文|林根赫尔（Daniel Lingenhöhl）

海洋已经沦为垃圾场，某些海域漂浮着几十万甚至数百万吨的塑料垃圾，而肉眼可见的垃圾，可能还只是海洋垃圾的很小一部分。全球海洋中塑料垃圾到底有多少？这些垃圾对海洋生物，乃至全球环境造成了怎样的危害？

对于人类来说，深海始终是一片未知的区域，我们对深海进行的探索甚至不及对火星和月球。然而，我们却已在深海里预先存放了人类文明产生的各种垃圾，包括塑料瓶、塑料袋、酸奶罐、渔网、运动鞋以及高尔夫球等。“我们还没有对深海领域进行深度研究，垃圾就已经散布到了那里，这一发现让人感到震惊。在我们对深海进行科研考察的时候，才发现深海到处都是塑料垃圾——从临近的海滩一直蔓延到人类可被探测到的遥远海域。”葡萄牙亚速尔群岛大学（The University of the Azores）的克里斯托弗·法姆（Christopher Pham）用这段话描述了目前全球海洋中塑料垃圾的现状。

海洋已经沦为垃圾场，某些海域漂浮着几十万甚至数百万吨的塑料垃圾，或许还有更多的垃圾沉积到了未知区域。我们肉眼可见的垃圾只是其中很小一部分。全球每年大约会生产30亿吨聚合材料，这些聚合材料广泛用到各个领域。保守估计，其中大约千分之一的聚合材料，最终会以塑料垃圾的形式流向大海。年复一年，在大海中集聚起来的塑料垃圾总量已经相当庞大。

大海上漂浮的可见垃圾只是所有垃圾中较小的一部分，为了得到最新最准确的评估结果，美国五环流研究所 （Five Gyres Institute）的马库斯·埃里克森（Marcus Eriksen）和同事对24次科考航行所获得的数据进行了综合评估。他们的科考航行从亚热带的大洋涡流开始，沿着澳大利亚的海岸，穿越地中海，最终到达孟加拉湾。综合评估的结果显示，每年排入大海的塑料垃圾多达27万吨，这一数字还不包括那些不可见的塑料垃圾，比如已经沉入海底的部分。

比起垃圾的总质量，更让人触目惊心的是这些塑料垃圾的颗粒数量。目前在大海上总共漂浮着约5250兆个塑料颗粒物。这些颗粒物形体各异，大到塑料袋、塑料瓶、塑料网或鞋等，小到只有几毫米甚至更细小的颗粒，在某些海域，这些颗粒的密度甚至超过了浮游动物或浮游植物。

垃圾漩涡

塑料垃圾中的一部分最终会沉入海底，法姆这样描述道：“在深海垃圾中，塑料垃圾是最常见的组成部分，例如被渔民遗弃的渔网、亚麻布料等会沉积到海底山岭、海底沙洲以及洋中脊里。”他和23位同事在北大西洋的32个地点进行了相关考察。从北大西洋海岸到北大西洋的洋中脊，从北冰洋到地中海，他们使用摄像头或者拖网进行追踪研究，结果发现到处都漂浮着人类文明留下的垃圾。甚至距离欧洲大陆2000千米的海底都已经被密集的人类垃圾覆盖。在这些垃圾中，大约85%是人们在日常生活中使用的塑料和被渔民废弃的渔具，剩下的15%则包括玻璃、金属、纸张、衣服、陶瓷等。

虽然目前还不清楚这些轻质且容易漂浮的高分子聚合物是如何沉到海底的，但研究者已经找到了几条可能的路径。“沿海大城市的水下排污通道形成了一条巨型传送带，垃圾可以直接通过这条传送带到达深海海底，”英国国家海洋学中心的费尔勒·胡威乐（Veerle Huvenne）解释道，“葡萄牙里斯本的水下通道以及西班牙巴塞罗那的布拉内斯峡谷，都可将大量生活垃圾沿着大陆架直接导向4500米深的海底。”

垃圾中较重的那些首先会沉入海底，较轻的部分则先会被一些生物附着，随着质量的增加最终沉入海底。很多废弃的渔网都没有经过正规的回收处理，而是直接从渔船上丢弃到海里。这些废弃的渔网被人们称为“幽灵之网”，因为这些渔网不仅会积聚大量垃圾，也会积聚很多寄居其中的动物，同时还有困死在渔网上的动物尸体。随着渔网的体积和重量越来越大，它们最终会携带着附在其上的大量垃圾慢慢沉入海底。还有一部分垃圾会被动物直接吃掉，例如鲸鱼或海龟会经常吞入一些塑料垃圾，动物不能消化这些垃圾也无法将它们排出体外，最终这些垃圾会和动物的尸体一起沉入海底的巨大垃圾场。欧洲和北美的海岸都属于垃圾超负荷的海域，在这些区域的海底，每平方千米的垃圾会多达7.5万件至10万件。

垃圾数量增长的速度究竟有多快？赫尔姆霍茨极地与海洋研究中心的梅拉妮·贝格曼（Melanie Bergmann）和同事对这个问题做了详细研究。赫尔姆霍茨极地与海洋研究中心在格陵兰岛和挪威斯瓦尔巴之间的弗拉姆海峡的海底设有一个观测基站，该基站的摄像机可以定期对所在海域进行拍摄。研究员收集并比较了数千张来自这个基站的照片，得到了令人惊讶的结果：仅在过去9年时间里（2002年至2011年），该区域塑料垃圾的增加速度就翻了一倍。

这种增长趋势看起来非常令人担忧。针对这个问题，贝格曼说道：“长久以来，北冰洋以及它的深海区都被认为是人类无法触及的偏远区域。但现在，仅从我们的观测基站得到的这些数据来看，这个区域积聚的塑料垃圾总量已经和里斯本附近海域的塑料垃圾总量相差无几。”

这一现象主要归结于洋流特别是海湾洋流的远距离传输能力。正是借助这些洋流的搬运能力，来自沿海大都市或航运沿线的大量塑料垃圾才得以抵达地球最偏远的角落。这些垃圾中的一部分会被一个巨型的海洋涡流捕获，在很长时间内它们都不会沉入海底，这个巨大的浮动垃圾带被称为“人类垃圾漩涡”。这个位于亚热带的巨型圆形漩涡正吞噬着人类文明所产出的一切东西——从购物袋到整个集装箱，甚至还有废弃的游艇。这块巨型“垃圾地毯”在缓慢飘向北太平洋，它的面积几乎相当于整个西欧。而在南太平洋、北大西洋以及印度洋的漩涡则没有这么大。在“垃圾地毯”前进的同时，大风和海浪会不断将其中一部分撕碎，并将垃圾重新推向陆地。

海冰里的塑料微粒

“垃圾地毯”中分离出来的大部分垃圾都被运送到了另一个地方：极地冰区。贝格曼和同事在研究结果中指出的其实只是海洋垃圾的冰山一角。实际上，北极海冰上附着多达上万亿个塑料颗粒（在南极也可能存在类似情况，虽然它与其他大陆距离更远）。发现这一现象的是达特茅斯学院的蕾切尔·奥巴德（Rachel Obbard）及其同事。他们分别于2005年和2010年在极地进行了两次科考行动，在此期间他们分析了4组不同的海冰冰芯样本并得出了上述惊人结论。他们首先将采样获得的冰芯融化，再将融化的冰水过滤，最后手工清点滤出的沉淀物。他们在每立方米的冰块中，发现了数百个塑料颗粒。这些冰块中所含塑料颗粒的密度比在“垃圾漩涡”中的塑料颗粒密度高出近一倍。

研究人员首先从颗粒的形状和颜色判定它们属于塑料，随后在红外光谱仪的帮助下进一步确定它们确实为塑料颗粒。这些颗粒有一半以上都是合成纤维制品，其余的则是聚酯类和尼龙类制品——都是最常见的合成材料。在北极海冰中发现这些塑料物质表明，极地海冰似乎可以暂时束缚四处漂浮的塑料垃圾，让它们没法进一步扩散。然而，极地海域的海冰覆盖率正在逐年降低，所以海冰在缓解塑料垃圾扩散方面效果甚微。

另一方面，伴随着温室效应的加剧，那些经过数十年时间形成的坚固而稳定的巨大海冰在逐渐融化。这样一来，会有越来越多的塑料颗粒从冰块中脱离出来，重新回到地球化学循环中。根据研究人员估算，在接下来的几年时间里，将会有多达数万吨的塑料垃圾重新回到海洋里。

海冰中，绝大多数都是体积微小的塑料颗粒。因为一旦被丢进大海，即便是结构最牢固、化学性质最稳定的塑料也会随着时间的推移逐渐被分解掉：无论是行进在通往极地的路途中，还是翻腾在“垃圾漩涡”里，太阳的紫外辐射和海水中的物质都会让这些塑料垃圾变脆，最终分崩离析。此外，它们还会被寄居在自身表面的大大小小的生物啃噬，受到这些生物的排泄物的腐蚀。就这样，塑料垃圾会逐步分解，成为直径只有不到5毫米的颗粒，然后在自然界中继续存在数十年。

美国伍兹霍尔海洋研究所的卡拉·拉文德·劳（Kara Lavender Law）和英国普利茅斯大学的理查德·汤普森（Richard Thompson）一同对塑料颗粒进行了追踪研究，他们抱怨说：“在某些污染特别严重的海域，每平方千米的海水中会含有多达上百万的塑料颗粒。”在亚德布森海湾，德国奥登堡大学的法泰依·杜拜希（Fatehi Dubaish）和格尔德·利波蔡特（Gerd Liebezeit）对当地的海水进行采样后发现，在该海湾的一些水域，每升海水会含有多达1770颗塑料微粒。西班牙卡的斯大学的安德烈斯·科萨尔（Andrés Cózar）补充道：“我们在全球各大海域进行了大约20万次采样，结果在88%的海水样本里发现了塑料颗粒。”

入侵食物链

塑料垃圾的碎屑会和浮游生物混合在一起。以采集自北太平洋垃圾漩涡的海水样品为例，研究人员在海水里的5种藻类、虾以及其他生物体上发现了塑料颗粒。在这些水域发现的塑料颗粒的总质量，大约是该水域浮游生物总质量的6倍。

由此导致的严重后果是，塑料颗粒将会进入食物链循环系统，因为体型较大的生物会将塑料颗粒连同浮游生物一起吞吃掉，但它们却无法消化塑料颗粒。正如后期实验所证实，研究人员从微型桡足动物到大型海洋哺乳动物在内的多种生物体内都发现了塑料颗粒。

塑料会在生物体内产生多种影响——大多是些不良影响。这些塑料通常会释放出一些可以影响激素分泌的化合物，进而影响动物行为。海绵经常会吞入包括人造多孔材料在内的多种有害物质，例如多氯联苯（PCB）、DDT以及其他有机氯化合物。拉文德·劳和汤普森就这方面的危害解释道：“有毒化合物很容易在塑料微粒里聚集，浓度可达海水的4倍以上。一旦这些塑料微粒被动物吞噬，动物就会分泌消化酶，试图消化这些塑料颗粒，有毒化合物遇到消化酶后，会重新从塑料微粒中释放出来，从而危害动物的健康。”

研究人员曾在实验室里把这类有害物质的浓度人为提高到自然水域中的一百万倍，他们发现这类毒素会沿着食物链传递，在很多动物的脂肪组织中富集，最终抵达食物链的顶端——人类的体内。

至今还没有准确的数据可以说明，塑料微粒对海洋动物造成的危害到底有多严重——因为多氯联苯本身就可以通过很多途径进入大自然。美国加利福尼亚大学戴维斯分校的切尔西·罗赫曼（Chelsea Rochman）的一项研究表明，生活在塑料微粒较多的水域里的鱼类，会吞食更多的有害附加物进入体内，从而使得脂肪组织中多氯联苯物质的含量上升至未受污染水域的鱼类的两倍。这也是为什么它们会更容易患肝病或炎症的重要原因，这些鱼的实际寿命会因此大大缩短。

同样令人震惊的还有鱼类吞噬掉的塑料垃圾总量。普林斯顿大学的瑞贝卡·阿施（Rebecca Asch）和同事在一次北太平洋的科考航行中，从200~1000米深的海水中捕获了一些深海鱼类，结果他们在10%的鱼类的胃中发现了塑料物质。这位生物学家估计，这片海域中的海洋动物每年会吞噬掉12000吨至24000吨塑料垃圾。

而在海洋浅水区生活的鱼类则会吞噬掉更多的塑料垃圾：2008年，美国艾尔加利塔海洋研究基金会（Algalita Marine Research Foundation）的克里斯蒂安娜·布尔戈（Christiana Boerger）和她所在的团队进行了一次科学考察，他们捕获了一些浅水鱼进行解剖分析，结果在大约1/3的鱼类体内都发现了塑料。统计数据显示，每条鱼的体内平均有两颗塑料颗粒。

位于食物链上游的动物体内会含有更多的塑料颗粒。首当其冲的动物就是海鸟，它们经常捕食鱼类和软体动物，但也经常把漂浮的垃圾误认为是猎物，从而误食。

加拿大不列颠哥伦比亚大学的斯蒂芬妮·艾弗里-戈姆（Stephanie Avery-Gomm）和同事对此进行过调查研究，他们曾在海滩上发现大量暴雪鹱尸体，在90%的暴雪鹱尸体中，他们都发现了未消化的塑料垃圾，包括牙刷、包装袋、渔网和泡沫塑料块，正是这些塑料垃圾导致了暴雪鹱的非正常死亡。

统计结果表明，每只因误食塑料垃圾而死亡的暴雪鹱体内平均有36块塑料垃圾，最高纪录则达到485块。除了海鸟，被冲上海岸的鲸的尸体内同样存在塑料垃圾。

2013年，一具抹香鲸的尸体被海水冲上了澳大利亚的海滩，人们在这头抹香鲸的尸体内发现了17千克重的塑料垃圾——塑料垃圾堵住了胃部的幽门。在多数情况下，这些动物都会在公海上丧命，随后慢慢沉入海底。研究人员由此大胆猜测，绝大多数消失的塑料垃圾正是通过这种方式，与鲸及鱼类的尸体一同沉入海底，最终抵达它们的海底墓场。

塑料岩石

塑料垃圾在一定程度上也会“主动”适应周围环境。在持续不断的海水侵蚀和阳光照射下，塑料会逐渐褪色，分解成很小的微粒，看上去和沙滩上的沙粒几乎一样。从人类的感官上来讲，这部分塑料垃圾已经“消失”了。拉文德·劳和汤普森分析了一些海底沉积物后发现，每升沙砾沉积物中含有多达120颗塑料颗粒。这些混在沙砾中的塑料颗粒很有可能会随着时间的推移与周围的沙砾融合在一起，这一推测已经在夏威夷海岸得到了初步证实。

在夏威夷海滩，加拿大西安大略大学的帕特里夏·考克兰（Patricia Corcoran）和同事发现了一种不同寻常的新物质：一种从未被发现过的岩石——沙砾和塑料的混合体，他们将其命名为塑料岩石（Plastiglomerat）。

这种新物质很可能是在沙滩篝火之后形成的，篝火的高温将塑料颗粒融化，在冷却的过程中，液态的塑料将沙砾黏合在一起，形成一种类似于角砾岩的形态：角砾岩由岩石碎屑组成，经过搬运、沉积、压实和胶结，最终形成一种特殊的岩石形态。考克兰说道：“在这种新岩石里，还能找到很多塑料垃圾原来的样子，比如牙刷、塑料勺和塑料绳等。”

研究人员在夏威夷海滩的所有采样点都找到了这种新型岩石。按照他们的观点，只要有可以融化塑料的自然力量存在，塑料岩石就有可能被发现。如果将这种混合物放在水里，它会马上沉入水底，因为其比重比塑料更大。在水底，随着其他沉积物逐年堆积，塑料岩石最终会被严实地覆盖起来，从而降低了被风化侵蚀的可能性——这可以让未来的地理学家以及考古学家追踪到我们所处的这个时代，会为未来的科学家研究人类世提供重要的化石依据。

（Scientific American 中文版《环球科学》授权南方周末发表，朱成翻译）

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