋中的塑料碎片。

图2  因管理不善而产生塑料垃圾的全球分布图(数据来自这个研究中所分析的192个国家)


塑料在海洋环境中引发了越来越多的担忧,因为它们可在海洋中持续存在并对海洋及其生物、甚至可能对人类产生影响。在北极海冰中沿海的塑料碎片可以出现在海面上,也可以在海底。塑料碎片风化后分裂成小颗粒物,就连海洋的小型无脊椎动物都可能摄取。这么小的颗粒物使得其来源难于追中也难于从大的海洋环境中消除,因此,最有效的缓解策略是减少输入。

散落或处理不当是疏于管理而产生的废物,这些废物可通过内陆水道、废水外流以及风或潮汐作用进入海洋。如果废弃物管理基础设施不进行改善,从陆地进入海洋环境的塑料垃圾累积数量预计到2025年将增加一个数量级。尽管发展中国家与发达国家之间的差距仍然在增长,但对2025年因管理不善导致的垃圾产生其地理分布并不会有大幅改变。

从全球来看,在2100年之前这些塑料碎片并不会达到“废物峰值”。这些垃圾将继续随着人口、经济和人均消费的增加而增长,特别是城市地区和非洲发展中国家更是如此。从历史上看,掩埋或焚烧惰性或可生物降解的垃圾这种废物管理是可行的,但垃圾中合成塑料的快速增长需要进行一个范式转变。长期的解决方案包括减少废物和“下游”废物管理策略,如扩大回收系统和增加生产者的责任。改善发展中国家的废物管理基础设施建设也是至关重要的,但需要大量的资源和时间。在发达国家这类基础设施已经发展起来了,它们可以立即采取行动,减少浪费,限制一次性塑料的增加。

文章也对这个估计中的一些不确定性进行了分析,主要是对废物产生、表征、收集和处理的测定较少,特别是城市中心以外的地区更是缺乏这种测量。即使有这些数据,测定方法也不一致,有些内容可能就没有包含。此外,有关垃圾的国际进出口业务也没有计入,这对个国家的估计有影响,但对全球总量是没有什么问题的。长期预测模型对废物流中塑料增长的预测是敏感的,历史增长动态其实也不是预测未来趋势的最佳指标。包括所执行的经济成本,以及社会文化、环境和其他影响基础设施建设或行为变化的因素,将改善对这个缓解策略的评估。


参考资料
Plastic waste inputs from land into the ocean, Science 2015-02-13, 347:768-771.



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