所有流入海洋的塑料垃圾中,大约98%都下落不明。一项新的研究研究了它在哪里消失,以及它对海洋生物的影响。

很难夸大人类向海洋倾倒了多少塑料。数以万亿计的塑料碎片沿着亚热带环流(旋转洋流)漂浮成巨大的“垃圾块”。这些斑块对海洋生物有着巨大的影响,从最大的哺乳动物到卑微的细菌。

然而,这些巨大的塑料贴片只占所有进入海洋的塑料的1%到2%。这是一个相当可怕的想法。一个有前途的理论是,阳光驱动的化学反应会分解这些物质,直到它们失去浮力,或者变得太小而无法被研究人员捕获。然而,海洋塑料光化学降解的直接实验证据仍然很少。

塑料在哪里?

“对于大多数具有光活性的微塑料,如聚苯乙烯和聚丙烯,阳光可以迅速地将这些聚合物从海水中去除。其他不易光降解的微塑料,如聚乙烯,即使留在海面上也可能需要几十到几百年才能降解,”研究人员说。

此外,当这些塑料在海上溶解时,它们释放出生物活性有机化合物,这些有机化合物被测量为总溶解有机碳,这是阳光驱动塑料光降解的主要副产品

研究人员想验证这一理论。他们选择了经常出现在垃圾堆中的聚合物和从北太平洋环流的表层水中收集的塑料碎片,并用太阳能模拟器对它们进行了近两个月的辐照。

在这段时间里,研究人员捕捉到了塑料降解的动力学。为了评估降解程度,他们使用光学显微镜、电子显微镜和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)技术。

研究人员报告说,总而言之,塑料溶解导致周围水中碳含量增加,塑料样品的粒径减小。辐照塑料碎裂、氧化、颜色改变。总的来说,再生塑料比聚合物降解得更快,例如聚丙烯(例如消费包装)和聚乙烯(例如塑料袋、塑料薄膜和容器,包括瓶子),这些聚合物是研究得最多的抗光聚合物。

根据这些发现,研究人员估计,再生塑料在2.7年内趋于完全降解,北太平洋环流中的塑料在2.8年内趋于降解。研究人员估计,聚丙烯、聚乙烯和标准聚乙烯(在食品包装中有着广泛的应用)分别在4.3年、33年和高达49年的时间内完全降解。

塑料降解过程中从塑料中渗出的化合物似乎可以广泛生物降解。虽然与天然海洋溶解有机碳相比,海水中的塑料碳含量较低,但研究人员发现,塑料碳可以抑制微生物活动。研究人员补充说,降解塑料中的碳很容易被海洋细菌利用。

“塑料在海洋光降解过程中释放生物抑制化合物的潜力可能会影响微生物群落的生产力和结构,对海洋的生物地球化学和生态造成未知的后果,”研究人员说。

“我们研究的四种聚合物中有一种对细菌有负面影响。还需要更多的工作来确定从光降解塑料中释放生物抑制化合物是常见现象还是罕见现象。”

研究中的样本包括从再生塑料(如洗发水瓶和一次性饭盒(聚乙烯、聚丙烯和发泡聚苯乙烯))中提取的消费后微塑料,以及标准聚乙烯。