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从海岸和河流排放到海洋中的塑料垃圾会怎样?

阅读时间: 6 分钟


平价 范妮·切尼拉特, 法国发展研究院(IRD)

从沿海地区到近海海洋,污染普遍存在,其对海洋生物的严重后果现已为人所知。 随着塑料产量自 1950 年代以来呈指数增长,最近表明,如果没有减少这种浪费的策略, 到 2040 年,这种污染将增加两倍.

为了减少它们,让我们首先尝试了解它们采用的路径。 这涉及确定它们的源头和汇点、它们的来源和“结束”过程。 据估计,这种塑料造成的海洋污染是 80% 的沿海产地 - 也就是说,由河流供应或沿海人口引起。 其余的将来自海上活动。

到 2040 年,海洋中的塑料污染将增加两倍(Les Échos / Youtube,13 年 2020 月 XNUMX 日)。

然而,我们仍然缺乏关于这种废物的数据和观察。 为了了解塑料在海洋中的传输和扩散,数值模型是克服这些观察差距和检验水中颗粒行为假设的理想工具。

这正是我们在物理和空间海洋学实验室与其他研究人员进行的研究中尝试做的。 明年 XNUMX 月发表于 海洋污染公告,它旨在根据全球范围内的海洋环流模型,了解沿海岸被丢弃的漂浮塑料碎片的命运。

塑料垃圾建模为数字粒子

更准确地说,这项研究的目的是根据漂浮的塑料颗粒从海岸进入水中的方式来比较它们的轨迹。

在第一个场景中,称为河流,因此废物的输入来自河流,并遵循研究人员在 2017 年建立的模型,根据该模型,大约 2万吨塑料 每年进入海洋。 污染最严重的河流主要位于西太平洋沿岸,在这种情况下约占全球输入的 70%。

根据海岸上的人口数量,使用的第二种情况与管理不善的塑料废物量成正比。 该模型 基于收集到的估计值 在 2015 年的一项研究中,它估计 5 年有 13 到 2010 万吨塑料碎片通过这种方式被释放到海洋中。在这种称为沿海人口的情景中,投入在沿海地区的分布比在河流情景中更为均匀。

什么是海洋环流? (远征 7ᵉ 大陆 / Youtube,3 年 2016 月 XNUMX 日)。

为了研究它们的分散和它们的命运,我们以数字粒子的形式模拟了沿海塑料垃圾,这些粒子跟随全球范围内洋流的演变,每天 23 年(从 1993 年到 2015 年)。

这些数字粒子并没有如实反映现实,这是塑料污染的理论案例:这里我们只考虑污染的漂浮部分,即运输到海洋表面的废物。 - 在事实中 它们构成了海上塑料污染的 50%. 因此,我们的颗粒永远不会沉入水底。

为了模拟塑料污染持续流入海洋,在两种情况下每个月都会释放 20 个粒子——在 000 年的数值模拟中总共释放了大约 6 万个粒子。 尽管实际上河流和沿海人口的贡献代表了不同的污染水平,但我们选择在每个场景中模拟相同数量的粒子,以便能够比较它们的路径。

到处都是颗粒...

在模拟结束时,我们恢复了数字粒子的地理位置:然后我们找到了那些在过程开始时发布的 23 岁和最年轻的,仅在几个月前发布。

如果我们有一颗卫星检测到海洋表面的塑料颗粒,这就是我们得到的图片——假设表面颗粒的污染仅来自河流或沿海人口。,这是考虑到的两个来源这里。

这里有趣的是观察到,在这两种情况下,粒子几乎无处不在海洋中。 从海岸到海盆中部,每个海洋环流中部的浓度要高得多:这些被称为亚热带辐合带。

其中有 5 个以堆积塑料垃圾而闻名:位于印度洋中心、北太平洋和南太平洋、北大西洋和南大西洋。 如果物理动力学在两个模拟中看起来相似,我们观察到浓度的显着差异:在河流场景中,3 个海洋盆地 - 南太平洋、北大西洋和南大西洋中的粒子数量要低得多。 根据我们可用的数据,沿海人口情景似乎比河流更接近地再现了亚热带辐合带的积累。

在这两种情况下,北太平洋和印度辐合带的中心存在相同数量的粒子,并迅速积累:仅 5 年后,它们就到达了这些漩涡的中心。 这证明污染源(海岸)和汇(环流中心)之间的距离相对较短。

相反,在南太平洋环流中,粒子积累非常缓慢——在人口情景中; 这说明粒子在到达该地区之前经过了很长时间和很长的距离:因此,主要来源不一定位于南太平洋沿岸。

从统计的角度来看,被海岸排斥的粒子中,只有不到 20% 位于亚热带辐合带的中心。 在河流情景中,只有 29% 最终进入海洋,而在人口情景中则为 45%。 剩下的去哪儿了?

54% 到 70% 滞留在海岸

在河流情景中,70% 的颗粒被搁浅,而在人口情景中为 54%。 尽管数量上存在差异且来源的分布不同,但它们的最终分布在这两种情况下是相似的:在这两种情况下,粒子都搁浅在几乎所有海岸上。 这种同质性可能是因为它们遵循相同的电流。 源和汇之间的这种重新分配表明某些沿海地区之间存在潜在的特定联系。

为了研究这种连通性并理解源汇之间的关系,我们将海洋分成了几个部分:大盆地在南北之间被切割,除了太平洋被东西平均划分。

我们评估了从一个区域(源)冲刷到另一个区域(汇)海岸的粒子数量。 在这两种情况下,降落在海岸上的粒子中有 85% 是在它们的起源地区发生的,其中 15% 的粒子先前的传播距离可达 8 公里,从而实现了全球范围的连通性。

因此,这项数字研究强调了几个要素。 首先,来自河流和沿海人口的废物构成了塑料海洋污染的两个主要来源,从海岸释放的总颗粒的 20% 聚集在汇聚区域的中心。

然后,这两种情景之间存在显着差异:沿海人口的情景更好地估计了收敛区域中粒子的积累,并且在海洋中结束的粒子和那些在海洋中结束的粒子之间的比例因一种情景而异搁浅。

最后,我们已经证明漂浮的碎片在搁浅之前可以传播数千公里,这意味着从世界某个海岸开始的废物可能会在 8000 公里外的另一海岸结束。

因此,这项理论研究使我们能够更好地评估塑料来源对其未来、沿海和近海的影响。 物理和空间海洋学实验室的研究人员正专注于这些问题,即将有更多关于海洋动力学对数字粒子搁浅作用的发现。谈话

范妮·切尼拉特, 生态系统建模研究员 (LEMAR / LOPS / LEGOS), 法国发展研究院(IRD)

本文改编自 谈话 根据知识共享许可。 阅读原创文章.

© 头版图片:80% 的海洋塑料污染源自沿海。 Unsplash, CC BY-NC-SA

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