沙子,泥土和岩石保留着我们过去的痕迹。科学家可以像阅读故事的章节一样阅读沉积物层:消失生物的脚印和消失已久的海浪的涟漪保存在石化海床中,火灾的证据在土壤中沉积,一些嵌在石头里的骷髅或羽毛.沉积物通常是观察地球后视镜的一种方式,但加利福尼亚的研究人员最近发现,我们的更多最近对塑料的痴迷记录里也有记录。

塑料,也就是主要由石油的副产品制成而且其他化石燃料在19世纪首次合成,并在第二次世界大战后蓬勃发展。如今,这些廉价耐用材料的碎片随处可见,从山峰马里亚纳海沟的深裂缝苍白的颗粒堆积在德克萨斯州的海滩上;的碎片塑料袋诱捕并缠住珊瑚.为了弄清楚塑料在何时何地落在海洋沉积物中,2010年,来自斯克里普斯海洋研究所和加州大学圣地亚哥分校伯奇水族馆的一个研究小组从圣巴巴拉盆地的海底取走了一个岩心。

大概是这个位置距离加州海岸20英里,靠近海峡群岛斯克里普斯研究微塑料的生物学家詹妮弗·布兰登(Jennifer Brandon)说,这里的条件相当无氧——这意味着东西不会很快分解——而且沉积物相对不受干扰,留下了可以追溯到数千年前的完整记录。

该设备从地表以下1900多英尺处提取了沉积物芯。
该设备从地表以下1900多英尺处提取了沉积物芯。詹妮弗·布兰登提供

科学家们从一艘研究船上,将取心设备投放到海平面以下1900多英尺的海底。船员们打捞出了一份长约30英寸、宽约6英寸的沉积物样本,这代表了175年的累积碎片。(冰芯每0.2英寸就代表了2.2年左右从上方水域降下的物质,包括鱼鳞、浮游生物外骨骼等。)

刚从水中露出来的岩芯看起来是绿棕色的,带有浅色条纹。布兰登说,较暗的层是冬季的证据,那时浮游植物大量繁殖,碳激增(最终以淤泥的形式沉入海底)。较浅的条纹代表夏天。“你每年都能看到,”布兰登说,他是该团队描述他们发现的新论文的主要作者,本周出版于科学的进步.“你基本上可以把这些核看作是它上面发生过的任何事情的记录。”这包括从天气事件到塑料堆积的一切。

塑料在样本中并不是特别明显,直到研究人员将其放在显微镜下。
塑料在样本中并不是特别明显,直到研究人员将其放在显微镜下。詹妮弗·布兰登提供

圣巴巴拉盆地是没有垃圾环流:表面没有明显的大块或泥浆,即使在核心,大部分塑料也没有跳出肉眼。布兰登说:“其中一些足够大,你可以看到,但它是五彩纸屑大小。”“其中大部分,你只能在高倍显微镜下看到。它不是你在谷歌图片中输入‘塑料污染’时看到的beplay体育官网电脑板那种地方。”

研究小组烘干了内核,用筛子对其进行筛选,然后寻找他们可以从视觉上识别的纤维、碎片、薄膜和小球体。布兰登说,这有点棘手:当袋子和包装纸等脆弱柔软的塑料老化时,它们会变黄变脆,“看起来有点像一片蜕皮或贝壳。”为了从合成物质中筛选出有机物质,研究人员寻找了指向外骨骼或外壳的蛛丝马迹。然后,为了明确诊断,他们用傅里叶变换红外光谱仪分析了塑料碎片,这包括向物体发射激光,以揭示其内部化学键的结构。“特定的塑料总是以相同的方式粘合,”布兰登说。她补充说,通过专注于塑料的独特微观结构,这种分析可以“告诉你眼睛看不到的东西”。

在沉积物芯中发现的塑料包括纤维(A)、碎片(B)、薄膜(C)和小球体(D)。
在沉积物芯中发现的塑料包括纤维(A)、碎片(B)、薄膜(C)和小球体(D)。詹妮弗·布兰登提供

研究塑料的麻烦在于它们无处不在,而且新的塑料碎片会污染样品。很多实验室设备都含有塑料;即使是白大褂也含有合成材料。有时,球队每天都穿同样的颜色,所以衣服上脱落的纤维更容易识别。布兰登的团队曾短暂地尝试过全身穿红色,但“这变得非常复杂,非常快,”她说。在这种情况下,研究人员抛弃了1945年以前出现在岩心样本中的任何塑料数据,当时消费塑料还没有真正开始普及,同时也减去了他们知道与岩心接触的塑料设备的特征。

布兰登和她的合作者发现,自20世纪40年代以来,圣巴巴拉盆地沉积物中的塑料含量已经下降了大约每15年翻一番.其他研究团队仍在研究塑料是如何影响整个食物网中的生物的;在这篇论文中,布兰登和她的合作者主张“限制进入海洋的塑料废物流,因为塑料沉降直接反映了不断增长的生产趋势。”就目前而言,很明显,我们“用完就扔”的生活方式的痕迹远远埋藏在地表之下,在那些将比我们更长寿的记录中。