Saturday, June 19, 2021

塑料雨取代了酸雨

本文內容取自《連線》雜誌科學專欄的文章,Plastic Rain Is the New Acid Rain

在美國西部的國家公園——約書亞樹、大峽谷、布萊斯峽谷——你能夠深深地呼吸原始空氣,因為這些是從未受到污染的地方,構成了一個偉大的美國保護區。 然而有一種無形的威脅正在空中飄散,就是這些微塑料顆粒、細小塑料塊(5毫米以內),破碎的塑料瓶、衣服上磨損失落的超細纖維等等,所有的塑料污染物都被大氣層捕獲,並藉著雨滴帶來存放在荒野中。

今天研究人員在《科學》雜誌上發表了一篇驚人的報告:在收集了14個月的雨水和空氣樣本後,他們算出每年有超過1,000噸的微塑料顆粒落入美國西部的11個自然保護區,相當於超過1.2億個塑料水瓶。猶他州立大學環境科學家Janice Brahney說,「我們只是在看西部保護區,這些地方僅占美國總面積的6%。數字太大了,令人震驚。」

這進一步證實了一種越來越可怕的情景:微塑料正在世界各地蔓延,降落在據稱是純淨的棲息地,比如北極,或偏遠的法國Pyrenees山脈。微塑料通過廢水和污染的海洋,流入深海的生態系統,隨浪噴出並由海風吹到陸地上。鑑於基本的大氣環流過程,塑料隨著雨水出現在美國西部,可能也在世界其它地方,好像新的酸雨。

塑料雨可能比酸雨更糟糕,因為酸雨是二氧化硫和氮氧化物排放的結果,現在可以藉著在發電廠裝備清潔器,以及在汽車中裝備催化轉換器來控制,美國和其它國家在過去幾十年中減少了酸雨問題。但微塑料已經侵蝕了最偏遠的環境,並且無法清除。水、土地或空氣中的塑料顆粒絕對無處不在,並且不像你可以在海洋中拖曳某種塑料吸附器件除掉。

塑料如此有用是因為它的堅韌,但也成為一種令人擔憂的污染物--塑料永遠不會真正消失,而是分解成越來越小的碎片,滲透到地球上越來越小的角落。更糟糕的是,根據麥肯錫諮詢公司的數據,塑料垃圾到2030年將預計從每年2.6億噸猛增至4.6億噸。在發展中國家,更多的人加入中產階級,意味著更多的消費和更多的塑料包裝。

為了測量美國西部塑料微塵問題的嚴重程度,研究人員在11個國家公園和保護區使用收集器,採集雨水和空氣樣本。 每個收集器都有一個「濕」桶來收集雨水,還有一個「幹」桶來收集空氣。傳感器檢測到降雨就打開「濕」桶,同時關閉幹桶。反過來當天氣晴朗時,幹桶會收集風中攜帶的微塑料顆粒,而濕桶則保持關閉。研究人員還模擬了他們所收集的雨水風暴從哪裡起源,觀察雨水和微塑料傾到濕桶中之前所經過的城市大小。
Exceedingly small bits of plastic collected
in remote areas of the western US.

他們從一年多收集的樣本中,發現有98%的樣本含有微塑料顆粒。平均有4%的顆粒是合成聚合物,而雨中落下的顆粒常比風颳來的顆粒大,因為較輕的顆粒更容易被氣流帶動。來自滌綸之類合成衣物的超細纖維佔了濕樣品的66%和幹樣品的70%。Brahney博士說:「幾乎每個樣品中都有顏色鮮豔的小塑料碎片,太令人驚訝了。」 還有,研究團隊用他們的設備無法分辨透明和白色的顆粒纖維,因此他們的計數可能趨向於保守。

對於帶來沉積微塑料濕樣本的風暴,研究人員觀測其路徑,能夠繪製出地圖,標示天氣系統如何傳輸那些顆粒。例如風可能會將城市地區的微塑料顆粒吹離地面,並將它們帶到下風向某地,然後再迫使它們揚起來。Brahney博士說:「雨水非常有效地洗淨一切空氣...因此大氣中可能攜帶了相當的灰塵和塑料,而暴雨會將它們沖走。」 微塑料顆粒甚至可以起到凝結核的作用,即吸引水蒸氣形成雲。

另一方面,乾燥的沉降物似乎漂流得更遠。那些較小的顆粒更容易被風攜帶數百英里,甚至數千英里,——想想來自Sahara沙漠的塵埃,輕而易舉吹過大西洋和落入亞馬遜雨林,而不是被本地的風暴捲起。微塑料大概比土壤顆粒傳播得更遠,因為它們的密度小得多。

Brahney博士說:「我們知道噴氣飛機射流與地理位置的關係(在美國,快速移動的噴氣機從西向東穿過整個大陸),這意味著攜帶塑料沉積物的氣團在大氣中位置很高。」這與國際上其它學科的科學家看到的情況相吻合:微小的塑料碎片——主要是來自衣服的合成纖維——隨風飄散,污染了原始的棲息地。例如,歐洲城市似乎正在將微塑料播撒到北極。

研究帶來了另一個令人不安的驚人現象:30%的樣本顆粒是微珠,即美國在2015年禁止在美容產品中使用的微小合成球。不過,樣本中的微珠通常比您在美容產品看見的更小。Brahney博士說,「我們真的看到許多顏色鮮豔的微珠,所有的顏色都在,其中有一些我們可以確定為腈綸。」

這些顏色讓研究人員推測,微珠是來自工業油漆和塗料,因為噴灑這些塗料會很容易讓微珠進入大氣,並被風捲起和帶到遠處。若果真如此,那麼塗料行業可能會陷入美容行業的同一命運,被微珠污染限制。然而若一個國家禁止在油漆中使用微珠,那麼這些東西還是會從鄰國吹進來。

更加令人不安的是,微塑料最終會分解成納米塑料--它們很小,若沒有合適的設備,研究人員可能無法檢測到。你看不到任何小於4微米的東西,但這並不等於它們不存在,也並不等於我們不會吸入它們。

科學家還不知道吸入微珠會對人類健康有什麼影響,但你可以合理假設它沒有好處。 隨著時間的推移,塑料碎片中的化學物質往往最終會濾出來,並已知會傳播病毒和細菌等微生物。研究人員剛剛開始探索這些微塑料會如何影響其它生物:今年早些時候有一項研究發現,接觸了微塑料的寄居蟹在生長過程中難以選擇新的殼,它們需要換殼才能生存。

在國家公園的土壤中,塑料的到來可能會產生連鎖反應。這些塑料顆粒不僅會堵塞蠕蟲的消化道,還會影響土壤。比如微塑料可能會改變土壤吸收和儲存熱量的特性,還可能影響那裡通常的微生物,改變水在這些土壤中的移動方式等等。

撇開這些許多未知數不談,Brahney博士的這項研究提出了關於微塑料生命週期的關鍵難題。隨著每項新研究的發展,它變得越來越複雜。科學家們一直想弄清楚,世界上的塑料污染到底會引起什麼事件,幾乎所有問題似乎都「消失」在環境中。但像這項研究表明,這些塑料永遠不會真正消失,只是變成更小的碎片,散佈在世界各地,也許要花很多年時間,在空氣、陸地和海洋中循環。

有兩位科學家研究發現,海洋正在泛出微塑料顆粒,然後隨著海風漂浮到岸上。以前人們認為當微塑料通過廢水流入大海時,它們會留在海裡。同樣,降落在土壤上的微塑料也可能不會留在原地。這些微塑料可能不是靜態的,其中一些最終會通過我們的地下水位下降,有一些會因侵蝕而移動,或者重新釋放回大氣中。

關於這種微塑料循環,還有很多科學需要了解的地方,但有一點很清楚:這些塑料不會重新製作成瓶子。

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