怎样才能把塑料从海里捞出来?
这个故事最初出现在Ensia．
几棵棕榈树挺立在咸咸的微风中。卡米洛海滩位于夏威夷太平洋岛链的南端，是一个偏僻的黑色火山海岸线的孤立延伸。就在离海岸几百码的地方，座头鲸从深处升起，五颜六色的鱼填满了珊瑚礁，稀有的海龟游到海滩上筑巢。
但即使在这个偏远的地方，每天都有垃圾被冲上岸。“我们发现了很多牙刷、梳子、塑料瓶和瓶盖，一遍又一遍，”梅根·拉姆森(Megan Lamson)说，她是当地非政府组织the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为人们在海上迷路时寻找亲人的地方。
拉姆森说:“从历史上看，这个地区一直是某种捕捉漂浮在海洋中的东西的地方。”但随着时间的推移，冲上岸的物质组成发生了巨大的变化。她说:“在过去，它是来自其他大陆的沉重的大块木材。”“不幸的是，现在是大量的塑料。”
这是世界上再熟悉不过的景象了。自20世纪70年代初以来，研究人员一直在全球各地的海滩和海洋收集塑料。仅在南点附近9英里长的海岸线上，每年就有15到20吨的垃圾被冲上岸。
夏威夷大学马诺亚分校(University at Manoa)的海洋学家尼古拉·马克西缅科(Nikolai Maximenko)解释说:“在夏威夷的海滩上，我们有来自北太平洋各地的碎片。”一些来自亚洲，另一些来自北美西海岸，马克西缅科补充说，“当然，我们也有本地产品。”
从环流到垃圾带
要理解像卡米洛这样偏远的地方是如何被大量的垃圾淹没的，我们必须考虑水动力学的作用。
夏威夷处在一个巨大的洋流循环系统中，即北太平洋环流。在环流中，垃圾可能会被困住并循环多年。在这些岛屿和加利福尼亚之间的一个区域，人造垃圾的密度非常高，因此被称为“东太平洋垃圾带”。当水流变化时，垃圾会被冲回岸上，因此在卡米洛等海滩上都能找到垃圾。
在檀香山的国际太平洋研究中心，马克西姆科和他的同事们已经在了解海洋碎片如何在洋流中移动方面取得了重大进展。他和他的团队开发了一种计算机模拟，可以模拟海上漂浮物品的行为。通过浮标和卫星数据，模型表明垃圾是如何在海洋中堆积的．
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，它们在北半球是顺时针旋转，在南半球是逆时针旋转。
从这些地区收集的水样显示，塑料颗粒浓度升高，海洋环流正成为海洋碎片热点的证据继续增加。根据澳大利亚研究人员的新模型，第六次环流可能在未来几十年形成——在北极巴伦支海。
从海上回来
每个9月,国际海岸清理日，全球成千上万的志愿者漫步海岸收集垃圾。这项工作不仅清除了垃圾，还产生了数据，可以让人们一瞥海洋可能含有什么。
2014年，超过50万名参与者在一天内收集了超过1600万磅的垃圾。排在前五位的是烟头、食品包装纸、瓶盖、吸管、搅拌器和饮料瓶，这些都是现代消费社会的常见物品。收集者还发现了割草机、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。
2015年，研究人员对印度尼西亚和加州市场上出售给人类食用的鱼类和贝类进行了取样。他们在四分之一的动物体内发现了塑料和纺织纤维。
这对海洋生物造成的破坏和痛苦是严重的。塑料可以在鲸鱼、鱼类和许多其他海洋动物的胃里找到。
当海龟把购物袋和水母混淆时，它们就会窒息而死;当它们被丢弃的渔网缠住时，就会溺水而亡。海豹会卡在六块腹肌上的塑料环里，慢慢地穿过它们的脖子。在太平洋中部，信天翁幼雏因过度消费瓶盖和玩具而死亡。生物多样性公约统计663种受海洋塑料影响的物种(PDF)．
另一种可能受到影响的物种是罪魁祸首。2015年，研究人员对印度尼西亚和加州市场上出售给人类食用的鱼类和贝类进行了取样。他们在里面发现了塑料和纺织纤维四分之一的动物．
一个宏伟的计划
迫切需要一个解决方案。为什么不去清理一下呢?当涉及到概念时，我们并不缺乏想象力从海里回收垃圾．
设计师和工程师提出海军无人机和水性风筝,甚至巨大的人工排水环流。
一群来自伦敦的大学生甚至推广了这个想法创建微生物生物技术一名荷兰建筑师想要分解塑料把垃圾变成“再生岛”人们可以可持续地定居。尽管这些概念已经获得了关注，但它们中的大多数仍然是相当三维的效果图，而且——到目前为止——还没有实现。
专家们试图表达清理海洋垃圾将是一个巨大的挑战。国家大气和海洋局估计这需要68艘船一整年的时间只调查了北太平洋的1%在另一项更假设的计算中，海洋活动人士查尔斯·摩尔估计，要清理所有五个垃圾带，1000艘船需要连续79年每天24小时过滤海水，而且这只是在技术存在的情况下。
但年轻的荷兰发明家博扬·斯莱特(Boyan Slat)试图挑战这些怀疑论者。刚从学校毕业，他就展示了他的雄心勃勃的想法他认为，与其派出船只去清理垃圾，为什么不利用环流的旋转洋流提供的力量呢?
如果在北太平洋垃圾带下面的海床上安装一个过滤平台，人们就可以在污水流过垃圾时把垃圾清除出去，甚至可以把垃圾卖掉赚钱。
斯莱特的想法迅速走红，为他赢得了大批追随者、来自世界各地的赞誉，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Kim Martini和Miriam Goldstein都是博客作者，他们警告说，Slat的项目可能弊大于利，因为它会威胁到脆弱的浮游动物和其他生活在海面附近的动物。这两个也指出将该结构固定在海底是多么困难．他们称斯莱特目前的计划“设计不足，可能会失败”。
对许多环保主义者来说，斯莱特的方法在更根本的层面上存在缺陷。他们认为，当垃圾已经进入海洋时，就要开始清理工作把注意力从真正的解决方案上转移开:减少、再利用和循环利用。
塑料的岛屿
几十年来，环保组织一直在努力提高人们对人为垃圾如何影响海洋生物的认识。但最终引发公众恐慌的是，有报道称海洋中有巨大的垃圾岛，据报道其中一个“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，塑料在广阔的海洋中分布非常广泛。这些垃圾场并不是坚固的岛屿，而是分散在水柱上部的小塑料碎片相对集中的地区，从上面很难看到。
那里面到底有多少呢?据估计，世界海洋中塑料的累积总量从数千吨到数亿吨不等。虽然媒体引用的一些数据纯粹是猜测，但也有一些数据是几十年前的。
“在开阔的海洋中，塑料碎片的数量、分布以及时间和空间变异性尚不清楚。专家小组得出结论在2010年。
为了得到更准确的估计，科学家们近年来进行了一些研究，但数字仍然相差很大。虽然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。
塑料的兴起
在很长一段时间里，塑料的发展被认为是一个巨大的成功。这也不无道理:合成材料以无数的方式促进了人类文明、财富和舒适。
1907年，比利时出生的化学家利奥·贝克兰(Leo Baekeland)开发了酚醛塑料(Bakelite)，这是第一个合成塑料聚合物，被称为“千种用途的材料”。酚醛塑料具有可塑性、耐热性和不导电性，因此它很快就被用于多种产品，从电话和收音机的绝缘体和外壳到玩具、扑克筹码和枪支。
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1950年为190万吨，2013年接近3.3亿吨(PDF)．而且这个数字还在继续增长。今天，很难想象不含或不包裹塑料的产品。塑料使运输更节能，保持食物新好用的买球外围app网站鲜避免浪费，让我们可以通过隐形眼镜看东西——这只是列举的几个好处。
但对环境的负面影响也是普遍的。几十年的大量使用使塑料遍布全球。今天，我们可以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,甚至冻结在北极冰中．
捕捉到垃圾
虽然寻找一种可行的方法来清洁现有的海洋塑料的努力值得称赞，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，一位发明家想出了一个办法，在垃圾到达公海之前将其捕获。约翰·凯莱特(John Kellett)在香港污染严重的港口附近工作多年，据他回忆，对大多数游客来说，这是一片“丑陋的水域”。
凯利特意识到，大部分到达港口的塑料来自琼斯瀑布，这条小溪在流经居民区时堆积了垃圾。
凯莱特与当地合作伙伴开始着手建造一种装置，它可以在垃圾顺流而下之前从河面上清除垃圾:一种太阳能和风能驱动的垃圾拦截水车。
不再只是凯莱特脑子里的一个想法内港水轮该项目于2014年投入使用，现已成为城市的重要地标。它有橙色的围栅，围在琼斯瀑布35米宽(40码宽)的河口上，把浮在水面上的物品引导到传送带上，在到达港口之前收集起来。然后，垃圾被倒进水车白色屋顶下的一个大容器里，然后被拖走。
Kellett估计，大约四分之三的本应漂浮到巴尔的摩港内的垃圾被捕获。
“它的足迹很小，触角却很广，”深海生物学家说安德鲁·大卫·塞勒写道他并不是唯一一个赞扬凯利特在更接近源头处进行清理的海洋科学家。
那么，水车有一天会成为大多数河口常见的景象吗?Kellett希望情况不会如此。他承认:“我们发现，在小河里清理垃圾是很有挑战性的。”
尽管这位发明家已经收到了许多要求在世界其他地方部署他的技术的请求，他也看到了在中型河流和港口扩大规模的良好潜力，但他的最终目标是让水车停止工作。正如他所指出的，如果有更好的教育、立法和技术，垃圾可能不会在一开始就出现在河流和海洋中。
新的挑战:塑料微粒
在德国的伍珀塔尔污水处理厂，雾蒙蒙的云朵低垂在大水池周围的绿色山上。在一个嘈杂的大厅里，巨大的金属耙在努力阻挡污水带来的固体垃圾，从湿纸巾、避孕套、卫生纸到木头，偶尔还有石头。
在外面，水流入直径为70至100英尺的大型过滤池。在那里，所有比水重的东西都被机械地分开了。只有一些棉签轻到可以逃脱。然后，水被引导到冒泡的水池中，细菌在那里尽其所能地消化。
Wupperverband技术部门经理Volker Erbe解释说:“我们的微生物的生命周期约为10天。”Wupperverband负责Wuppertal河周围的水管理，并运营着Wuppertal污水处理厂。然而，他说，塑料不在他们的菜单上。这是不幸的，因为有一个新的挑战，废水处理厂必须处理-它几乎是看不见的。
微型和纳米塑料是一种新型塑料垃圾，即使是最发达国家的设施也还没有配备这种垃圾。因此，尽管水看起来很干净，但实际上并非如此。
在世界各地的许多浴室都可以查看其来源。从牙膏、除臭剂到沐浴露、眼影和防晒霜，许多美容产品都含有微小的塑料颗粒2015年联合国环境规划署(PDF)报告显示。它们提供活性成分、去角质、调节黏度并实现许多其他功能。这并不新鲜:几十年来，化妆品和清洁剂生产商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。它们非常小，以至于用微米来描述它们的大小，微米是一毫米的千分之一。对比一下:人类的头发大约有100微米厚。一些生产商甚至更小，添加了纳米塑料，其尺寸在百万分之一毫米的范围内。从另一个角度来看，人类DNA的直径是2.5纳米。
目前还不清楚有多少颗粒到达河流和溪流，并最终进入海洋。
在德国北部的阿尔弗雷德·魏格纳极地和海洋研究所，一个由资深科学家贡纳·格茨领导的研究小组进行了一项试点研究找出有多少塑料从污水处理厂中流出。
“我原本以为我们不会发现太多，因为据说纳米材料被污水污泥阻挡得很好，”格茨解释说，“但我们实际上发现，污水处理厂确实以大量方式向河流排放微塑料。”他指出，他的团队在不同设施的样本中发现的数量差异很大，因此需要更多的研究来了解这个问题的范围。
微小颗粒和纤维对海洋动物的影响仍在调查中。实验室实验表明，对于某些物种，比如贻贝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，而微珠显示出一种倾向吸引像滴滴涕这样的持久性有机污染物从他们周围的水。这可能会导致在食物链上的动物中积累大量的鸡尾酒。
微塑料和纳米塑料都是颗粒，分布不均匀，因此测量它们的浓度是一个困难的过程，不像药物，药物溶于水，因此存在于每个探针中。不仅要检测微塑料和纳米塑料，而且要在污水处理厂完全阻止它们，还需要一整个额外的清洗阶段，其成本最终会转嫁给消费者。
丹麦废水净化公司KD的工艺工程师Lars Grønbæk说:“当废水处理厂决定不让微塑料成为他们的首要任务时，关键时刻就在那里。”Grønbæk是一名膜技术专家，这种膜技术可以用类似于咖啡过滤器的原理去除水中的微小颗粒。
Grønbæk表示，这“不是新的火箭技术”。他说，他公司的平板薄膜已经能够过滤到十分之一微米的尺寸，而且还可以进一步完善。但是目前，只有一小部分的污水处理厂采用了膜过滤器，Grønbæk说。只要没有规定要求他们这样做，这种情况就不太可能改变。
Wupperverband的沃尔克·埃尔贝(Volker Erbe)认为有更好的方法来解决这个问题:“我们需要考虑不要使用可能对环境造成危害的材料，而不是试图用昂贵的技术从我们的废水中去除它们。”
似乎正在朝着这个方向迈出第一步。2015年底，奥巴马总统签署了这项协议无微珠水法案该法案禁止在化妆品和其他产品中使用微小塑料。
纤维从洗衣机
另一个同样意想不到的微塑料污染源似乎还没有解决:洗衣机的塑料足迹。现在生产的许多衣服是用合成材料制成的。每次洗这些衣服时，成千上万的塑料纤维会从洗衣机中泄漏到废水中。
阿姆斯特丹自由大学的生态毒理学教授Dick Vethaak观察到二十万根这样的纤维会脱落只需一个洗涤周期。这是以前研究报告的许多倍。
虽然大多数人都看不到这些微小的纤维被冲进下水道，但一次偶然的相遇让布莱尔·乔利莫(Blair Jollimore)迅速找到了解决办法。乔利莫尔白天是一名机械工程师，住在加拿大东部新斯科舍的偏远地区，远离城市排水系统。他的房子需要自己的化粪池系统。
乔利莫尔回忆说，搬进新家一天后，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”堵塞了管道。
他很快意识到，堵塞系统的主要原因是洗衣机里流出来的水的绒毛。所以他使用了一个水过滤器外壳和一个不锈钢过滤器来建造一个过滤装置，并将其插入洗衣机和排水管之间。化粪池没有再溢水了。
最初只是解决乔利莫尔自己问题的一个方法变成了一个小生意，乔利莫尔卖了大约50个线头LUV-R过滤器每个月。他与研究海洋垃圾的研究人员一起，正在研究如何将他的洗衣机绒毛过滤器应用于更广泛的市场。
如果这样的过滤器成为洗衣机的标准配置，对环境来说将是一个快速的胜利。但专家表示，设计一款既划算又便于安装在商用洗衣机中的洗衣机将是一个巨大的技术挑战。生产这些过滤器成本很高，而且很容易堵塞，不适合消费者使用。
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开发和标准化这项技术。
即使它成为标准，也只能解决一部分问题。“同样的纤维，它们也通过空气污染进入水中，”Vethaak指出。“真正的问题是，这些纺织品并不环保。”
一切都崩溃
然而，微塑料的最大来源是较大的物品的分解。每一块进入海洋的塑料都会随着时间的推移而分解。紫外线和海浪的力量会把渔网、塑料袋、瓶子、瓶盖和牙刷分解成越来越小的碎片。
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，使化妆品或纺织品的数量相形见绌最近的研究德国联邦环境署的建议。
因此，解决更大物品流入海洋的问题将是最终减少微塑料污染的关键。
一些新兴经济体的发展速度如此之快，以至于它们的垃圾管理系统无法跟上，所以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——改善它们的回收和废物处理系统，它们就可以“减少全球投入的近一半”海洋保护协会最近的一项研究(PDF)．
尽管这不能完全停止塑料污染，但它可以为我们赢得“时间来更广泛地重新考虑包装，并完全减少塑料的流动，”作者解释说在《卫报》．
欧洲和北美可能有更好的设备处理他们的垃圾，但他们也消费是亚洲人均每年塑料使用量的5倍世界观察研究所(Worldwatch Institute)的数据显示。这些富裕国家中有许多出口了很大一部分塑料垃圾，其中很大一部分最终进入了中国。随着全球市场不仅运送产品，还运送垃圾，塑料问题确实是一个全球性问题。
毫无疑问，技术将发挥它的作用。但很有可能的是，无论解决海洋垃圾问题的技术想法多么聪明和有创意，它们都是不够的。
要真正解决这个问题，显而易见的东西必须摆在人们的眼前:把塑料——一种可以使用多年的材料——当作一次性商品对待的心态。重新定义我们真正需要的塑料产品种类，以及如何规范、使用和处理它们，将是解决问题的核心。
三个“r”仍然有效:减少、重用、回收。我们离解决塑料污染的源头越近，我们的未来就越美好海洋将。
