Sci Rep：从太空追踪海洋微塑料

　　

密歇根大学的研究人员发现了一种可以从太空跟踪微塑料的新兴技术的新信息。事实证明，卫星最擅长发现肥皂或油性残留物，而微塑料似乎也伴随着这些残留物。

微塑料——微小的颗粒，可以从它们的入口点沿着洋流漂流数百或数千英里——会损害海洋生物和海洋生态系统，而且它们极难追踪和清理。然而，2021年的一项发现带来了希望，即卫星可以提供微塑料进入水中的逐日时间表、它们如何移动以及它们倾向于在哪里收集，以进行预防和清理工作。

研究小组注意到，旋风全球导航卫星系统(CYGNSS)记录的数据显示，与清洁区域相比，含有微塑料的海洋区域的表面粗糙度更低，即海浪更少、更小。

在初步测试中，他们使用该技术在中国长江口发现了疑似微塑料的释放，并确定了大太平洋垃圾带的季节变化，大太平洋垃圾带是北太平洋的一个汇聚区，微塑料在这里大量聚集。但直到现在，该团队还不确定微塑料和表面粗糙度之间关系的本质。

《科学报告》上最新发表的一项研究表明，波浪活动的异常不是由塑料本身引起的，而是由表面活性剂引起的——肥皂或油性化合物，它们经常与微塑料一起释放，一旦进入水中，它们就会以类似的方式传播和聚集。

这项研究的作者之一、密歇根大学弗雷德里克·巴特曼学院气候与空间科学教授克里斯·鲁夫(Chris Ruf)解释说，基于卫星的跟踪工具将是对当前跟踪方法的重大改进，目前的跟踪方法主要依赖于浮游生物拖网渔船在捕捞时捕获微塑料的零星报告。

“美国国家海洋和大气管理局、英国普利茅斯海洋实验室和其他组织都非常清楚我们在做什么，但在广泛使用之前，我们需要保持谨慎，充分了解系统的局限性，”同时领导CYGNSS的Ruf说。“这些新发现是这一过程中的重要一步。”

该研究团队还包括前海军建筑和工程研究生孙宇坤和托马斯·巴克，他们在密歇根大学的亚伦·弗里德曼海洋流体动力学实验室收集了数据。利用该设施的波浪箱，他们测量了表面活性剂和微塑料颗粒对机械和风扇风产生的波浪的影响。

他们发现，为了使微塑料影响表面粗糙度，它们的浓度必须远远高于即使在海洋污染地区也能发现的浓度。然而，表面活性剂却有显著的效果。研究人员发现，含有表面活性剂的水需要更多的风来产生给定大小的波浪，而且这些波浪比在干净的水中消散得更快。

这篇论文的通讯作者、密歇根大学造船和海洋工程助理教授潘玉林(Yulin Pan)说，这一初步发现将推动对表面活性剂和微塑料在海洋中如何相互作用的进一步研究。

“我们可以看到表面粗糙度与微塑料和表面活性剂的存在之间的关系，”潘说。“现在的目标是了解这三个变量之间的精确关系。”

他们计划结合使用水样取样、卫星观测和计算机建模来建立这种理解。最终，他们希望开发一个系统，让政府、清洁组织和其他机构可以用来发现现有的微塑料，并预测它们可能如何通过水道。

Ruf和团队的其他成员出现在纪录片《塑料地球》中，该纪录片探讨了塑料污染的规模和正在开发的工程解决方案。

这项研究得到了NASA科学任务理事会NNL13AQ00C合同的部分支持。