飓风来袭，每天在每平方米地面撒下超过10万颗微塑料

2024年03月22日10:05:04 科学 1409

飓风拉里（图片来源：MEGAN MCARTHUR）

2021年8月30日，一个起源于非洲西海岸沿海地区的热带低压，逐渐发展成了一场飓风——飓风拉里（Hurricane Larry）。9月4日，拉里在大西洋中部达到了4级（风速达到178～208千米/小时）。随后它穿过百慕大东部，于9月11日凌晨在加拿大纽芬兰岛（Newfoundland）的大博纳湾登陆。

就在纽芬兰居民忙着应对和躲避飓风的时候，位于登陆地点130千米外的一群科学家却兴奋了起来，他们正充满期待地迎接着飓风拉里的到来。

纽芬兰岛人口密度极低（1.4人/平方千米），大部分地区人烟稀少且工业发展十分有限，因此很少有人类活动导致的环境污染。而飓风拉里在登陆纽芬兰之前的路径都在海上，没有到达过主要的陆地区域。对这群科学家来说，这是研究一个重要问题的极佳机会：从海洋来的飓风，能给陆地带来多少微塑料？

纽芬兰之景（图片来源：Tango7174 - CC BY-SA 4.0）

从海洋到大气，又回到陆地

微塑料是指直径小于5毫米的塑料颗粒，在有人类活动的地方几乎随处可见。任何塑料制品的使用、生产、丢弃过程都可能产生微塑料。陆地上产生的微塑料颗粒可能进入河流，最终又流入海洋。此外，航运和捕鱼等人类海上产业也可能为海洋带来微塑料。

海洋中的微塑料（图片来源：unsplash）

此前，很多科学家都认为，当塑料进入了海洋，会一直随着洋流流动。在此过程中，微塑料可能会被海洋生物吸收，或是沉入海底。除非是在偶然之间又被洋流冲上海滩，否则它们会长期留在海洋。

但越来越多的研究发现，比起被洋流冲回海岸，海洋微塑料还有更高效的方式回到陆地。比如，一些塑料颗粒可以通过海洋中气泡的破裂或海浪的作用进入海洋上空的大气，这些微塑料的尺寸和密度较小，可以被大气带到很远的地方，其中一部分就可能被带回陆地。

海洋中的微塑料可能通过气泡和海浪进入空气（图片来源：Allen et al,2020）

而像拉里这样的强飓风，可能会加剧上述过程，让更多的微塑料从海洋进入空气。而这些含有微塑料的空气会随飓风一起移动，在飓风遇到陆地或较冷的水域开始减弱时，其中悬浮的微塑料就可能通过强降雨等方式回到陆地。

那么，飓风拉里给纽芬兰带去了多少微塑料呢？

每天每平方米撒下数万微塑料

这些在纽芬兰等待飓风的研究者，在开阔地面上放置了一个直径200毫米、高1米的玻璃收集装置，并用木桩将它紧紧地固定在地面上。装置内有一些超纯水，可以捕获从空气到达地面的物质，包括微塑料。在飓风达到这个装置所在区域之前、之中和之后的几天里，研究者每隔六个小时，就会收集一次装置内的样本，并换上新的超纯水为下一次收集做准备。

研究所使用的样本收集装置（图片来源：Dalhousie University）

在9月9日到9月12日的时间里，他们一共收集到了11份样本。结果发现，在飓风路过采样点区域之前或之后，每天每平方米的微塑料颗粒数量在700到3000粒之间，而在飓风拉里经过采样区域时，每天每平方米落下的微塑料颗粒数量最多达到了113 569（±29 215）粒。而实际数量可能比这个测量的数据还要高，因为这项研究没办法统计直径小于1.2微米的微塑料颗粒。

从样本里收集到的微塑料中，含量最多的为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），这种塑料成分常被用于海洋工业活动，因为它能抵抗来自藻类或海洋细菌的生物污损（biofouling，生物附着在材料上使其性能下降或损坏）。其次是丙烯酸（acrylic）和聚酯（PES），主要来源是服装中的合成纤维，这意味着这些微粒很可能是从陆地废水到达海洋中的。

对飓风路线的分析表明，飓风拉里在抵达样本收集点的48小时内，很可能经过了北大西洋马尾藻海（Sargasso Sea）的垃圾带，该区域海面微塑料浓度达到了每平方千米580 000粒。这种巨大海洋垃圾带是由于洋流将海洋微塑料带到世界各地，并集中在流涡（gyre，大尺度海水闭合环流）中形成的。

飓风拉里也掠过了拉布拉多洋流（Labrador Current），而拉布拉多洋流带来了来自北冰洋的海水。而即便是北冰洋下7米深的水域中，大于50微米微塑料的浓度也达到了每平方米282粒。

微塑料循环

纽芬兰是个人烟罕至的地方，本该保持着原始自然的美丽，远离人类的污染，但飓风拉里却能在这个地方每天每平方米撒下数万粒微塑料。纽芬兰有着许多湖泊，许多微塑料可能落入了这些湖泊中。而由于湖泊的流入流出有限，这些微塑料可能会在其中停留很长时间，影响湖泊中的生态系统。

但纽芬兰并不是唯一被微塑料入侵的自然之境，此前也有研究在偏远山区中检测到来自大城市的微塑料。甚至在远离人类活动的国家公园和自然保护地内，都出现了微塑料的痕迹。在2020年发表于《科学》（Science）的一项报告显示，每年有超过122吨微塑料沉积在美国西部的保护地里。更为离谱的是，科学家甚至在北极的雪中也检测到了微塑料的存在。

美国国家公园和其它野外保护地中的微塑料（图片来源：Brahney et al,2020）

越来越多的科学家认为，环境中微塑料颗粒的流动，就和氮循环、碳循环和水循环一样，已经形成了一种新的生物地球化学循环——微塑料循环。

地面上的微塑料可能进入大气中，也可能渗入地层，迁移到地下水和地表水中。水中的微塑料也可能转移到空气中，或者成为沉积物，或流向海洋等其它下游生态系统。存在于各种环境中的微塑料，又可能会被该生态环境中的生物摄入，从而影响生态系统。微塑料还可能沿食物链和食物网向更高营养级传递，不过目前还缺乏相关的系统研究。