记录北极海冰中微塑性物质的浓度

Helmholtz极地和海洋研究中心(AWI)Alfred Wegener研究所的专家最近发现北极海冰中的微塑料数量比以往任何时候都多。然而，大多数颗粒在显微镜下很小。

来自整个北冰洋五个地区的冰样每升海冰含有多达12,000个微塑料颗粒。此外，不同类型的塑料在冰中显示出独特的足迹，使研究人员能够追溯到可能的来源。这涉及太平洋中的大量垃圾补丁，而反过来，高比例的油漆和尼龙颗粒指向北冰洋某些地区加剧的运输和捕鱼活动。这项新研究刚刚在Nature Communications杂志上发表。

“在我们的工作中，我们意识到捕获在冰中的微塑料颗粒的一半以上不到二十分之一毫米宽，这意味着它们很容易被纤毛虫等北极微生物摄入，也可能被桡足类摄取，”AWI表示。生物学家和第一作者Ilka Peeken博士。观察是非常令人不安的，因为正如她解释的那样，“没有人可以肯定地说这些微小的塑料颗粒对海洋生物有害，或者最终对人类有害。”

AWI研究员团队在2014年春季和2015年夏季在研究破冰船Polarstern的三次探险中收集了冰样。他们来自Transpolar Drift和Fram Strait的五个地区。从北极中部运输海冰到北大西洋。

红外光谱仪显示出微粒的严重污染

术语“微弹性”是指塑料颗粒，纤维，颗粒和其他长度，宽度或直径仅为几微米 - 千分之一 - 至五毫米以下的碎片。相当数量的微塑料通过较大的塑料件逐渐变质而直接释放到海洋中。但是微型弹性也可以在陆地上形成 - 例如通过洗涤合成纺织品或汽车轮胎的磨损，其最初作为灰尘漂浮在空气中，然后通过风吹向海洋，或者通过下水道网络找到它的路径。

为了确定海冰中微塑料的确切数量和分布，AWI研究人员率先使用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)逐层分析冰芯，这是一种用红外光轰击微粒的装置和用途一种特殊的数学方法来分析它们反射回来的辐射。根据它们的构成，颗粒吸收和反射不同的波长，允许每种物质通过其光学指纹识别。

“使用这种方法，我们还发现了仅有11微米的塑料颗粒。这大约是人类头发直径的六分之一，也解释了为什么我们发现每升海冰中超过12,000个颗粒的浓度 - 这比我们在过去测量中发现的颗粒高出两到三倍，“Gunnar Gerdts说。在其实验室中进行了测量。令人惊讶的是，研究人员发现，在冰中检测到的67%的颗粒属于最小尺度类别“50微米和更小”。

冰漂和化学指纹为污染物的原产地提供线索

颗粒密度和组成随样品而变化很大。与此同时，研究人员确定塑料颗粒不均匀分布在整个冰芯中。“我们追溯了我们采样的浮冰之旅，现在可以有把握地说，最初形成海冰的区域和浮冰在北极生长时漂浮的水团都会产生巨大的影响。包裹塑料颗粒的成分和分层，“Ilka Peeken说。

研究小组还了解到，例如在加拿大盆地的太平洋水体中驱动的浮冰含有特别高浓度的聚乙烯颗粒。聚乙烯首先用于包装材料。正如专家们在他们的研究中写道的那样，“因此，我们假设这些碎片代表所谓的大太平洋垃圾补丁的遗骸，并被沿太平洋流入的白令海峡推进到北冰洋。”

相比之下，科学家们主要从西伯利亚浅海边缘的海域发现了来自船舶油漆的油漆颗粒和来自冰网的渔网的尼龙废料。“这些研究结果表明，北极地区不断扩大的航运和捕鱼活动正在留下他们的印记。因此，海冰中的高微观物质浓度不仅可归因于北冰洋以外的来源。相反，他们也指出了北极地区的局部污染，“Ilka Peeken说。

研究人员在海冰中共发现了17种不同类型的塑料，包括聚乙烯和聚丙烯等包装材料，还包括油漆，尼龙，聚酯和醋酸纤维素，后者主要用于制造香烟过滤嘴。总之，这六种材料占所有检测到的微塑料颗粒的大约一半。

根据Ilka Peeken的说法，“海冰将所有这些塑料垃圾捆绑两次，最多11年 - 从西伯利亚或北美北极的边缘海域到达Fram海峡的浮冰所需的时间到达Fram Strait “但相反，这也意味着海冰将大量的微塑料输送到格陵兰岛东北海岸的水域。

研究人员还不能说释放后的塑料颗粒是留在北极还是向南运输;事实上，塑料垃圾很可能会相对较快地开始下沉到更深的水域。“自由浮动的微塑料颗粒通常被细菌和藻类定殖，这使它们变得更重，更重。有时它们会与藻类结合在一起，这使得它们更快地漂到海底，“AWI生物学家和合着者Melanie Bergmann博士解释道。

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