科学家发现塑料垃圾的扩散范围超出了已知海洋垃圾带

科学家发现塑料垃圾的扩散范围超出了已知海洋垃圾带 在最近的一项研究中，亥姆霍兹环境研究中心（UFZ）的一个研究小组与阿尔弗雷德-魏格纳研究所（AWI）合作，在太平洋的一个偏远海洋保护区发现了大量塑料垃圾和微塑料。这些塑料垃圾和微塑料的数量与世界上已知的最大垃圾区之一中发现的数量相似。研究人员强调，塑料的分布范围比预期的要广泛得多。整个海洋生态系统都受到了威胁。因此，他们呼吁全球尽快停止向海洋排放塑料。这项研究发表在《环境科学与技术》上。来自 neuston 网的样本，其中含有大量不同的塑料颗粒（2019 年北太平洋考察）。资料来源：UFZ问题的范围和研究结果"海洋中的塑料是一个严重的问题。每年都有数百万吨的塑料通过河流、风力、航运和捕鱼进入海洋，并在海洋中存留。目前还很难评估其对海洋生态系统造成的后果，"MICRO-FATE 项目协调人、德国联邦科学院环境化学家安妮卡-雅克（Annika Jahnke）教授说。塑料在海洋中的分布情况如何？哪些区域尤其受到影响？有没有无塑料区？塑料在靠近源头或远离源头的大洋中具有什么样的特性？雅克和她的研究团队对这些问题进行了研究。德国 RV SONNE 号侧面拖曳的 Neuston 网，在穿越北太平洋时收集海面漂浮的塑料样本。图片来源：Philipp Klöckner / UFZ2019 年，在德国"Sonne"号科考船上进行的为期五周的考察中，研究人员采集了北太平洋温哥华（加拿大）和新加坡之间的地表水样本。研究小组根据夏威夷大学的一个预测模型（Surface CUrrents from a Diagnostic model (SCUD)）选择了沿航道的采样站。该模型可以计算出特定海域可能存在的塑料含量。Jahnke 说："我们选择了预测塑料负荷较高和较低的站点进行调查。有些站点位于已经进行过深入研究的区域，如所谓的太平洋大垃圾场。我们还想调查大洋中几乎没有被探索过的区域。例如，我们在夏威夷西北部的一个海洋保护区帕帕哈瑙木卡海洋国家纪念碑采集了样本。"研究小组采用了两种不同的方法来确定地表水中的塑料含量。第一种是垃圾调查，由两名科学家组成的小组在"松恩"号的甲板上对船只航行过程中肉眼可见的塑料制品进行计数，并记录其形状和大小。第二项调查是在海面拖曳纽斯顿网，在九个站点采集样本。用 neuston 网收集到的部分塑料微粒，显示出很大程度的风化以及大小、形状和颜色的多样性。图片来源：Annika Jahnke / UFZ"网眼大小为 0.3 毫米。这使我们不仅能收集较大的物品，还能收集较小的塑料微粒，以确定直径小于 5 毫米的微塑料的数量，"该研究的主要作者、UFZ 研究员 Robby Rynek 说。"每个样本中的塑料颗粒都按大小进行了分类和计数。然后，我们使用一种特殊形式的红外光谱对颗粒进行化学分析，并根据其外观估计其风化状态"。塑料暴露在阳光、风、海浪和海水中的时间越长，风化和分解的程度就越大。其他研究表明，较大的未降解塑料物品和颗粒主要出现在塑料入海的地方。颗粒被运得越远，其风化程度就越高，体积就越小。"这正是我们调查的结果。不出所料，我们在被称为太平洋大垃圾场的地区采集的样本中发现了最多的塑料，"Rynek 说。"然而，这些塑料制品并没有以任何方式形成塑料地毯，密集地覆盖整个表面。在考虑塑料清除技术时，这一点非常重要，因为这种技术必须覆盖广阔的区域，才能收集大量塑料。大多数塑料都是小碎片，它们会逃过渔网，或者只能通过大量的动物'副渔获物'来收集，"合著者之一、来自 AWI 的 Melanie Bergmann 博士说。因此，减少塑料的排放至关重要。用 neuston 网采集的样本特写，显示塑料微粒与相当多的动物"副渔获物"。图片来源：Annika Jahnke / UFZ"我们的研究结果最令人惊讶，同时也最令人担忧的是，我们在夏威夷西北部偏远的海洋保护区发现了同样大量的特别小的微塑料。这是我们始料未及的。根据预测模型的计算，这一区域的塑料数量应该少得多，"Rynek 说。"微塑料在海洋中的分布范围很可能比之前假设的要远得多。实际上，我们在所有采样站都发现了塑料。没有一个样本是没有塑料的。因此，我们不能认为塑料主要是在已知的积聚区造成问题这个问题要大得多，实际上会影响整个海洋生态系统。"今年，联合国会员国打算通过一项具有法律约束力的全球性《塑料条约》，以阻止海洋中的塑料污染。伯格曼说："作为独立的科学家，我们作为科学家联盟的一员，为有效的塑料条约向联合国会员国代表提供建议。"除了通过避免生产不必要的塑料产品和推广再利用系统来大幅减少塑料产量外，许多研究人员还认为，需要简化和改进塑料产品的化学成分。这是确保安全再利用和提高回收率的唯一途径。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

不会产生微塑料的藻基塑料已通过测试

不会产生微塑料的藻基塑料已通过测试 在一项新的研究中，加州大学圣地亚哥分校（UC San Diego）和材料科学公司 Algenesis 的研究人员从另一个角度解决了这一问题，他们开发出了一种植物基聚合物，这种聚合物即使被研磨成微塑料，也能在 7 个月内完成生物降解。加州大学圣迭戈分校化学与生物化学教授、Algenesis 公司联合创始人、该研究的作者之一 Michael Burkart 说："我们刚刚开始了解微塑料的影响。我们正试图为已经存在的材料找到替代品，并确保这些替代品在使用寿命结束后能够生物降解，而不是在环境中聚集。这并不容易。"生物降解是微生物将聚合物分解成更简单分子的过程。它要求聚合物含有微生物产生的塑料降解酶可以接触到的化学键，并且这些微生物可以消耗聚合物分解释放出的分子。注意：所有塑料都是聚合物，但并非所有聚合物都是塑料。化学与生物化学教授、Algenesis 联合创始人兼研究报告作者罗伯特-波默罗伊（Robert Pomeroy）说："大约六年前，当我们首次创造出这种藻基聚合物时，我们的初衷一直是希望它能够完全生物降解。我们有大量数据表明，我们的材料正在堆肥中消失，但这是我们第一次在微粒水平上对其进行测量。"多年前，波默罗伊、伯卡尔特和分子生物学教授斯蒂芬-梅菲尔德（Stephen Mayfield）的一个将藻类转化为燃料的项目演变成了开发高性能生物可降解聚氨酯的探索。鉴于塑料来自石油，而石油来自藻类，研究人员开始直接用藻油制造塑料。由此产生的藻类聚合物被称为 TPU-FC1，用于制造世界上第一双可生物降解的鞋子，Pomeroy 甚至写了一本关于他的藻基材料的书。在当前的研究中，研究人员使用装有 80 号砂纸的砂带机来生成包括 TPU-FC1 在内的各种材料的微塑料。每种材料都使用了不同的砂带机，以防止交叉污染。他们使用不同的方法来检测微生物是否消化了微塑料。首先，在与家庭堆肥相同的条件下，将微塑料放入天然含有微生物的堆肥中。90 天后，堆肥样本的检查结果显示，TPU-FC1 微颗粒减少了 68%，而 EVA 微颗粒的数量几乎没有变化。200 天后，TPU-FC1 样品中的微塑料粒子数比开始时总体减少了 97%（EVA 粒子数没有变化）。石油基（EVA）和植物基（TPU-FC1）微塑料的粒子计数显示，随着时间的推移，EVA 几乎没有生物降解，而 TPU 到 200 天时已基本消失。图/SC 圣地亚哥研究人员使用一组相同的微塑料和堆肥样本来跟踪二氧化碳 (CO2) 含量，并使用呼吸计进行测量。当微生物分解堆肥时，它们会释放出二氧化碳气体。纯纤维素样品作为内部对照，用于监测背景"二氧化碳演化"，这是堆肥中微生物活性的一种测量方法。纤维素在 45 天内达到 75% 的二氧化碳进化量，表明堆肥具有足够的活性。与非生物降解材料的预期结果一样，EVA 微颗粒在 200 天的实验中没有出现二氧化碳进化现象。TPU-FC1 微塑料的生物降解效果显著，在 200 天的时间点上，二氧化碳进化达到 76%。因此，呼吸测定法证实了 TPU-FC1 的生物可降解性，并证明生物降解的结果之一是将微塑料中的碳转化为二氧化碳。由于塑料不溶于水，会漂浮在水面上，很容易被舀出水面，因此研究小组接下来将微塑料加入水中进行测试。每隔 90 天和 200 天，几乎 100%的 EVA 微型塑料都被回收，这意味着它们都没有发生生物降解。相比之下，90 天后，只有 32% 的 TPU-FC1 微颗粒被回收，200 天后，只有 3% 的微颗粒被回收，这表明 97% 的微颗粒已经生物降解。对藻类塑料进行的化学分析检测到了用于制造塑料的单体，这表明聚合物已被分解为最初的植物材料。进一步分析发现，细菌能够将 TPU-FC1 用作碳源，并证实它们能够将其分解。该研究的另一位作者斯蒂芬-梅菲尔德（Stephen Mayfield）说："这种材料是第一种在使用过程中不会产生微塑料的塑料。这不仅仅是针对产品生命周期末端和我们拥挤的垃圾填埋场的可持续解决方案。这实际上是一种不会让我们生病的塑料。"使用传统制造设备制造生物可降解塑料具有挑战性，但 Algenesis 公司正在取得进展。该公司已与特瑞堡（Trelleborg）合作生产涂层织物，并与犀牛盾（RhinoShield）合作生产手机保护壳。伯卡特说："当我们开始这项工作时，有人告诉我们这是不可能的。现在我们看到了不同的现实。还有很多工作要做，但我们希望给人们带来希望。这是可能的。"这项研究发表在《科学报告》杂志上。 ... PC版： 手机版：