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你在河里发现的塑料瓶,它可能不是垃圾——是隐秘的“科学间谍”

科学 GolevkaBao

研究人员在塑料垃圾瓶装上跟踪器,并将其随意丢在恒河和孟加拉湾里,以跟踪它的运动轨迹。,这可以让人们对塑料污染如何传播有了新的认识。

你在河里发现的塑料瓶,它可能不是垃圾——是隐秘的“科学间谍”

最近,一位住在印度恒河沿岸的原住民,收到了一份神奇而又古怪的礼物,可以肯定地说,这是地球上从未有人收到过的礼物。乍一看,它看起来肯定像一只漂流在河中的普通塑料瓶,除了顶部伸出的那根细杆,就像一艘有桅杆却没有帆的帆船。这位"不愿透露姓名"的收礼者一定是出于好奇,撕开了这个500毫升的瓶子,发现里面其实装满了电子产品。其中包括一张SIM卡,用户可以将该卡放入移动设备中,然后登录Facebook。

伦敦动物学会(Zoological Society of London)的技术专家阿拉斯代尔·戴维斯(Alasdair Davies)说:"当我们收到账单时,我们才知道它正在使用。"。戴维斯(Davies)和埃克塞特大学的环保科学家艾米丽·邓肯(Emily Duncan),以及其他研究人员一样,他们在不久之前,将这个瓶子和其他9个瓶子放入恒河,通过这种巧妙的实验,可以让我们清楚地看到塑料污染物是如何通过河流移动,并最终流入大海。SIM卡可以让这只"命运多舛"的瓶子和它的同伴们,在漂流过程中每隔三个小时连接一次手机发射塔,并详细记录下这些设备的移动距离和速度。其中一艘在51天内航行了612公里。

但奇怪的是,这个特殊的瓶子竟然在中途"离家出走"了。一开始,研究人员计划在SIM卡上使用不超过100兆的数据,这是因为一张卡每次上传到一个蜂窝塔最多只需要2千字节。然而,现在这张SIM卡已经成功地储存了300兆字节的数据。"我们当时就在想,'这瓶子怎么会用了300兆如此之大的数据量呢?'"戴维斯(Davies)对此表示疑惑。所以,他们查看了定位日志,出人意料的是——发现这个瓶子竟然从河里"跳"了出来,最终"落"入了别人的房子里,很显然,这不是无生命物体的典型行为。"随后,它就离线了,其数据开始指数般地积增长,"他说。

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虽然有少数瓶子在数个星期内旅行了近千公里之长,但大多数瓶子却早已丧失了传送其位置的能力。还有一些似乎是被渔网缠住了。但是,这并不代表是对电子研究的浪费——事实上,恰恰相反。《公共科学图书馆综合》一篇新论文的主要作者邓肯(Duncan)认为:"反而,它提供了塑料瓶在自然环境中所发生的真实变化数据。——有些可能会被带出河道,有些可能会被河中的渔具抓住。所以在实验中的这些'不幸经历',也让我们对这一现象有了全新且更加真实的认识。"

邓肯(Duncan)和戴维斯(Davies)实际上拼凑出了两代电子塑料瓶。他们的第一代设备——也就是沿着恒河航行的设备,一路上有很多手机信号塔可以连接,所以一张SIM卡就足以满足。此外,研究人员还想看看塑料瓶到了海洋后会有什么表现。所以他们给第二代塑料瓶配备了GPS。在该项研究中,他们从之前追踪海龟的工作中获得了灵感。GPS在远离任何手机服务的开阔海洋上仍可以保持长时间的良好运作。他们的设计是开源的,所以任何从事塑料领域的研究人员都可以建立自己的追踪系统,甚至是改进)。

对于这两个版本的设备,他们必须想办法让一个装满电子设备的塑料管,看起来更像是一块真正的塑料垃圾。"可以肯定的是,这都是关于重心的问题。"戴维斯说。例如,他们不能把所有的电池都装在瓶子的一侧。与此同时,还需在瓶内留了一个开放的空腔,这样被截留的空气就会给它带来浮力,使设备一半在水线以上,另一半在水线以下。最关键的是——瓶子必须定位,使其天线指向天空,而不是河底。

"我们在后花园的水桶里试验了各种方案,这就和玩游戏一样——漂浮瓶子,测试配置,让它处于恰到好处的位置。"戴维斯(Davies)表示:"直到我们找到了能模仿瓶子的东西时,我们才发现——合适的壁厚决定了一切。所以我们把另一个瓶子扔在它旁边,它们会以同样的方向漂浮。"

你在河里发现的塑料瓶,它可能不是垃圾——是隐秘的“科学间谍”

由于对这些GPS版瓶子的续航性充满信心,研究小组将它们部署在孟加拉国恒河河口附近,以及孟加拉湾附近。然后,他们观察了这些设备是如何沿着相似的轨迹在孟加拉湾周围滑行的。其中一瓶在94天内行驶了近2900公里。它们倾向于向西移动(也就是向印度东海岸进发),最终被强大的涡流系统所困住。邓肯(Duncan)说:"如果我们在地图上,发现了某种螺旋式的宏观现象开始发生。这就表明我们可能会在那个地方发现塑料垃圾的堆积。"

而这正是这些精心设计的塑料瓶,使其能够在沿着恒河和横跨孟加拉湾的艰苦旅程中存活下来的意义所在:它显示了这些水域中容易垃圾聚集的地方。此前,科学家们已经开发了基于洋流、风和海岸线形状等变量的模型,以显示塑料碎片如何在环境中传播。这些模型表明,垃圾往往会停留在海岸附近,往外冲出一小段路,然后然后又冲回来,如此往复。这项新研究的发现为这种动态提模型供了强有力的现实证据:这些电子塑料瓶倾向于紧贴海岸线,并与海岸线平行行驶数百公里,而不是立即被冲到大海里。

海洋保护协会"无垃圾海洋"项目的高级主管尼古拉斯·马洛斯(Nicholas Mallos)表示:"海洋学模型可以突出显示塑料在海洋中的运动情况,并提供有价值的见解。最为有趣的是,使用实时塑料跟踪工具可以帮助我们揭示一些以前未知的东西。例如,在开阔的海洋中,塑料会在哪些地方被水涡所缠住?关键的栖息地是否会因积累的塑料而受到不成比例的威胁?"

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马洛斯(Mallos)补充道:"总的来说,我们目前遇到的最大的问题之一,就是如何确定塑料在环境中移动的距离。事实上,很多研究人员甚至会问这样一个问题:失踪的塑料最终在哪里?因为我们已经量化了有多少可能流入海洋,但我们还无法完全量化这些塑料最终会流向何处,仅仅是知道它们进入了浩瀚的海洋。"

从这些电子塑料瓶中收集的数据可以帮助我们了解人类如何应对海洋塑料危机。2018年,一个名为"海洋清理"(Ocean Cleanup)的组织在大太平洋垃圾带(Great Pacific Garbage Patch)部署了一个600米长的U形捕集器,众所周知,这里是塑料垃圾的聚集地。海洋学家立即对这一想法进行了猛烈抨击,一方面是因为捕捉器不可避免地会断成两截(没错,事实的确如此),另一方面是因为它分散了人们对更具预防性的解决方案的注意力。这样就可以在上游更远的地方解决污染问题,从一开始就阻止污染进入海洋。为此,巴尔的摩港部署了两艘"拦截器",人们亲切地称之为"垃圾先生"号游轮和"垃圾教授"号游轮,它们会在漂浮的塑料到达大西洋之前将其吞噬,然后堆放在驳船上进行处理。这是一个极为不错的想法,所以海洋清理组织也效仿制作了他们自己的版本,并将其部署在世界各个河流的河口。

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正如这些电子塑料瓶所表明的那样,塑料垃圾可以在河流下游漂浮数百公里,甚至更远的地方。这种复原能力表明,污染最终会到达海洋。此外,这还存在另一个问题:有数百公里的河岸可以让新的垃圾进入这个系统。换言之,不仅仅是沿海城市在向河流丢弃塑料瓶,因为目前发现这些塑料瓶要经过数公里的路程才能到达大海,那就说明还包括沿河而上的城市。

然而,塑料瓶垃圾只是该问题的一部分——还包括一系列其他塑料制品,如容器和包装材料,其都正在流入河流和海洋。它们一旦落入水中,又会有怎样的运动行为呢?也许有一天,邓肯(Duncan)和她的同事们会升级他们的技术,把追踪器应用在更小的垃圾中来寻找答案。邓肯(Duncan)表示:"由于科技发展如此之快,所有的东西都变得如此容易地更小、更轻,并且最终能做成一种可以贴在薯片或塑料袋上的微型设备,这将是一件非常有趣的事情。它的重量要轻得多,不会影响原本物体的移动方式,而且还能跟踪这些碎片。"

由于这个项目是开源的,全世界的研究人员都可以自己制作传感器包装塑料。所以,当你下次在河边漫步的时候,并感叹漂浮的污染垃圾时,请记住,这些垃圾其实可能是"科学间谍"。

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撰写:GolevkaTech

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