怎样才能把塑料从海洋中清理出来?
这个故事最初出现在Ensia。
一些棕榈树在海风咸立强。Kamilo海滩位于南端夏威夷的太平洋岛链，是黑色的火山海岸线在荒郊野外一个孤立的舒展。从海岸仅几百码，座头鲸从深处起来，五颜六色的鱼填补了珊瑚礁和罕见的海龟游泳窝在沙滩上。
但即使在这个偏僻的地方，垃圾冲刷上岸的每一天。“我们发现很多牙刷和梳子，塑料瓶和瓶盖，一遍又一遍，”梅根拉姆森，海洋生物学家对当地非政府组织的工作，说夏威夷野生动物基金会。
古老的夏威夷谚语把这个海湾描述成一个人们在海上迷路时寻找亲人的地方。
拉姆森说:“从历史上看，这个地区一直是海洋中漂浮物的捕捉者。”但随着时间的推移，被冲上岸的物质的组成发生了巨大的变化。她说:“在过去，这是来自其他大陆的大块沉重的木材。”“不幸的是，现在有很多塑料。”
这是一个太熟悉的景象在世界各地。自20世纪70年代初，研究人员收集了来自世界各地的海滩和海洋塑料。在各地单独南望海岸线9英里长，约15至20吨垃圾，每年洗了。
“在夏威夷的海滩上，我们看到了来自北太平洋各处的残骸，”夏威夷大学马诺阿分校的海洋学家尼古拉·马克西缅科解释说。一些来自亚洲，另一些来自北美西海岸，马克西姆科补充说，“当然，我们也有当地的产品。”
从环流到垃圾带
要了解像卡米洛这样偏远的地方是如何被大量垃圾淹没的，就必须考虑其中的流体力学。
夏威夷是洋流，北太平洋环流系统的一个巨大的循环系统。内环流，垃圾桶被困和循环多年。岛和加利福尼亚州之间的一个区域包含，它被戏称为东太平洋垃圾带的人造碎片如此高的密度。当电流变化，垃圾可以洗回岸上 - 因此它是在海滩，如Kamilo发现。
在檀香山的国际太平洋研究中心，Maximenko和他的同事们已经在了解海洋碎片如何通过洋流方面采取了重要步骤。他和他的团队开发了一种计算机模拟，可以预测海上漂浮物体的行为。利用漂浮物浮标和卫星数据，模型表明垃圾如何积聚在海洋。
大多数碎片最终进入五大亚热带海洋环流在太平洋，大西洋和印度洋，这在北半球按顺时针方向旋转，逆时针南。
从这些地区采集的水样显示，塑料颗粒的浓度有所上升，海洋环流正在成为海洋垃圾的热点的证据在不断增加。根据澳大利亚研究人员的新模型，在未来几十年可能会在北极巴伦支海形成第六个环流。
从海上归来
每年九月，上国际海岸清理日，成千上万的志愿者在世界各地的海岸上收集垃圾。这项工作不仅清除了垃圾，还产生了一些数据，这些数据可以让人们对海洋中可能包含的物质有一个粗略的了解。
2014年，50多万名参与者在一天内收集了1600多万磅垃圾。香烟头、食品包装、瓶盖、吸管、搅拌器和饮料瓶是最常被发现的5种物品，这些都是现代消费社会的常见物品。收藏家们还发现了割草机、灯泡、假发甚至购物车。
尽管这些物品中有许多很快就被丢弃了，但它们所用的材料可能会持续几十年甚至几个世纪。
在2015年，研究人员采样的鱼类和贝类之中在印尼和加利福尼亚州市场食用出售。他们发现，塑料和纺织纤维在动物的四分之一。
这给海洋生物造成的损害和痛苦是严重的。塑料可以在鲸鱼、鱼和许多其他海洋动物的胃中找到。
当海龟把购物袋和水母搞混时，它们就会窒息而死;当它们被丢弃的渔网缠住时，就会被淹死。海豹被六块腹肌形成的塑料环困住了，这些塑料环慢慢地刺穿了它们的脖子。在太平洋中部，信天翁雏鸟因过度食用瓶盖和玩具而死亡。《生物多样性公约》统计663种受海洋塑料（PDF）。
可能受影响的另一个品种是一个很负责任的。在2015年，研究人员采样的鱼类和贝类之中在印尼和加利福尼亚州市场食用出售。他们发现，塑料和纺织纤维动物的四分之一。
一个宏伟的计划
迫切需要一种解决办法。所以为什么不去清理一下呢?当涉及到概念时，并不缺乏想象力从海里回收垃圾。
设计师和工程师提议海军无人机和水性风筝，甚至巨大的人工排水环流。
一群大学生从伦敦竟然推动的想法建立生物技术的微生物来分解塑料，一位荷兰建筑师想这么做把垃圾变成“再生岛”人们可以可持续定居的地方。尽管这些概念已经获得了关注，但它们中的大多数仍然是漂亮的3d渲染，而且——到目前为止——还没有实现。
专家们试图向人们传达清理海洋垃圾将是多么巨大的挑战。美国国家大气和海洋局估计这将需要68个船整整一年只调查了北太平洋的1%在另一项更假设的计算中，海洋活动家查尔斯·摩尔估计，要清理所有的五个垃圾带，1000艘船需要连续79年每天24小时进行过滤，而这只有当技术出现。
但一位年轻的荷兰发明家博扬·斯拉特(Boyan Slat)试图挑战怀疑者。刚出校门，他就展示了自己的雄心勃勃的想法为了在2012年过滤开阔的海洋:与其派船去追垃圾，他说，为什么不利用旋转的漩涡流提供的力量呢?
如果能在北太平洋垃圾带下面的海床上安装一个过滤平台，就能在海水流过时把垃圾取出来——甚至还能把垃圾卖掉赚钱。
斯莱特的想法迅速走红，并为他赢得了大量追随者和来自世界各地的赞扬，并在众筹中获得了数百万美元的资金。
然而，该项目的可行性一直受到严格审查。海洋科学家和博客作者Kim Martini和Miriam Goldstein警告说，Slat的项目可能会对脆弱的浮游动物和其他生活在海面附近的动物造成威胁，弊大于利。这两个也指出这将是多么困难的结构固定到海底。他们称斯拉特目前的计划“设计不足，很可能会失败”。
对于许多环保主义者，板条的方法是有缺陷的一个更基本的层面。他们认为，通过启动清理工作，当垃圾已经取得了入海从真正的解决办法转移注意力:减少、再利用和循环利用。
塑料的岛屿
几十年来，环境组织一直在努力提高人们对人为废弃物如何影响海洋生物的认识。但最终引起公众警觉的是，海洋中有大量垃圾岛，据报道，这个岛“有德克萨斯州的两倍大”。唯一的问题吗?这些岛屿其实并不存在。
事实上，塑料在广阔的海洋相当广泛分布。垃圾补丁不是固体岛屿，但是其中相对高浓度的小的塑料片被分散在水柱，从上面几乎不可见的上部区域。
因此，有多少是在那里，真的吗？在世界海洋总塑料堆积估计已经介于数千到数以百万计的吨。虽然已经通过媒体提出了一些数字是纯粹的炒作，其他依靠可几十年的历史数据。
“在公海中，塑料碎片的数量、分布以及时间和空间的可变性鲜为人知。专家小组总结在2010年。
为了得到更准确的估计，科学家们在最近几年进行了大量的研究，但数据仍然相差很大。尽管研究人员可能永远无法得出一个精确的数字，但塑料污染很可能会随着产量的增加而扩大规模。
塑料的崛起
很长一段时间，塑料的发展被认为是一个巨大的成功故事。这并非没有充分的理由:合成材料在无数方面促进了人类文明、财富和舒适。
1907年，比利时出生化学家利奥贝克兰开发酚醛塑料，第一合成塑料聚合物，品牌化“千种用途的材料中。”酚醛塑料是可模制的，耐热和不导电，因此很快就被用于产品的大量，从电绝缘体和肠衣用于电话和无线电到玩具，筹码和枪支。
在接下来的几年里，新的合成材料开始出现在市场上。
全球塑料产量从上升190万吨，1950年接近3.3亿吨，2013年（PDF）。而且这个数字还在继续增长。今天，很难想象不含塑料或不包装塑料的产品。塑料使运输更有效地利用碳，使betway必威娱乐食物保持新鲜以避免浪费，使我们能透过隐形眼镜看东西——这只是其中的几个好处。
但对环境的负面影响也普遍存在。几十年的大量使用使塑料遍布全球。今天，我们还能找到我们产品的残留物从海洋表面到深海沉积物在湖泊和河流，甚至冻结北极冰层。
捕捉到垃圾
尽管为清洁现有海洋塑料所做的努力值得称赞，但这并不能阻止更多的垃圾进入海洋，通常是通过河流和小溪。
在巴尔的摩，发明家灵机一动赶上垃圾桶，然后才能到达公海。约翰·奇力工作的城市污染严重，靠近海港多年 - 一个“丑陋的一片水域”大多数游客，因为他回忆说。
奇力意识到，很多这种塑料到达港口的从琼斯瀑布，其累积的垃圾，因为它蜿蜒穿过居民区流进来。
在当地合作伙伴的帮助下，凯莱特开始着手建造一种能够在垃圾顺流而下之前将河水表面的垃圾过滤掉的装置:一种太阳能和风能驱动的垃圾拦截水轮。
不再仅仅是凯莱特头脑中的一个想法内港水车于2014年部署，并已成为一个突出的城市地标。它看起来像一只巨大的鹦鹉螺，在琼斯瀑布35米宽(40码宽)的河口上有橙色的围栅，并将浮在水面上的物品运送到传送带，在到达港口之前将它们收集起来。然后，垃圾被倒进水车白色屋顶下的一个大容器中，然后被拖走。
奇力估计，这会飘进内巴尔的摩港垃圾的四分之三是被抓来代替。
深海生物学家说:“它的足迹很小，影响范围很大。安德鲁·大卫泰勒写道：他并不是唯一一位赞扬凯莱特在接近水源处进行清理的努力的海洋科学家。
因此，将水车是一个熟悉的景象在最河口在一起？奇力希望这不会有这样的情况。“我们发现，小江是一个具有挑战性的地方，试图清理垃圾了，”他承认。
尽管发明已经获得了一些要求的在世界的其他地方部署了他的技术，他认为良好的潜力，将其放大为中型河流和港口，他的最终目标是把水车失去工作。正如他所指出的，如果有更好的教育，立法和技术，垃圾可能不会在河流和旅游摆在首位海洋露面。
新的挑战:塑料微粒
在德国乌珀塔尔污水处理厂，有雾云挂在各地大型水池的绿色山丘低。在嘈杂的大厅，大金属耙子努力忍住固体垃圾的废水它携带，从湿纸巾，安全套，卫生纸的木材和偶尔的石头。
在外面，水流入直径70到100英尺的大型过滤池。在那里，所有比水重的东西都被机械分离。只有一些棉签轻到能逃出来。然后，这些水被注入冒泡的水池，在那里，细菌可以尽情地消化。
“我们的微生物有10天左右的寿命，”沃尔克Erbe广场，Wupperverband的技术部门经理，这需要周围的河流佩尔护理水资源管理和运行伍珀塔尔污水处理厂的实体解释。塑料，但是，是不是他们的菜单上，他说。这是不幸的，因为有一个新的挑战的污水处理厂要处理 - 这是几乎看不见。
微型和nanoplastics是塑料垃圾的新类别，在最发达的国家，即使设施尚未配备。因此，虽然水可能看起来很干净，真的不是。
源可以在世界各地的许多浴室进行检查。从牙膏和除臭剂沐浴露，眼影和防晒霜，许多美容产品含有微小的塑料颗粒，一2015年联合国环境规划署(PDF)报告显示。他们提供活性成分，去死皮，调节粘度和许多其他功能。这并不是什么新鲜事:化妆品和清洁剂生产商几十年来一直在配方中添加塑料。
有些产品90%是由这些微小的塑料颗粒组成的。它们是如此之小，它们的大小用微米来描述，即一毫米的千分之一。相比之下，人类的头发大约有100微米厚。有些生产商甚至更小，加入纳米塑料，在百万分之一毫米的范围内。另外，人类DNA的直径是2。5纳米。
许多这些粒子如何到达河流和小溪，并最终大洋，目前还不清楚。
在德国北部的阿尔弗雷德·魏格纳极地和海洋研究所，由资深科学家冈纳·格德茨领导的一个研究小组进行了一项研究试点研究找出有多少塑料从废水处理厂流失。
"I expected that we wouldn’t find very much, because nanomaterials are said to be held back pretty well by the sewage sludge," explained Gerdts, "but what we actually found was that wastewater treatment plants do emit microplastics into the rivers in substantial ways." He notes that the amounts his team found in samples from different facilities varied greatly, so more research is needed to understand the scope of the issue.
这些微小颗粒和纤维对海洋动物的影响仍在调查中。实验室的实验表明，对于一些物种，比如贻贝来说，这是不可能的不良的健康影响如炎症。还有其他的风险:塑料可能含有有问题的添加剂，如双酚A，而微珠有可能会吸引持久性有机污染物，如滴滴涕从周围的水。这可能会导致相当多的鸡尾酒动物食物链积聚。
微米和nanoplastics是颗粒和不均匀分布的，所以测量它们的浓度是一个困难的过程，不同于药品，其溶于水，并因此存在于每个探针。不仅检测微观和nanoplastics，但它们抱完全污水处理厂，需要清洁的整体附加阶段，正值该最终传导至消费者成本。
“真理的时刻是当污水处理厂决定它是一个优先考虑他们不要放开塑料微粒,”Lars Grønbæk说,丹麦废水净化的工艺工程师工作公司KD。Grønbæk是膜的专家可以从水中去除微小粒子使用原理类似于咖啡过滤器。
“不是新的火箭技术,”Grønbæk说。他说，他公司的平板膜已经能够过滤到十分之一微米的大小，而且还可以进一步改进。但目前,只有一小部分污水处理厂正在部署膜过滤器,Grønbæk说。只要没有规定要求它们这样做，这种情况就不太可能改变。
伍珀弗班德的Volker Erbe相信有一个更好的方法来解决这个问题:“我们需要考虑不要使用那些会给环境带来问题的材料，而不是试图用昂贵的技术从废水中去除它们。”
似乎已经朝着这个方向迈出了第一步。2015年底，奥巴马总统签署了该协议无微珠水法，即禁止在化妆品等产品的小塑料。
纤维从洗衣机
另一个，微型塑料污染的同样意想不到的来源似乎从溶液更远：洗衣机的塑料足迹。今天大部分服装生产的是合成材料制成的。每个这些衣服洗涤时间，数以千计的微小塑料纤维可以从机器泄漏到废水中。
阿姆斯特丹自由大学(VU University of Amsterdam)的生态毒理学教授迪克其中20万纤维会逸出在短短的一个洗涤周期。这是许多倍比以前的研究报告。
虽然大多数人不会看到这些细小的纤维被洗进下水道，但布莱尔的一次偶遇让他更快地找到了解决办法。乔利莫白天是一名机械工程师，住在加拿大东部新斯科舍省一个远离城市排水系统的偏远地区。他的房子需要自己的消毒系统。
乔利莫尔回忆说，搬进新家后的一天，地下室被污水淹没了。乔利莫尔说，这家人很快就发现了问题所在:“化粪池里的一块灰色垫子”堵住了管道。
他很快意识到，大部分了什么堵塞了系统从他的洗衣机流出的水皮棉。于是就用一个水过滤器壳体和不锈钢滤网以构建他垫圈和所述漏极之间插入的过滤装置。化粪池没再溢出。
什么最初只是为了解决Jollimore自己的问题而变成了一个小生意，然后Jollimore卖掉了大约50个棉绒LUV-R滤波器每个月。他与研究海洋垃圾的研究人员一起，正在为他的洗衣机毛线过滤器寻找更广泛的市场应用选择。
如果这样的过滤器来对洗衣机的标准，这将是一个速赢的环境。但专家说，设计一个既划算又方便打造成为商用洗衣机将是一个巨大的技术挑战。生产这些过滤器将是昂贵的，他们很容易会阻塞，使其成为不切实际的消费者使用。
而且似乎没有什么动力，因为消费者和立法者都没有呼吁进一步发展和标准化这项技术。
即使没有成为标准，也只是解决了问题的一部分。“同样的纤维，它们也被空气污染进入水中，” Vethaak指出。“真正的问题是，纺织品不环保。”
一切都分崩离析
然而，塑料微粒的最大来源是被分解的较大物体。每一块流入海洋的塑料都会随着时间的流逝而碎裂。紫外线和海浪的力量使渔网、塑料袋、瓶子、瓶盖和牙刷变得越来越小。
这些产生的颗粒很可能是环境中发现的微塑料的主要来源，使来自化妆品或纺织品的数量相形见绌最近的研究由德国联邦环境署建议。
因此，应对更大的项目的流入海洋将是关键，最终降低的微型污染。
一些新兴经济体增长如此之快，以至于它们的废物管理系统跟不上，因此它们对海洋垃圾的贡献是巨大的。如果仅仅五个国家——中国、印度尼西亚、越南、泰国和菲律宾——改进它们的回收和废物处理系统，它们就可以“减少近一半的全球投入，”这组作者总结道海洋保护协会最近的一项研究(PDF)。
虽然这不会完全停止塑料污染，就可以买我们的“时间重新考虑包装更广泛地和完全降低塑料的流动，”作者解释在《卫报》。
欧洲和北美可能有更好的设备来处理他们的垃圾，但他们也消费人均年塑料使用量是亚洲的五倍据世界观察研究所。而许多富裕国家的出口大部分是在中国结束了他们的废塑料一大截。随着全球市场的船舶不仅是产品，而且也浪费，塑料问题是一个真正的全球性的。
毫无疑问，技术将发挥其作用。但有一个高的机会，无论多么聪明和创造性的想法，技术 - 修复海洋垃圾问题是，他们只是还不够。
要真正解决这个问题，就必须把“房间里的大象”摆在眼前:把塑料——一种可以使用多年的材料——当作一次性商品的心态。重新定义我们真正需要的塑料产品，以及如何管理、使用和处置它们，将是解决问题的核心。
三个R仍然有效：减量化，再利用，再循环。越接近我们可以从环流移到源头上解决塑料污染，最好我们的未来海洋将。
