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据估计，每年有约八百万吨塑料垃圾排放入海，其中，绝大多数在阳光和海浪的磨蚀下变为微塑料。这些小颗粒可以随着洋流漂流到入海口数千英里之外。
这些垃圾会危害海洋生物和海洋生态系统，而且很难追踪和清理。
最近，密歇根大学(University of Michigan)的研究人员找到了一种新方法，能够在全球范围内发现海洋微塑料并进行长期追踪，提供其每日排入海洋的时间线，显示其移动方式和聚集性。
这项方法依赖于飓风全球导航卫星系统(Cyclone Global Navigation Satellite System，即CYGNSS)，该系统可以提供全球视图，也可以放大局部区域图像，得到该地区微塑料排放的高分辨率影像。
目前的追踪主要依赖于浮游生物拖网渔船零星的报告，这些拖网渔船捕捞时会将微塑料和捕获物一起网住。而这项技术极大地改进了目前的追踪方法。
密歇根大学弗雷德里克·巴特曼气候和空间科学学院教授克里斯·鲁夫(Chris Ruf)表示：“我们尚处于研究起步阶段，但我希望，在这场改变追踪和管理微塑料污染的重大变革中，这项研究能贡献一点儿力量。” 他是CYGNSS的主要研究员，也是最近发表的这篇研究论文的通讯作者。
他们的早期观察很具有启发性。
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大太平洋垃圾带的季节变化
研究团队发现，全球微塑料的浓度随季节变化波动。在北半球夏季，北大西洋和太平洋的浓度达到峰值。例如，六七月份是垃圾集聚的高峰期，塑料微粒大量集聚在北太平洋的大太平洋垃圾带，形成一个塑料集中区域。
研究人员表示，在南半球，塑料微粒的浓度在夏季一二月份达到峰值，而冬季塑料微粒的浓度较低。原因可能有两种：一是更强的洋流能打破塑料微粒的羽流，二是垂直混合的增加使它们进一步沉入水下。
数据还显示，长江入海口的微塑料浓度出现过几次短暂的峰值，由此怀疑这里是污染的主要来源。
“怀疑微塑料污染的来源是一回事，但是确认是另一回事，”鲁夫说，“过去可用的微塑料数据非常稀少，只有不可重复的简短快照。”
研究人员制作了显示全球微塑料浓度的可视化图像。图像显示，塑料往往在洋流区和水流汇聚区集聚，太平洋塑料带是其中的极端案例。
鲁夫表示，“值得注意，主要河口的羽流是海洋微塑料的来源之一，但这里并非微塑料集聚的地方。”
鲁夫说，这些信息可以帮助清理微塑料的组织更有效地部署船只和其他资源。研究人员已经在与荷兰清理组织“海洋清理”(The Ocean cleanup)商谈，共同验证该团队的初步发现。单点排放数据也可能对联合国教科文组织(UNESCO)有用，该组织赞助了一个特别工作组，以寻找新方法追踪微塑料排放到全球水域。
塑料垃圾 图片来源：pixabay
飓风追踪卫星关注塑料污染
这项追踪技术利用CYGNSS的现有数据，由鲁夫和密歇根大学的本科生玛德琳·埃文斯（Madeline Evans）开发。CYGNSS是一个由八颗微型卫星组成的系统，由鲁夫主导，2016年发射升空，用于监控大型风暴中心附近的天气，还能够预估风暴破坏的严重程度。
这一过程的关键是测量海面粗糙度，CYGNSS已经通过雷达进行了测量。所得数据主要用于计算飓风眼附近的风速，但鲁夫想知道它是否还有其他用途。
鲁夫说：“我们一直在用雷达测量海面粗糙度和风速，水中物质的存在会改变它对环境的反射，所以我有了一个想法，我们可以把整个事情倒过来做，利用反射的变化来预判水中物质的存在。”
团队使用美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的独立风速测量仪器，寻找一定风速下海面粗糙度较低的区域。他们将这些区域与浮游生物拖网渔船的实际观测结果、海洋洋流模型预判的微塑料移动轨迹进行了比对，发现海洋平滑程度和微塑料集聚的高相关性。
鲁夫的团队认为，海面粗糙度变化可能不是由微塑料而是表面活性剂直接引起的。表面活性剂是一种类似油或肥皂水的化合物，可降低液体表面的表面张力。表面活性剂往往与海洋中的微塑料集聚在一起，因为它通常和微塑料一起排放，再者，表面活性剂和微塑料进入水体后漂流和集聚的方式类似。
撰文：加布·切里（Gabe Cherry）
翻译：荣济妍
校审：赵欢
引进来源：物理学家组织网
本文来自：中国数字科技馆
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