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每洗一次牛仔裤,你都在污染北极:北冰洋已发现蓝色牛仔纤维

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  来源 Wired

  作者 Matt Simon

  翻译 王千玥

  编辑 李姗珊 魏潇

  当你清洗牛仔裤时,微小的纤维会从牛仔裤上脱落然后漂流到环境中。科学家们刚刚发现,北冰洋水域充满牛仔裤碎片的痕迹。

  图片 | Pixabay

  你或许听说过,在你洗衣服时,瑜伽裤、弹力袜等合成衣服上的微纤维是如何脱落飘散到环境中的。毕竟,污水处理厂无法全面剔除它们。微纤维无处不在——从深海到海岸水域再到大西洋表面,科学家们都能发现这些不足 5 毫米长的细小纤维的踪影。一直以来,科学家和环境学家都期望有机纤维(比如牛仔裤中的棉花)会随时间的推移溶解在水中,而不是像塑料那样在环境中积累。

  然而,这个期盼或许要落空了。9 月 2 日,多伦多大学的研究团队在《环境科学与技术快报》(Environmental Science and Technology Letters)上报告,他们在远离人类的加拿大北部北冰洋中对沉积物进行了采样,发现其中含有大量长度小于 5 毫米的蓝色牛仔裤纤维。“这意味着它们可经过长距离运输被带到北冰洋。至于是通过洋流还是空气,我们还不确定,”文章共同作者、多伦多大学环境科学家 Sam Athey 说道。当然,也有可能两种方式都有:研究人员曾展示深海洋流如何实现微纤维的远距离运输,以及物质颗粒如何随风从欧洲城市飘到北极地区。

  专家们开始关注这些无处不在的纤维。这些蓝色牛仔裤纤维学名是“人工改性纤维素”(纤维素是构成棉花等植物的有机化合物。)“它们是‘天然的’纺织纤维,” Athey 解释道,“由于它们含化学添加剂,我在‘天然的’上加了引号。当你穿衣或把衣服挂在衣柜里时,它们还会从环境中吸收化学物质。”

  虽然所有细小的牛仔纤维都是微纤维,但并不是所有的微纤维都是牛仔纤维,在微纤维这个大家族中还包括多聚物等合成纤维。当然,这些特殊纤维是被槐蓝提取物染成蓝色的,它使纤维具备了独特的性质。针对这种特征,Athey 和她的同事通过拉曼光谱(Raman spectroscopy)分析光与材料的化学键如何相互作用,从而将它们与其他物质颗粒区分开。科学家们还用显微镜观察它们来确保发现的人工改性纤维本质上不是多聚酯或尼龙。看一眼下图,你就会注意到二者之间的区别:蓝色牛仔纤维像棉花一样扭曲着,合成纤维则光滑而统一。

  图片中央是蓝色的牛仔裤纤维。图片 | Sam Athey/ University of Toronto

  研究人员在北极深海、多伦多郊区的浅水湖泊、休伦湖和安大略湖三个主要地点考察了沉积物样品,发现每千克沉积物干重所含微纤维的平均数分别为 1,930, 2,490 以及 780。在这些微纤维中,人工改性纤维占比为 22% 至 51%,而在这些人工改性纤维中,又有 41% 到 57% 为靛蓝牛仔微纤维。也就是说,环境中有大量牛仔纤维。“有趣的是我们发现的大部分微纤维是人工改性的,它们甚至扩散到了深海沉积物中。” Athey 表示,“这表明它们有足够强的持久性,因而能够在这些遥远的地方不断积累。”

  洗牛仔裤的后果

  为确保他们对牛仔纤维的检测是准确的,科学家们各自在实验室开展了实验,对三类含棉量超过 99% 的蓝牛仔短裤进行了洗涤——旧牛仔裤、新常规牛仔裤以及新的被轻微磨损的牛仔裤(破洞不超过三处,有少许磨损),并分析了洗衣机洗涤牛仔裤后污水中的纤维数。

  与之前类似的研究一致,他们发现与旧牛仔裤相比,新牛仔裤有更多纤维脱落。这个结果合乎情理,因为旧牛仔裤在生产过程中残留的疏松纤维早已脱落完了。研究人员还预期轻微磨损的牛仔裤应有更多纤维掉落。然而奇怪的是,与预期中不同,就脱落的纤维数而言,他们并未发现常规新牛仔裤和轻微磨损的牛仔裤有明显差异。至于磨损并未造成更多纤维脱落的原因,Athey 认为可能是磨损程度较轻所致,“如果你有一条严重磨损的牛仔裤,那么可能会有更多的纤维脱落。不过也有可能是材料不同的原因。”过去的研究更多集中在合成衣服上,纤维脱落情况与纯棉材料不同。不管怎样,Athey 和她的同事发现了惊人的数字:每洗一条牛仔裤可以释放 5 万 6 千根微纤维!

  无处不在

  为探究如此大量的纤维后续是如何被处理的,研究人员还收集了两个污水处理厂的水样。他们发现在污水被排放到安大略湖(其他采样点将污水排到海洋)之前,微纤维并没有全部被过滤掉。分析结果再次令他们哗然:仅仅两个污水处理厂每天就可以往湖里排放超过 1 亿根靛蓝牛仔微纤维。这个数值是根据加拿大居民的洗衣习惯估算的,因为约一半加拿大人每天穿仔裤,平均每穿两次便洗一次。

  实际上,在处理污水时,污水厂已经尽其所能地对微纤维进行了分类处理——微纤维被分到固体垃圾的“烂泥沉积物”里,经处理可变为农民常当化肥使用的“固态生物废料”。但不幸的是,将微纤维打包进化肥的过程或许为它们进入大海提供了另一个途径。当化肥在田地里风干后,蓝色牛仔纤维可能与合成纤维一起随风飘到海面,并在海洋中沉积下来。已有研究表明微纤维可以飞行几百里甚至几千里到达北极这样的原始栖息地。

  总之,问题在于污水处理设施并不能完全过滤微纤维。虽然有 83% 至 99% 的微纤维能被固定,但考虑到污水的总排放量,即便只有百分之几的微纤维逃离了污水处理装置的利爪,也能形成名副其实的微纤维“湍流”。“问题是,地球上人太多了,”论文共同作者、多伦多大学环境科学家 Miriam Diamond 无奈地说道,“我认为真正令人吃惊的是我们中有多少人穿牛仔裤。我需要澄清一下,这并不是对牛仔裤的控诉,但这的确是人类对环境的影响无处不在的有力证据。”

  一旦从污水处理设施逃离到环境中,这些纤维和它们的同伙微塑料可以肆意游走到各个角落。今年年初,研究人员发现洋流正在将海洋中的微塑料打造成“深海热点”。当洋流流动放缓时,颗粒大量下沉,在海底累积。科学家们从地中海海底采样,在只有 5 厘米深,表面积仅一平方米的采样区域内发现了 190 万块塑料碎片。

  然而,微塑料并不是唯一的污染源。在北极地区,每千克干沉积物的微纤维数居然高达 2000 条,其中 20% 为靛蓝牛仔纤维!不过,这与科学家们的预期倒是相符。随着对洋流如何将物质运输到世界各个角落的理解日渐深刻,他们发现遥远的北方正在变成一个垃圾堆。“北极是次表面洋流的一个终结节点” 研究海洋塑料的专家 Marcus Eriksen 评论道,他领导了非营利组织 5 Gyres 机构推广塑料污染的消除,不过他并未参与到这项研究中。Eriksen 表示,洋流如同一条深海传送带,将漂浮的碎屑带到全世界,最终到达北极。他们目前在北极的沉积物中发现了大量微塑料。

  入侵食物网

  北极污染情况的麻烦之处在于,不同于温带地区,这一地区没有足够多的有机碎片来稀释污染。“在北极,几乎没什么材料能下沉到水底作为沉积物积累。” Diamond 表示无奈,“这是意味着什么的,对吧?”由于沉积物少,海底的生物活动也少:海床上鲜有摄食有机物质的微生物。“如果你周围没有足够的食物,那么有什么你就得吃什么,不能挑食。”她生动地解释道,“这就引出了下个问题。”那就是:牛仔裤纤维是如何进入北极深海的食物网(food web)的呢?

  尽管没有调查北极动物,多伦多大学的研究人员收集了来自五大湖的彩虹胡瓜鱼(rainbow smelt)。他们发现 65% 的鱼肠胃中含微纤维,每条鱼体内所含纤维数数量高达 63。然而奇怪的是,尽管采样时鱼在沉积物样品(每千克干重含超过 700 根微纤维)周围,他们在一条胡瓜鱼体内仅发现了 1 根靛蓝牛仔裤纤维。研究人员还不清楚为什么会有如此大的差异,但他们推测,这或许和胡瓜鱼的生活方式有关。“我们在论文中假设这或许受进食策略等行为的影响。” Athey 表示,“但我们并未深入研究这个问题。”

  “虽然我们确实还需更多的研究来完全理解这些影响,我们已具备了足以支撑行动的证据,” Nicholas Mallos 呼吁。他是海洋保护协会无垃圾海洋计划的高级主任,他同样研究微塑料但并未参与这项新研究。例如,我们知道洗衣机上附带的特殊滤芯可以阻止 90% 的微纤维流进污水处理厂。从现在起,每台销售的洗衣机都要安装标准的污水滤芯。“无论是合成材料还是纤维材料” ,Mallos 补充道,“我们有现成的有效办法来阻止微纤维污染进入污水,并最终渗透到海洋环境中。”

  顺便多嘴一句,牛仔裤不必洗得太勤。

  论文信息:

  The Widespread Environmental Footprint of Indigo Denim Microfibers from Blue Jeans. Samantha N. Athey, Jennifer K. Adams, Lisa M. Erdle, Liisa M. Jantunen, Paul A. Helm, Sarah A. Finkelstein, and Miriam L. Diamond. Environmental Science & Technology Letters. DOI: 10.1021/acs.estlett.0c00498

  https://www.wired.com/story/your-blue-jeans-are-polluting-the-ocean/

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