【环保】60年时间序列证明：海洋塑料污染呈上升趋势

自20世纪50年代使用以来，塑料生产呈指数级增长。由于塑料在海洋环境中普遍存在，这引起了越来越多的关注，并且已经强调了它们对海洋生物和人类健康的影响的证据。尽管它们普遍存在，但很少有关于世界海洋中塑料分布和时间趋势的长期（> 40年）记录存在。在这里，我们提供了一个新的时间序列，从1957年到2016年，覆盖超过650万海里，基于塑料缠绕在拖曳的海洋采样器上的记录。这个一致的时间序列提供了一些最早的塑料纠缠记录，并且是近几十年来首次证实开放式海洋塑料的显着增长。

随着世界海洋的积累变得明显，塑料已成为全球关注的焦点，并且突出了潜在的健康风险。20世纪50年代，当这些缓慢降解的材料随时可用且价格合理时，使用人造材料生产网和捕捞产品变得普遍。从那时起，塑料生产迅速增加，用途广泛，并且突出了许多环境影响。由于它们的降解时间非常缓慢，塑料已经普遍存在并且与海洋健康的影响有关，例如纠缠，摄入，入侵物种的潜在分散和毒性，以及通过营养水平的污染。塑料碎片的可比较的长期环境数据集很少而且很远，海面塑料碎片（特别是大型塑料碎片）的广泛数据几乎不存在。尽管塑料产量增加及随之而来的处置，但研究开放式海洋塑料时间序列的研究未能显示自20世纪90年代以来的预期增长。

自1957年以来，连续浮游生物记录仪（CPR）在北大西洋和邻近海域被拖曳了超过650万海里。CPR的主要目的是记录远洋浮游生物，自1931年以来，它一直使用机会船进行浮游生物。Thompson等利用这一历史记录，回顾性地计算了沿大西洋东北部两个横断面的CPR样品中的微塑料（塑料<5 mm）的数量。该研究表明，从1960-70到1980-1990，微塑料显着增加，但在20世纪80年代和90年代之间没有观察到显着的趋势。CPR包括一个鱼雷形金属外壳，围绕机械齿轮移动推进网状物收集和储存浮游生物，这种设计和技术自193118成立以来一直保持一致.CPR被拖出机会船的背面，例如渡轮和集装箱船，深度约为7米，速度为10-20节。从这个意义上说，CPR易于以类似于在地表水中消耗时间的海洋哺乳动物的方式进行纠缠。当CPR机制被拖回船上时，机组人员会报告任何问题，例如纠缠在拖车日志上，这些问题也会在返回CPR维修车间时被注明并报告。

在这里，我们提出了一个从1957年到2016年的一致时间序列，北大西洋和邻近海域的海洋塑料发生，以及我们对这些塑料的定位，性质和时间趋势的发现。该数据集介绍了一些最早的开放式海洋塑料纠缠记录，并证实了自20世纪90年代以来开放式海洋塑料的显着增长。

意见

此处显示的结果基于已记录为在北大西洋和邻近海域内拖曳的每个CPR的牵引日志中的故障的观察结果。1957年至2016年（16,725个拖车）的CPR牵引总数的36％记录了故障，4％的故障是由于塑性缠结造成的，1％是由于自然纠缠造成的（详见方法和补充信息）。如果物品足够大以便缠绕在CPR上，则认为物品为大弹性（塑料> 5 mm）3，并描述了假定的塑料项目（参见每个纠缠描述的补充数据1）。

Macroplastics超过记录

我们的分析显示自1957年第一次以来CPR上的巨大弹性缠结增加（图1）。为了比较非人为的物品，还对自然物品进行了文本检索，例如据报道缠绕在CPR上的海藻和木材（见方法和补充数据2）。虽然两个数据集都存在差距，但在过去的30年中收集的数据越来越多，自然项目在CPR中纠缠的情况在整个时间序列中保持一致（图1a），并且宏观数据之间没有显着的相关性。纠缠和宏观弹性纠缠（学生t检验p值<0.05）。CPR上的宏观弹性缠绕的发生显示出明显的增加趋势，从2000年开始有一个数量级的增加（图1a，b）。从1957年到2016年纠缠在CPR上的宏观塑料的记录具有显着的正线性趋势（标准模型I线性回归）为0.057±0.0066（学生t检验p值<0.001，趋势与零明显不同），虽然天然物品没有显着趋势（图1a）。图1b显示了20世纪50年代至60年代和1970年代至80年代之间以及20世纪90年代和2000年代的宏观塑料的显着增长。虽然在我们拥有整个十年的数据以确保可比性之前我们无法确定趋势，但2010年至2016年显示，与2000年代相比，总的宏观弹性计数没有显着变化。

区域趋势和海洋垃圾类型

CPR人为纠缠的第一个记录是在1957年，记录为冰岛东海岸拖网缠绕的记录器（图2）。人工纠缠于CPR的第二个最早记录在1965年被记录为爱尔兰西北部的一个塑料袋，这是第一次提到特定的塑料类型与CPR纠缠在一起。在CPR上发生最大的宏观碎屑缠绕的区域位于北海南部（图2，请参阅补充信息中的补充图1-4，以了解区域的趋势分解）。在北大西洋的开阔海域，主要是网，线和绳索报告（图2）。CPR丝束记录中最常报告的大颗粒是线（补充图5）。术语线通常被报告为钓鱼线，自20世纪90年代初以来，渔网也是缠绕的主要原因并且在牵引原木中变得更加普遍（图3，补充图5和补充数据1）。通过搜索以下术语调查渔具;钓鱼，单丝，拖网和钩。图3显示由于与渔具相关的渔具引起的缠结数量增加，并且记录的总缠结的55％来自渔具（参见补充数据1）。自2000年以来，还有证据表明塑料袋的缠结记录有所下降（图3）。应用补充图1中定义的区域，使用Fathom Matlab工具箱19进行非参数（基于置换）的多变量方差分析（perMANOVA），揭示了两年之间的显着关系（p值<0.05）和垃圾类别的区域（更多细节见方法）。大多数CPR牵引在北海和大西洋地区完成，在这些区域提供了更大的统计信心（补充图2）。捕捞相关塑性纠缠的增加，特别是在北海地区，对过去二十年中巨型弹性缠结的增加作出了最显着的贡献（补充图4）。五个区域中的三个（补充图1）呈现出巨大弹性缠结的显着增加趋势（学生t检验p值<0.001，补充图3），比斯开湾/伊比利亚海岸和北极地区给予由于在这些区域缺乏观察，这是一个不显着的趋势（补充图2a，e）。相似性百分比（SIMPER）分析19确定了由于捕捞相关塑料，垫料类型与宏观弹性计数随时间变化的百分比贡献率为44.86％，44.67％由于其他（未指定的捕捞）塑料类型，以及10.48％到期到塑料袋。

讨论

我们的研究结果首次证实了自20世纪90年代以来预计海洋中塑料的显着增长。从1957年到2016年，我们已经显示出巨型塑料的显着增长（图1），这与全球塑料总产量的指数增长相吻合。有人提出，全球海洋中可能存在塑料物品汇，这可能导致对海面塑料的估计减少，并对塑料污染产生影响。也许我们能够显示预期增长的原因是因为这项工作的重点是与CPR纠缠在一起的大型塑料项目。应该指出的是，这些较大的塑料（大型塑料）在海洋中的紫外光和机械力作用下分解，导致较小的碎片形成微塑料，因此它们有可能成为各种塑料尺寸的代表。海洋。

关于海洋塑性发生的历史记录很少，特别是大型塑料的时间序列，最常见的报告源于对海鸟和海龟的摄入研究。1947年，最早的已知缠绕报告记录在案，当一只鲱鱼鸥被一根绳子阻挡时。但是，不确定这根绳子是用塑料还是天然纤维制成的。在这项研究中，我们提出了两个早期的纠缠记录，一个是1957年，当时拖网缠绕在CPR上，一个是1965年的塑料袋缠结。拖网缠绕的观察结果与20世纪50年代塑料在捕捞作业中的广泛使用同义，因为塑料比天然纤维更经济，使用效率更高。因此，虽然我们无法确认麻线是用塑料制成的，但很可能，正如它在20世纪50年代后期所记录的那样被指定为拖网麻线。1965年缠绕在CPR上的塑料袋的记录与第一次已知的塑料缠绕和海鸟摄入以及海龟（在20世纪60年代后期观察到的记录）相同。