当世界从使用恐龙汁的汽车完全过渡到使用电力的汽车时,人类将消除导致全球变暖的二氧化碳的一个主要来源,也是对人类健康的一个主要威胁-空气污染每年导致近55万名5岁以下儿童死亡。但是,汽车带来的潜在环境威胁将持续存在,随着世界上更多的人进入中产阶级,让更多的汽车上路,这种潜在的环境威胁可能会变得更糟:剪切汽车轮胎和刹车的微塑料。轮胎是由橡胶制成的,但也含有合成弹性体和纤维,以提高稳定性;刹车是金属和塑料的混合物。每当橡胶碰到路面或刹车时,这些材料的小碎片就会因摩擦而被侵蚀,这些碎片最终会进入排水沟。后来,它们被雨水冲到海里,或者被风卷了起来。
今天,在“自然通讯”杂志上,研究人员模拟了我们汽车中的微塑料是如何从人口稠密的地区进入环境的。这些小小的汽车碎片从欧洲、亚洲和美洲的城市涌入,在北极、格陵兰岛和世界海洋定居。研究人员发现,更容易被风卷起的最小粒子的平均寿命接近一个月。他们的模型计算出,每年有52,000吨最小的颗粒物最终进入海洋,20,000吨最终进入偏远的冰雪地区。
通过将轮胎和刹车磨损的数据与现有的计算污染物在大气中传输的方法相结合,科学家们建立在越来越多的证据基础上,即风正在将数量惊人的微塑料分散开来,无论是近距离的还是远距离的。“当然,小颗粒正在向更高的方向漂移。但它们的重量也比大的轻,在有利的气象条件下很容易到达偏远地区,“挪威空气研究所高级研究员、这篇新论文的主要作者尼古拉斯·埃万杰里奥(Nikolaos Evangeliou)说。“较大的颗粒通常沉积在污染源附近。”
这与过去几年来在远离人类活动的田野工作中发现的微塑料不符,比如在法属比利牛斯山的山顶上,在北极等以前的原始地区,以及从空中坠落到美国西部国家公园的保护区。阿尔弗雷德·韦格纳极地和海洋研究所(Alfred Wegener Institute For Polar And Marine Research)的海洋生态学家梅勒妮·伯格曼(Melanie Bergmann)表示:“总的来说,这是一项重要的研究,因为它突显了大气在微塑料运输方面的重要性,特别是对海洋和北极等偏远地区。”她研究微塑料,但没有参与这项新工作。
伯格曼去年自己的实地研究发现,微塑料确实正在从欧洲吹到北极。它们也很多:在一升雪中,她发现了1.4万个塑料颗粒。她说,这项新的研究“有助于解释为什么我们在北冰洋的雪中,也在我们的北冰洋样本中发现了如此多的微塑料,一直到北冰洋的深海海底--每公斤沉积物中有1.3万个微塑料颗粒。”
但由于这项新的研究是基于大气模型而不是实地调查,她继续说,“我们需要更多的经验数据和实验来验证结果,了解潜在的过程,特别是要找出冰雪中的彩色微塑料是否确实降低了太阳光的反射率,从而增强了全球变暖。”
这种反射率被称为反照率,这在北极是一个严重的问题。由于冰是白色的,与陆地相比,它将大量的太阳能量反射回太空,陆地更暗,吸收的能量更多。北极变暖的速度是地球其他地区的两倍,原因之一是随着冰在变暖的世界中消失,它暴露出更暗的水域或陆地,在一个令人讨厌的反馈循环中进一步加热一个地区。既然科学家们知道北极有从欧洲吹来的微塑料,现在这项新工作已经对这条运输路线进行了细致的建模,他们担心合成粒子可能会使冰雪变暗,加速融化。
“我们相信情况可能是这样,”伊万杰里奥说。“我们目前正在进行模拟,以计算微塑性弥散的气候参数,但论文中相当猜测这可能会对气候造成影响。”
这些颗粒的容易运输归根结底是塑料的双重魅力和缺点:这些材料既非常轻,又非常坚韧。汽车轮胎和刹车应该经久耐用,它们的化学成分意味着颗粒脱落后,它们在环境中翻滚时只会破碎成更小的碎片。塑料从来不会真的消失--它只会解体。
考虑到科学家对大气层中物体运输的了解,来自汽车的微塑料如此容易地吹向世界各地,或许也就不足为奇了。今年6月,撒哈拉沙漠每年都会出现打嗝的沙尘,其中大部分相当粗糙,它被吹得清澈地横跨大西洋,定居在美国南部。犹他州州立大学的环境科学家贾尼斯·布拉尼(Janice Brahney)说:“这些尘埃主要是矿物材料,密度比塑料大得多。”(她自己的研究发现,微塑料正在从天而降,但她没有参与这项新的研究。)。蜘蛛也可以乘风飞行:一些物种放出一点丝质,将它们高高送入空中,也就是所谓的气球,飞行数百英里。
但是,微塑料颗粒的飞行变得很棘手,因为它们的形状如此之多。纤细的超细纤维可能会像蜘蛛丝一样飘散到空气中,但细小的轮胎和刹车在大气中的表现可能会有所不同。布拉尼说:“如果一个粒子不是完美的球体,那么是什么让它漂浮在水面上,这是很难理解的。”
考虑到不同的密度,不同种类的塑料可能也会有不同的表现。这几乎肯定会使新论文作者注意到的模式复杂化:较小的粒子运动得更远。假设两个超细纤维形状相同,但重量不同。或者说,一根微纤维和一块微塑料形状不同,但重量相同。这对它们穿越大气层的方式有何影响?
即使它们停留在地面,轮胎和刹车上的微塑料颗粒最终也会逃脱高速公路,在这种情况下,是通过流向大海。去年,科学家们计算出,旧金山湾周围人口稠密的城市每年将7万亿-是的,带有“t”的微塑料颗粒洗涤到该水体中。极小的塑料碎片从轮胎和刹车上脱落,在雨水将所有粘性物质冲入大海之前堆积在道路上。
科学家们刚刚开始回答的一个大问题是:这种隐蔽的新型污染可能会对生态系统和人类健康产生什么影响?微塑料颗粒肯定足够小,可以深入到我们的肺部,在那里可能会渗出它们的成分化学物质。至少在海洋中,微塑料也被证明可以积累细菌和病毒-它们是否在漂浮在空气中时也有同样的作用还有待确定。
“这似乎是人们问我的第一个问题,”布拉尼说。“而且我不是医生,所以我很难回答这个问题。但就像:我们如何摄取它?“。最微小的微塑料会不会真的穿过肠壁,进入其他器官呢?这些微粒能在肺部停留多长时间?这些都是科学家们开始着手解决的问题。
虽然我们可能不会马上得到这些答案,但在此期间,我们可能会有更多的汽车。高盛(Goldman Sachs)最近的一份报告估计,由于人均收入增加,到2025年,新兴市场的新车销量将是其他国家的两倍以上。大流行可能只会加速这一趋势,因为人们因为担心感染新冠肺炎而避免使用公共交通,或者是因为交通机构削减了时间表,或者尝试了拼车式的替代方案。更多的轮子和刹车意味着更多的微塑料。前方道路崎岖,这是肯定的。
5G本来是要团结世界的,但它却把我们撕裂了。
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