微塑料-一个宏观问题

时间:2020-02-21 18:04 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

微塑料-一个宏观问题

在地球上空的某个地方,有一架飞机在外壳上安装了研究级双面胶带。每次飞机降落时,飞行员都会取下胶带,把它封在一个包裹里,然后在再次起飞前换一个新的。然后他把包裹邮寄到加州大学圣地亚哥分校的斯克里普斯海洋研究所,由副研究员迪米特里·德海因负责。

在显微镜下看着胶带,Deheyn看到了他正在寻找的东西:粘在粘着剂上的微纤维。

微纤维是微塑料的一个子集,微塑料是指从较大的塑料碎片中分解出来的以石油为基础的小块材料,或者是在它们的微观尺寸下生产的:直径小于5毫米。这些比人类头发细五倍的纤维被用于纺织制造业;它们在我们穿衣服、洗衣服、晒衣服的过程中脱落,流入水道,飘向空气。

Deheyn正在与Robert DeLaurentis(又名Zen Pilot)合作进行一项分析全球微纤维分布和浓度的研究。他说,最好的科学有时涉及最简单的技术:在这种情况下,双面胶。从北极到南极的30段飞行中,德劳伦提斯的每一段都会有一个样本。

Deheyn说:“它可能不会给我们绝对的数字,但至少会给我们在大气中发现的粒子类型一个很好的提示。”“这将是首次在全球范围内收集这样的样本。”

这些样本将有助于Deheyn目前的研究,该研究已经在北极、亚马逊、海洋最遥远和最深的地方发现了微纤维。几乎所有他取样或收到样品的地方。

Deheyn说:“在世界各地的水样中发现了微纤维后,很明显,污染的一个主要途径是通过大气。”“但作为一名习惯在水下采集样本的海洋生物学家,我显然不知道如何在全球高海拔地区采集空气样本。”

微塑料-一个宏观问题

战争的结束,一个时代的开始

斯克里普斯最近的博士研究生珍妮·布兰登从斯克里普斯地质馆藏中取出了一个海底岩芯样本。这张照片是在加州南部圣巴巴拉盆地的近海拍摄的。它的内容代表了地质历史的一部分,可以追溯到200年前的沉积物。

布兰登在最近的一项研究中使用了这个和其他核心,她在研究中发现,自二战结束以来,环境中积累的塑料数量已经爆炸了。这一急剧的指数增长与同期全球塑料产量的增长和加州沿海人口的激增相吻合。研究小组指出,自20世纪40年代以来,塑料微粒的数量每15年就翻一番。

“在我们的沉积记录中,塑料制品几乎被完美地复制了出来。事实上,我们对塑料的热爱已经从化石记录中消失了。”布兰登说。

从1945年开始,随着世界从战争中恢复,塑料的兴起可以作为人类世时期的一个代表,科学家们将人类世称为“大加速期”。科学家将人类世定义为当前的地质时代,在这个时代,人类活动一直是对地球的主要影响。

在“大加速”之前,科学家估计每年有480万到1270万公吨的塑料垃圾进入海洋。由于塑料垃圾的数量往往与人口数量成正比,布兰登和合著者预计,随着沿海人口的持续加速增长,近岸地区将承受塑料输入带来的不成比例的冲击。

布兰登的研究是同类研究中的第一个,它考察了塑料在一个地点随时间的积累,使研究人员有机会详细地解决这一趋势,并且是说明塑料污染在全球海洋中是多么普遍的几个研究之一。

微塑料-一个宏观问题

得到正确的数字

对布兰登来说,找到塑料污染环境的源头并不是唯一让他大开眼界的事情。在另一项研究中,布兰登发现,一种名为salps的海洋无脊椎动物正在吞食一种类似果冻的滤食性塑料;这些极其微小的污染物质此前曾在科学家的雷达监测范围内飞行。

虽然这些生物吃塑料并不奇怪,但布兰登对之前被忽视的塑料微粒的数量感到惊讶:大约比之前认为的多一百万倍。

通过分析海水样本,Bandon发现,在海水表面,在比之前测量的浓度高得多的情况下,存在一些最微小的可计数的微塑料。她的方法揭示了传统的海洋微塑料计数方法可能漏掉了最小的颗粒。

布兰登估计,海洋平均每立方米水中含有830万个微型塑料微粒。之前的研究发现,测量较大的塑料块时,每立方米只有10块。

布兰登与合著者林赛·萨拉(Linsey Sala)合作,萨拉是斯克里普斯深海无脊椎动物收藏品的管理者,这是世界上最杰出的海洋浮游动物收藏品之一,其历史可以追溯到1903年。布兰登仔细分析了多年的海上探险和横跨北太平洋的长期监测网络收集到的salps。

布兰登从2009年、2013年、2014年、2015年和2017年收集的水样中调查了100只海参,其中100%的海参体内含有微塑料。结果令布兰登震惊。

布兰登说:“我肯定认为其中一些会很干净,因为它们的肠道清理时间相对较快。”他指出,消化和排便食物需要2到7个小时。作为滤食性动物,salp几乎总是在进食。

微塑料-一个宏观问题

salps胃里的塑料可能会沿着食物链向上传播到以它们为食的生物那里,包括海龟、商业捕获的岩鱼和帝王蟹。最终,这些微型塑料可能会进入人体。

布兰登说:“虽然没人吃咸辣酱,但它在食物链上离你吃的东西并不遥远。”

最好的前进道路

被绳子拴在斯克里普斯码头的水下,塑料样品正在慢慢降解。这两个实验属于不同的实验室,但它们都是为了理解同一个过程:塑料是如何降解的。

在码头的一边,Deheyn和博士后研究员Sarah-Jeanne Royer正在监测石油基和纤维素(木材纤维)微纤维。

罗耶定期检查这些纤维的状态。作为Deheyn实验室的博士后研究员,她正在与工业界合作,寻找新的可持续的纤维选择。本研究通过Deheyn创建的平台the BEST Initiative建立,该平台旨在促进行业和学术界之间的互动,为合作提供空间。

这项研究的关键是获取从流行的化学处理方法中产生的原料纤维,这些方法最终会影响纤维的生物降解性,这种方法已经成功地应用于奥地利的Lenzing Group等纤维生产商。研究人员希望解决两个基本问题:哪些原始材料在海洋环境中会降解,以及供应链中的哪些过程会改变纺织品的降解。

Deheyn最初并不打算研究微塑料;他专门研究生物荧光。但他注意到在他的样品中有奇怪的发光物质。起初,他以为那只是镜片上的划痕,但后来他发现那其实是微纤维。

微塑料-一个宏观问题

Deheyn对荧光污染物的观察带来了新的机遇。他和加州大学圣地亚哥雅各布斯工程学院的研究人员一直在利用荧光技术开发新技术,以检测从水样中过滤出来的微塑料。

这项由工程学研究生Jessica Sandoval开发的技术被称为自动微塑料标识符(AMI)。该协议旨在用识别纤维的自动化过程取代人工肉眼计数。研究人员首先将滤光片在紫外线照射下成像,使塑料发出荧光。Sandoval开发了一种软件来量化每个过滤器上塑料的数量,并使用图像识别来生成塑料的特征信息。

“这是令人兴奋的第一步,使用自动化技术来协助监测这种普遍的海洋污染物,”桑多瓦尔说,他是在加州大学圣地亚哥分校的本科生时开始开发这项技术的。“有了这些技术,我们可以更容易地处理来自全球各地的样品,并更好地了解微塑料的分布。”

Deheyn利用这项技术分析了自20世纪70年代以来从斯克里普斯码头采集的水样。分析这些样品的超细纤维浓度,以确定污染的数量如何随时间变化。这项研究还将显示哪些类型的纤维是最不可降解的,以及在过去50年的什么时期这种特殊的塑料污染变得明显。

在码头的另一边,瓶装水和酸奶杯等消费后的塑料制品正在积聚海洋微生物。这些微生物有助于分解塑料,斯克里普斯海洋生物学家杰夫·鲍曼(Jeff Bowman)是一个研究小组的成员,该小组致力于了解哪些微生物是最重要的,以及它们是如何起作用的。

鲍曼正在与圣地亚哥国立大学合作开展海洋塑料微生物净化项目,该项目利用基于课程的本科生研究经验(治愈),让学生围绕真实世界的问题进行学习。该项目由美国国家科学基金会(National Science Foundation)资助,重点关注塑料,特别是模拟海洋中的塑料碎片,并研究分解塑料碎片的微生物。学生们成为研究小组的一员,帮助回答有关微生物和塑料降解的问题。

在过去一年半的时间里,每隔几个月,美国国立大学(National University)的一个新班级就会到斯克里普斯去检查码头上的塑料垃圾。利用这些样本,鲍曼和其他科学家教他们海洋微生物学,并教育他们塑料污染。学生在这些课程中收集的样本和数据将被纳入他们本学期的课程作业中。

鲍曼实验室的研究生后来对样本进行了更详细的分析,以便建立一个在海洋塑料上建立起来的细菌基因序列库。他们希望更多地了解海洋微生物群落降解塑料的能力,以及如何将这种理解应用于工业规模的塑料降解。

“海洋塑料是一个巨大的环境挑战,但也提供了一个独特的教育机会,”鲍曼说。“本科生在新闻中听说过海洋塑料,当他们参观当地海滩时就能看到问题所在。我们能够利用这一点来了解微生物在海洋系统中的作用,以及微生物如何成为本世纪重大环境解决方案的一部分。”

尽管这方面的研究非常广泛,但科学家强调,关于微塑料对环境的影响,以及最终对人类的影响,我们还有很多需要了解的地方。新闻头条称,海洋中的塑料很快就会超过鱼类,因此科学界和整个社会都渴望探索这项研究。

“这只是我们对‘塑料生物学’认识的开始。它们无处不在,在我们呼吸的空气里,我们喝的水里,我们吃的食物里。”“所以,我们需要学习如何与他们一起生活。然而,在基本的科学问题得到解决的同时,作为一个社会的关键问题仍然没有得到很好的解决:为什么我们要不断地制造不能降解的材料,并不断地积累,以至于它们堵塞了我们的生态系统?”

当前位置:主页 > 地球知识 >

声明:本文杏鑫娱乐整理不代表个人观点,转载请注明原文,点击还能查看更多的文章;本文网址: http://www.kozbods.com/diqiu/790.html

围观: 次 | 责任编辑:杏鑫

延伸阅读

SEO关键字



回到顶部