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為何你的垃圾會漂進海?中研院「大數據」分析!

2021/05/10 研之有物/整理撰文:歐宇甜

海洋廢棄物逐漸漂向熱帶和極區

近年海廢問題相當受關注,中央研究院生物多樣性研究中心研究員鄭明修組成團隊,利用大數據運算分析25年來全球七大洋區的海漂垃圾,發現風阻效應和海流都會影響垃圾分布,從亞熱帶漸漸轉移到熱帶和極區,其中以太平洋區的海洋垃圾積累最嚴重,並且有50%垃圾仍持續在海上漂流,論文於 2020年10月6日刊登於《環境研究期刊》(Environmental Research Letters)。

海漂垃圾從哪來?

從小與大海為伍的鄭明修,對海洋變髒深感痛心,「過去我們潛水搭船出去,海面都很乾淨,大家只會注意有沒有鯨豚或海鳥出沒,現在不一樣,一眼望去,海面幾乎都是垃圾!」尤其在一些地帶垃圾量更多,像太平洋垃圾帶位於太平洋上,面積已接近50倍台灣,而且還在繼續擴大中,這些垃圾半浮在海水中,從飛機上根本看不到。

鄭明修數十年來看盡世界各地海洋變遷,痛心指出海洋垃圾為當前最嚴重的環境問題。圖片...
鄭明修數十年來看盡世界各地海洋變遷,痛心指出海洋垃圾為當前最嚴重的環境問題。圖片為漂浮在海面上的塑膠垃圾,水下拍攝。 圖/iStock

海洋垃圾種類很多,有20%會漂浮、80%會沉沒,如漁網。估計每年全球有480萬至1270萬噸漂浮垃圾流入大海,其中有50%可能被風浪打上岸,其他則繼續漂浮,經過日曬、風浪拍打,不斷風化、分解、碎成塑膠微粒,甚至變奈米級大小,再被細小的浮游動物吃下去後,接著被小魚、小蝦和大魚吃掉,透過食物鏈傳遞、累積在生物內臟和肌肉組織,最後可能就被人類吃下。

許多科學家在研究塑膠垃圾與微粒對海洋生物的影響,著名例子是夏威夷群島的「中途島」,當地信天翁誤以為塑膠是食物而吞食、親鳥用塑膠餵幼鳥,科學家解剖死亡信天翁發現肚子裡都塞滿垃圾。其他如鯨、海獅和海豹等生物,屍體肚子裡也有許多垃圾。

綠蠵龜以為塑膠袋是水母就一口吞下,但沒有味覺、無法分辨,沒辦法吐出,都累積在肚子...
綠蠵龜以為塑膠袋是水母就一口吞下,但沒有味覺、無法分辨,沒辦法吐出,都累積在肚子裡。國立臺灣海洋大學的程一駿教授長期研究綠蠵龜,更發現死亡綠蠵龜肚子裡有各式各樣的垃圾。 圖/iStock

此外,塑膠含塑化劑,溶入大海會對生物造成危害,同時也是環境荷爾蒙,會讓雄性貝類陰莖縮小、動物出現雌性化等。「但因為塑化劑不是急性毒、塑膠微粒不會馬上致死,導致許多人對於海洋垃圾無感,都不知道害怕。」鄭明修說。

從東沙島建立分析模型

海漂垃圾研究由中研院鄭明修研究員、辛宜佳副研究員,以及台大漁業科學研究所副教授柯佳吟組成研究團隊,從東沙島開始建立分析模型。為何會以東沙島作為調查地點呢?鄭明修說:「我去過東沙島50多次吧,20幾年前還很乾淨,現在海漂垃圾多得嚇人!我很好奇這些垃圾都從哪來?」

鄭明修發現東沙島海漂垃圾多得嚇人,圖片為東沙島岸上的海漂垃圾。 圖/鄭明修
鄭明修發現東沙島海漂垃圾多得嚇人,圖片為東沙島岸上的海漂垃圾。 圖/鄭明修

再者,東沙島雖然有駐軍,但禁止亂丟垃圾。鄭明修團隊認為,東沙島的垃圾都是從外地漂來,是建立追蹤海洋垃圾模型的好地點。他們在東沙島南、北各一處沙灘,每個月由海洋國家公園管理處同仁、上島研究團隊與海巡署士兵協助調查海漂垃圾,分析裡面的組成物,鑑定後發現大多來自中國或東南亞國家。

團隊再透過網路從各國政府或相關單位收集資料,如從美國國家海洋暨大氣總署(NOAA)收集25年全球洋流、風向數據,從氣象局收集海水溫度,從漁業署收集漁船作業地點,進行大數據分析。

為了瞭解海漂垃圾從哪裡來,海洋國家公園管理處同仁、上島研究團隊與海巡署士兵協助調...
為了瞭解海漂垃圾從哪裡來,海洋國家公園管理處同仁、上島研究團隊與海巡署士兵協助調查海漂垃圾,分析裡面的組成物,鑑定後發現多半來自中國或東南亞國家。 圖/iStock

在東沙島,冬天有東北季風、夏天有西南氣流,冬天從中國來的垃圾多,夏天從越南來的垃圾多。團隊把收集到的海流、風向等數據都丟入電腦、建立模型,進行東沙島海漂垃圾的反向追蹤,與當地實際調查到的垃圾來源比對,發現與上述資料吻合,表示這套理論模型成立。

全球海漂垃圾大分析

東沙島的模型成功後,團隊發現海漂垃圾從四面八方來,因此開起想要瞭解全球海漂垃圾的動機,並隨即再利用數據模擬來分析全球海漂垃圾的走向。團隊將一個經緯度分成3格,模擬在全球各地每區海域格子丟入10個垃圾,觀察從1993年到2017年,它們究竟會被海流和風帶往哪裡。辛宜佳副研究員說明,風阻效應是將海洋垃圾推送到岸上和沿岸的重要因素,本次也是全球首度加入風阻效應來分析海洋垃圾走向。

海漂垃圾的風阻係數(Cw)為 0~0.1,風阻係數高的垃圾有機會被風吹到岸上,風...
海漂垃圾的風阻係數(Cw)為 0~0.1,風阻係數高的垃圾有機會被風吹到岸上,風阻係數低的可能就漂浮在海面。Cw 越高,表示受到風的阻力越大,如大體積保麗龍,受風面大很容易跑到岸上;塑膠拖鞋 Cw 為 0,不會沉沒且風也吹不動,除非有大浪才會被捲到岸上。 圖/研之有物、美術設計:林洵安

在下圖可以看到,大洋區域被丟棄的海洋垃圾,低風阻係數的垃圾比重比水大,主要累積在北緯30°和南緯25°至50°;中、高風阻係數的海漂物如保麗龍、寶特瓶比重比海水小,容易隨風漂移,累積在北緯10°與南緯>60°的區域。另外,沿岸垃圾較不易受風影響,不論風阻如何,皆集中累積在北緯 10°與南緯5°至15°間的熱帶區域。

研究團隊不只找出海漂垃圾熱點,也用三種顏色標示出海漂垃圾熱點與海洋生態系服務熱點重疊的不同情況(註1),其中海洋生態系服務熱點包括:葉綠素a濃度(評估海洋初級生產力)、每年總漁獲努力量(評估漁業)、海洋生物多樣性。

上圖為低風阻垃圾與高風阻垃圾的全球分布熱點圖。藍色記為 1,代表海漂垃圾熱點與 ...
上圖為低風阻垃圾與高風阻垃圾的全球分布熱點圖。藍色記為 1,代表海漂垃圾熱點與 1 種海洋生態系服務熱點位於同一區;綠色記為 2,代表海漂垃圾與 2 種生態服務熱點區域重疊;以此類推,紅色記為 3,代表與 3 種生態服務熱點全部重合。 圖/研之有物、美術設計:林洵安(資料來源:鄭明修)

依據模型模擬結果,海洋垃圾分布已從亞熱帶轉移到熱帶和高緯度地區,並且將從太平洋東岸轉移到太平洋西岸,臺灣與亞洲區域可能面臨巨大的海洋垃圾危害。另外,像塑膠垃圾因為比重比海水小,可被運送得非常遙遠,容易被帶往極地,南、北冰洋可能是另一個海洋垃圾堆積熱點。

如此龐大的海漂垃圾大遷移,已經嚴重影響全球海洋的生物多樣性,也侵入漁業作業區域,如果只增不減,整體海洋生態系和人類的經濟活動,都會受到嚴重衝擊!

回收或淨灘只是治標?

知道問題了,如何解決?比如塑膠回收,可以根絕問題嗎?「雖然塑膠可以回收、再製造,但目前只有生活水準高、高度工業國家能做到高度回收,像北歐有專門的回收機,只要把寶特瓶投進機器,就能得到獎勵金。台灣的獎勵金越來越少,民眾意願不高。」

此外,台灣各縣市政府常舉辦淨灘或認養海灘活動,目的是讓大眾親眼看見海岸到處是垃圾,從自己開始改變。不過,鄭明修表示,一般民眾多去交通方便的海灘、海水浴場,至於部分很難到達的地方,政府仍要花很多錢清理,像澎湖南方四島是派特遣部隊,人吊在空中下去峭壁撿垃圾,有時一趟只能抱一大塊保麗龍上來,漁民則有組成環保艦隊,派漁船專門去海上清垃圾,但畢竟只能小規模處理,並需要龐大費用。

淨灘或認養海灘活動,目的是讓大眾親眼看見海岸到處是垃圾,從自己開始改變。 圖/鄭...
淨灘或認養海灘活動,目的是讓大眾親眼看見海岸到處是垃圾,從自己開始改變。 圖/鄭明修

近年大量廢棄的漁具、保麗龍(牡蠣養殖浮具)、浮標和漁網更是一個大問題。以前漁網價格高,破了漁民會縫補繼續使用,現在變很便宜,破了就被扔掉,漁具也是壞了就扔。估計全球海底有 10 萬張以上廢棄漁網,常纏繞在珊瑚礁盤上、纏住許多海洋生物,破壞生態。現在台灣政府推動漁具實名制,請漁民將廢棄漁網、漁具回收並給予獎勵。

全球海底有 10 萬張以上廢棄漁網,常纏繞在珊瑚礁盤上、纏住許多海洋生物,破壞生...
全球海底有 10 萬張以上廢棄漁網,常纏繞在珊瑚礁盤上、纏住許多海洋生物,破壞生態。 圖/鄭明修

呼籲政府從根源處理問題

鄭明修語重心長說道,「我認為,海上的垃圾不要去處理,因為永遠都處理不完,應該從源頭根絕。」塑膠發明不過幾十年,已經被大量濫用,明明是很難分解的東西,卻往往用不到10分鐘就被丟棄。「全球塑化經濟要改變,各國政府必須訂定相關政策,如讓塑化產品變貴、禁用或用其他東西取代等,從源頭開始管控。」

近年來,經濟發展較落後的非洲,做法卻最為大刀闊斧。「很多非洲國家的下水道都被塑膠袋堵住,造成淹水。他們認為既然無法處理塑膠垃圾,乾脆禁用。」目前有超過六成非洲國家都實施塑膠袋禁令,關閉塑膠工廠、全國不能進口塑膠袋等。

「另外,汙水處理也很重要!每洗一次衣服,人造纖維衣物會流出大量的塑膠微粒,隨汙水流入大海。」鄭明修補充:「雖然台北市汙水處理率有 86%,但全台灣的汙水處理率只有37%,表示還有63%汙水沒經過處理就直接排入大海,仍有很大的進步空間。」

中央研究院生物多樣性研究中心研究員鄭明修,因為對海洋的熱愛成為國內海洋保育先鋒,...
中央研究院生物多樣性研究中心研究員鄭明修,因為對海洋的熱愛成為國內海洋保育先鋒,認為海洋廢棄物為當前最重大的環境議題。 圖/鄭明修

海洋廢棄物無國界,「全世界大海是相通的,現在連最遠的南北極、深度最深的馬里亞納海溝,都出現塑膠微粒蹤跡 。唯有全球海洋環境好、台灣海洋才會真的好。」鄭明修期待更多人關注並持續做研究,提醒各國政府了解海廢問題的嚴重性。

一路以來,鄭明修秉持一股使命感,持續推動台灣海洋保育工作,催生東沙島環礁和澎湖南方四島國家公園,總不遺餘力的四處奔走、跟大眾講解或督促相關單位,「如果我知道卻沒講,就是我的錯了!我總是記得一句話:成功不必在我,才能快樂去做。」充滿熱忱、積極和樂觀的個性,讓鄭明修能持續在這條艱困道路上前進。

註1:此處的「熱點」是把評估項目的全球海域網格數值進行排序,取前25%較高數值的網格。

本文轉載自《研之有物》(原文標題:進擊的巨大汙染!解析海漂垃圾的全球分布──專訪鄭明修)。

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