塑料碎片是如何进入海洋垃圾带的?

据外媒报道,每天都有数以吨计的塑料碎片被释放到海洋中,其中大部分都积聚在垃圾带的中间,这些垃圾带往往漂浮在海洋表面的每个区域的中心。其中最令人关注的一个被称为“大太平洋垃圾带”,位于北太平洋。美国和德国的研究人员决定探索哪些途径将碎片从沿海运输到海洋中部,以及海洋中不同的亚热带环流的相对强度,以及它们如何影响碎片的长期积累。

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在 AIP 出版社出版的《Chaos》期刊中,Philippe Miron、Francisco Beron-Vera、Luzie Helfmann 和 Peter Koltai 报告说,他们根据海面浮标的历史轨迹创建了一个海洋表面动态的马尔可夫链(Markov Chain)模型。他们的模型描述了塑料碎片从海洋表面的一个区域运输到另一个区域的概率。

“水面碎片从海岸释放,并根据其位置在全球陆地塑料垃圾进入海洋的份额进行分布,”迈阿密大学的助理研究员 Miron 说。“为了观察漂浮碎片的长期分布情况,被淹没的碎片按照同样的分布重新注入系统。我们称这种模型为‘污染意识’,因为它模拟了系统内碎片的注入、分散和再循环。”

过渡路径理论允许研究人员识别出直接连接源头和目标的路径或过渡路径。“在这项工作中,我们专注于从海岸到亚热带峡谷,从一个峡谷到另一个峡谷,以及从峡谷到海岸的路径,”Miron 说。

研究人员推断了碎片路径,并通过量化它们与保留垃圾的能力之间的联系来探索垃圾带的稳定性。

“我们确定了一个高概率的过渡通道,连接了大太平洋垃圾带和亚洲东部的海岸,这表明那里有一个重要的塑料污染源,”Miron 说。“而印度洋环流作为塑料碎片陷阱的弱点与过渡路径不在回旋涡内汇合是一致的。”

他们发现,一般来说,环流之间的联系是很弱的,或者说是相互脱节的。

“事实上,在风势异常强烈的情况下,一个亚热带环流更有可能向海岸线输出垃圾,而不是进入另一个环流。”Miron 说。

该小组最大的发现之一是,虽然北太平洋亚热带环流吸引了最多的垃圾,这与先前的评估一致,但南太平洋环流脱颖而出,成为最持久的环流,因为垃圾流出和进入其他环流的途径较少。

“我们的结果,包括尚未直接或有力观察到的垃圾带的前景,即在几内亚湾和孟加拉湾,对海洋清理活动有影响,”Miron 说。“我们发现的反应性污染路线为这些清理工作提供了目标–除了大垃圾带本身之外。”

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