Brian Yurasits/Unsplash, 创用CC BY-SA
我们每年产生的数亿吨塑料垃圾中，据估计约有…… 一千万吨 进入海洋。大约一半的塑料密度小于水，因此会漂浮在水面上。但科学家估计，只有大约 0.3百万吨 海洋表面漂浮着大量的塑料，那么其余的塑料都去了哪里？
想象一下，一根从你抓绒衫上脱落的塑料纤维会经历怎样的旅程。一场大雨会把它冲进雨水渠或附近的河流。这根细小的纤维会沉入水底吗？还是会被河流带到海岸，最终停留在海底？又或者它会继续漂向更远的地方，最终流入浩瀚的海洋？
塑料垃圾的形态千差万别，这意味着一根纤维的最终归宿只是无数谜团中的一个。
查明所有丢失的塑料最终流向何处，有助于我们确定海洋中哪些区域受此类污染影响最大，以及应该将清理工作的重点放在哪里。但要做到这一点，我们需要能够预测不同类型塑料的迁移路径，这需要物理学家、生物学家和数学家组成的大型团队通力合作。
这就是我们研究团队正在做的事情。以下是我们目前为止的研究成果。
塑料通路
我们已经知道，像瓶子这样的大块塑料可以在海面上漂浮数年甚至数百年，需要很长时间才能分解。洋流、风和海浪经过数年的漂流，会将它们带到海洋盆地的中心，在那里它们聚集形成直径达1,000公里的环流系统，即所谓的环流。巨大的“垃圾补丁“结果看起来更像是一锅塑料汤，而不是一座垃圾岛。”
但塑料纤维——或许是流入海洋的最小塑料碎片——的命运则更为复杂。较大的纤维会在数天甚至数周内，因海浪拍击产生的湍流和太阳紫外线的照射而分解成更小的碎片。这些碎片被称为微塑料，其大小从五毫米到比细菌还小的微粒不等。
微塑料会被鱼类摄入——据估计 三分之一？ 人类摄入的食物中含有微塑料。更小的微塑料颗粒还会被浮游动物（漂浮在水面的微小动物）摄入，而浮游动物又会被包括鲸鱼在内的更大动物捕食。
微生物也能在微塑料表面生长，这一过程被称为“生物污损”，会导致微塑料下沉。像密西西比河或亚马逊河这样的浑浊河流中含有粘土， 迅速 当它们接触到咸咸的海水时，就会产生微塑料。微塑料会随着沉降的黏土一起下沉，但具体有多少微塑料被带入海底尚不清楚。
量化每块塑料的最终归宿是一项巨大的挑战。有多少塑料最终进入鱼类体内，被黏土带入海底，或被海底微生物黏液覆盖？对于那些最终到达公海的塑料碎片，生物附着或其他因素需要多长时间才能将它们拉入深海，开始漫长的最终沉降过程，目前尚不清楚。
鉴于这些复杂因素，预测塑料最终的去向似乎遥不可及。但我们正在逐步取得进展。
乘风破浪
如果你曾经乘船在波涛汹涌的海面上航行，你可能会觉得船只是在原地上下颠簸。但实际上，你是在沿着波浪的方向缓慢移动。这种现象被称为…… 斯托克斯漂移而且它还会影响漂浮的塑料。
对于小于0.1毫米的颗粒，海水的粘稠度对大于1毫米的塑料颗粒的影响较小。每一道波浪都会给这些较大的颗粒额外的推动力。根据目前正在审查的初步研究，这可能意味着较大的塑料颗粒会被带入海洋。 快多了 与微小的微塑料相比，它们更不容易沉降到海洋生物较多的地区，例如沿海地区。
这项研究研究的是球形塑料颗粒，但微塑料垃圾的形状和大小多种多样，包括圆盘状、棒状和柔性纤维状。海浪是如何影响它们最终的归宿的呢？
最近一项研究发现，非球形粒子会沿着波的方向排列，这可以 放慢速度 他们沉没于此。 实验室实验 研究还表明，塑料颗粒的形状会影响其输送距离。球形度较小的颗粒更容易远离海岸，漂流更远。
解开塑料失踪之谜是一门尚处于起步阶段的科学。波浪能够以比之前认为的更快的速度输送大型微塑料，这有助于我们理解为什么现在世界各地海洋中都能发现微塑料，包括…… 在北极 与 南极洲周围但是，要找到从羊毛中拔出的纤维，仍然比大海捞针还要困难。
作者简介
布鲁斯·萨瑟兰，物理学教授 阿尔伯塔大学; Michelle DiBenedetto，机械工程助理教授， University of Washington 以及工程学副教授 Ton van den Bremer， 代尔夫特理工大学
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