研究人員已經設計出一種新的方法來確定海洋中微塑料的年齡。他們的研究結果顯示，近海微塑料的年齡範圍為1到3年，而近岸微塑料的年齡範圍則為0到5年。來自旭化成公司和九州大學的一個研究小組開發了一種確定海洋上游微塑料年齡的新技術。這種方法將塑料氧化水平的分析與環境方面的考慮相結合，如紫外線照射和環境溫度。

從海洋中收集的微塑料樣品。長度小於5毫米的塑料碎片被歸類為微塑料。比例尺顯示長度為2000微米或2毫米。資料來源：九州大學/旭化成公司

應用他們的新方法，研究人員估計了從北太平洋的近岸和離岸地點收集的微塑料的年齡。他們的結果顯示，近岸的微塑料的年齡從0到5年不等，而來自離岸地點的微塑料的年齡在1到3年之間。他們的研究結果最近發表在《海洋污染公報》雜誌上。

大久保博士通過顯微鏡觀察研究微塑料樣品。長度小於5毫米的塑料碎片被歸類為微塑料。資料來源：九州大學/旭化成公司

在從湖泊到海洋的海洋環境中，塑料是最豐富的污染物類型。當塑料垃圾暴露在環境中時，它們最終會被分解和碎裂。分解到長度小於5毫米的塑料垃圾被稱為”微塑料”。

“微塑料污染被認為是一個全球性問題。在以前的一項研究中，我們發現有大約24萬億粒微塑料漂浮在海洋表層，”領導這項研究的九州大學應用力學研究所的Atsuhiko Isobe教授解釋說。”然而，我們對它對環境或生物的影響仍然知之甚少。我們的另一個大問題是，微塑料在海洋中漂移了多長時間。”

Isobe Atsuhiko教授和收集從上層海洋收集的微塑料樣本。資料來源：九州大學/磯部實驗室

為了弄清在海洋中發現的微塑料可以有多老，Isobe和他的團隊首先調查了什麼指標可以用來測量微塑料的年齡。

“塑料中最常見的材料被稱為聚乙烯。我們知道，當聚乙烯與環境相互作用時，它會氧化和降解，”旭化成公司的研究員、該研究的第一作者Rie Okubo解釋說。”這種降解水平可以通過材料分子量的變化和一種叫做羰基指數的東西來測量。簡單地說，當聚乙烯降解時，其羰基指數增加，分子量減少。

Atsuhiko Isobe教授和工作人員在上層海洋中收集微塑料樣本。上層海洋的測量範圍是距離水面一米的地方。Credit: Kyushu University/Isobe Lab

當然這還不夠。由於微塑料被暴露在各種環境中，該團隊還需要對溫度和紫外線輻射如何影響塑料降解進行標準化。該團隊首先對聚乙烯材料進行了一系列的暴露實驗，並收集了關於紫外線和溫度的各種組合如何影響材料的分子量和羰基指數的數據。

研究小組發現，UVER–紫外線紅血病輻射（一種對地面紫外線輻射的測量）和海水溫度是造成塑料降解的兩個最大因素。

“我們收集到這些數據，然後開始把它應用於我們的微塑料樣品。所有的樣本都來自海洋上層，距離水面最多一米，”Okubo繼續說道。”我們還從一系列地區收集微塑料。一些樣品是在日本的近岸收集的，距離海岸線10到80公里不等。其他樣品是在近海、北太平洋中部和菲律賓海收集的”。

通過分析收集到的微塑料，該團隊能夠估計每個誘導性樣本的年齡。他們發現，近岸微塑料的年齡從0到5歲不等，而離岸樣本的年齡從1到3歲不等。

“我們假設，近岸微塑料從0到5年不等的原因是它們經常被沖上岸，’存活’的時間比較長。另一方面，近海微塑料需要更長的時間才能到達海洋的這一部分，因此我們沒有發現超過3年的微塑料，”Okubo解釋說。”這些近海的微塑料也可能通過沉降到水域深處而被從上層海洋中清除。”

研究人員希望這種新方法將使他們更好地了解微塑料是如何在環境中產生和傳播的。這些數據也將有助於開發更精確的模擬，以追踪整個海洋的微塑料。

Isobe總結說：”我們對微塑料的研究和理解仍然非常新，由於這些數據，我們對微塑料的基本科學有了更多的了解。我們的下一步將是研究像海浪和海流這樣的機械刺激是如何降解塑料的，這樣我們就可以收集到更多的精確數據。