議題背景:

2022年3月18日零時,國際期刊《科學報告》(scientific reports)發布新的研究〈歐洲河流中塑膠微粒的跨極漂移路徑〉(Trans‐polar drift‐pathways of riverine European microplastic)。過去的研究發現北極海有高濃度的塑膠微粒,但來源與聚集的原因並不清楚。因此這份研究模擬2007-2017年間洋流的模型與塑膠微粒漂移的方式,並比較模擬結果與實際海水樣本中的塑膠微粒濃度。研究發現塑膠微粒的漂浮與分佈與模型預測一致,這表示塑膠微粒可能已經在北極地區循環了至少十年,可能影響北極生態系統的健康。

研究文獻:Huserbråten, M. B. O., et al. (2022). “Trans‐polar drift‐pathways of riverine European microplastic.” Scientific Reports.

專家怎麼說?

2022年03月17日
國立臺灣海洋大學海洋環境與生態研究所暨海洋中心助理教授 許瑞峯

Q1. 和先前的塑膠微粒相關研究相比,這份研究為什麽重要?

該篇研究使用北極海的洋流模型與塑膠微粒漂移特性,來推測塑膠微粒在該區域的傳輸路徑及時間,並進一步輔以實測塑膠微粒數據,以推測可能的高累積區域。從結果可知該區域因有多條的河川輸入和複雜的洋流特性,致使由歐洲國家的河川所排放出的塑膠微粒,可藉著沿岸流和大洋環流一路從北海流經巴倫支海、北極海、格陵蘭海,終至格陵蘭及加拿大沿岸,總傳輸長度可超過數千公里,傳輸時間可達十年之久。而其中多數塑膠微粒可能累積於北極海地區。

事實上,這些進入海洋的塑膠微粒,不僅可隨著海流跨國界的傳輸,亦可在此傳輸過程中吸附環境中有害及致癌性的化學物質,最終進入海洋生態系的食物鏈循環,對海洋生物以及人類的健康造成負面影響。從該篇及其他文獻的數據可知都市中的河川為塑膠微粒的主要熱點,應即時的攔截與處理,以減少進入海洋環境的數量。此外,從源頭減量塑膠和投入資源有系統的整合調查研究和管理河川出海口,將有助降低塑膠微粒對海洋生態的衝擊。

Q2. 這份研究的推論是否有限制?

塑膠微粒的傳輸可被顆粒的浮力和形狀、風化程度、生物攝入、冰包裹、湍流,以及與海洋中膠體形成絮凝等環境因素所主導。我的研究室也已經證實塑膠微粒進入水體環境後,可與水中的膠體黏成更大的聚合體(即海洋塑膠雪花),使原漂浮於海面的塑膠微粒沉降至深海[1][2]。

因此,這份研究使用北極海的洋流模型,結合塑膠微粒漂移特性來模擬其傳輸路徑,尚未考慮塑膠微粒與其他環境因子間的複雜相互作用,恐將會高估塑膠微粒在該區域的濃度、傳輸路徑及時間。但可以確定的是,塑膠微粒可藉由海流跨域的散佈在全球的海洋環境中,已是不爭且亟需面對的問題。

Q3. 這篇研究如何幫助我們理解塑膠微粒的影響?台灣鄰近海域有觀察到類似的狀況嗎?

目前臺灣周遭海域已發表的海漂垃圾和塑膠微粒之實測數據仍然較少,國立臺灣海洋大學已有兩個研究團隊,針對海漂垃圾和塑膠微粒的熱點與流場的關係進行研究。海洋事務與資源管理研究所黃向文教授(現為海洋委員會海保署署長)研究團隊,利用公民科學家的海漂垃圾計畫之數據,調查臺灣周遭海域海漂垃圾的熱點。結果發現臺灣西北部、東南部以及東北部沿海地區觀察到較高數量的海漂垃圾,可能跟鄰近河川或是有複雜的海流所致[3]。

而海洋環境與生態研究所龔國慶及許瑞峯研究團隊最新研究也發現,位在臺灣東北角的逆時針海流可能導致塑膠微粒滯留與累積,使宜蘭外海出現較高塑膠微粒濃度。該研究同時也證實了,塑膠微粒不僅是分佈於臺灣東部海域之沿海區域,同時存在於黑潮環流中,恐將會進一步長程傳輸進入西北太平洋環流系統[4]。

參考文獻:

[1] Shiu et al. (2020). “Nano-plastics induce aquatic particulate organic matter (microgels) formation.” Science of the Total Environment 706, 135681.

[2] Shiu et al. (2020). “Nano- and microplastics trigger secretion of protein-rich extracellular polymeric substances from phytoplankton.” Science of the Total Environment 748, 141469.

[3] Chiu et al. (2020). “Using citizen science to investigate the spatial-temporal distribution of floating marine litter in the waters around Taiwan.” Marine Pollution Bulletin, 157, 111301.

[4] Shiu et al. (2021). “Marine microplastics in the surface waters of “pristine” Kuroshio” Marine Pollution Bulletin 172, 112808.

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