【環保】60年時間序列證明：海洋塑料汙染呈上升趨勢

自20世紀（jì）50年代使用以來，塑料（liào）生產呈指數級（jí）增（zēng）長。由於塑料在海洋環境中（zhōng）普遍存在，這引起了越來越多的關注，並且已經強調了它們（men）對海洋生物和（hé）人類健康的影響的證據。盡管它們普遍存在，但很少有關（guān）於世界（jiè）海洋中塑料分（fèn）布和時間趨勢的長期（> 40年）記錄存在。在這（zhè）裏，我們提供（gòng）了一個新的時（shí）間序列，從1957年到2016年，覆蓋超過650萬海裏，基於塑料纏繞在拖曳的海洋采樣器上的（de）記錄。這個一致的（de）時間序列提供了一些最早的塑料糾纏記錄，並且是（shì）近幾十年來首次證實開放式海洋塑料的顯（xiǎn）著增（zēng）長。

隨著世界海洋的積累變得明顯（xiǎn），塑料已成為全球關注的焦點，並且突出了潛在的健康風險。20世紀50年（nián）代，當這些（xiē）緩慢降解的材料隨時（shí）可（kě）用且價格（gé）合理時，使用人造材料生產網和捕撈產品變得普（pǔ）遍。從那時起，塑料生產迅速增加，用途廣泛，並且突出了許多環境影響。由於它（tā）們（men）的降解時間非常緩慢，塑料已經（jīng）普遍（biàn）存在並且與海（hǎi）洋健康的影響有關，例如糾纏，攝入，入（rù）侵物種的潛在分散和毒（dú）性，以及通過營養水平的汙染。塑料碎片的可（kě）比較的長期環境數據集很少而且很遠，海麵塑料碎片（特別是大型塑料碎片（piàn））的廣泛數據幾乎不存在。盡管塑料產（chǎn）量（liàng）增加及隨（suí）之而（ér）來的處置，但研究開放式海洋塑料時間序列（liè）的研究未能顯示自（zì）20世紀90年代以來的預期增長。

自1957年以來，連續浮遊生物記錄儀（CPR）在北大西洋和鄰（lín）近海域被拖曳了超過650萬海裏。CPR的主要目的是記錄遠洋浮遊生（shēng）物，自1931年以來，它一直使用機會船進（jìn）行浮遊生物。Thompson等利用這（zhè）一曆史記錄，回顧性地計算了沿（yán）大西洋東北部兩個橫斷麵的CPR樣品中的微塑（sù）料（塑料<5 mm）的數量。該（gāi）研究表明，從1960-70到1980-1990，微塑料顯著增加，但在20世紀80年代和90年代之間沒有觀（guān）察到顯著的（de）趨勢。CPR包括一個魚雷形金屬外殼，圍繞機械齒輪移動推進網狀物收集和儲存浮遊生物（wù），這種設計和技術自193118成立以來一直保持一致.CPR被拖出機會船的背麵，例如渡輪和集裝箱船（chuán），深度約為（wéi）7米（mǐ），速（sù）度為10-20節。從這個意義（yì）上說，CPR易於以（yǐ）類（lèi）似於在地表水中消耗時間的海（hǎi）洋哺乳（rǔ）動物的方式進行糾纏。當CPR機製被（bèi）拖回船上時，機組人（rén）員會報告任何問題，例如（rú）糾纏在拖車（chē）日誌上，這些問題也會在返（fǎn）回CPR維修車（chē）間時被注明（míng）並報告。

在這裏，我們提出了一個從1957年到2016年的一（yī）致時間序列，北大西洋和鄰近海域的海洋塑料發（fā）生，以及我們對這些塑料（liào）的定位，性質（zhì）和時間（jiān）趨勢的發現。該數據集介紹了一些最早的開放式（shì）海洋塑料糾纏記錄，並證（zhèng）實（shí）了自20世紀90年（nián）代以來開放式海洋塑料的顯著增長。

意見

此處顯示的結果基於已記錄為在北大西洋和鄰近海域內拖曳的每個CPR的牽引日誌中的故障的觀察結果。1957年至2016年（16,725個拖車）的CPR牽引總數的36％記錄了故障，4％的故障是由於塑性纏結造成的，1％是由（yóu）於自然糾纏造成（chéng）的（詳見方法（fǎ）和補充信息）。如果物品足夠大以便纏繞在CPR上，則（zé）認為（wéi）物品為大彈（dàn）性（塑料> 5 mm）3，並描述了假定的塑（sù）料項目（參見每個糾纏描述的（de）補充數據1）。

Macroplastics超過記錄

我們的（de）分析顯示自1957年第一次以來（lái）CPR上的巨大彈性纏結增加（圖1）。為了比較非人為的物品，還對自然物品進行了文本檢索，例如據（jù）報道纏繞在CPR上的海藻和（hé）木材（見方法（fǎ）和補充數據2）。雖然（rán）兩個數據集都存在（zài）差距，但在過去的（de）30年中收集的（de）數據越來越多，自然項目在CPR中糾纏的情況在整（zhěng）個時間序列中保持一致（圖（tú）1a），並且（qiě）宏觀數據之間沒有顯著的相關性。糾纏和宏觀彈性糾（jiū）纏（學生t檢驗p值<0.05）。CPR上的宏觀彈（dàn）性纏繞的發生顯示出明顯的增加趨勢（shì），從2000年開始有一個數量（liàng）級的增加（圖1a，b）。從（cóng）1957年到2016年糾（jiū）纏在CPR上的宏觀塑料的記錄具有顯著的正線性趨勢（標準模型I線性回歸）為0.057±0.0066（學生t檢驗p值<0.001，趨勢與零明顯不同（tóng）），雖然（rán）天然物品（pǐn）沒有顯著趨勢（圖1a）。圖1b顯示了20世紀50年代至60年代和1970年代至80年代（dài）之間以及20世紀90年（nián）代和2000年代的宏觀塑料的顯著增長。雖然（rán）在我們擁有整個十年的數據以確保（bǎo）可比性之前我們無法確定（dìng）趨勢，但（dàn）2010年至2016年顯示，與2000年代相比，總的宏觀彈性（xìng）計數沒有顯著變化。

區（qū）域趨（qū）勢和（hé）海洋垃圾（jī）類型

CPR人為糾纏的第一個記錄是在1957年，記錄為冰島東海岸拖網纏繞的記錄器（圖2）。人工糾纏於CPR的第二個最早記錄在1965年被記錄為（wéi）愛爾（ěr）蘭西北部的一個塑料袋，這是第一次提到特定的塑料類型與CPR糾纏在一起。在CPR上發生最大的宏觀碎（suì）屑纏繞的區域位於北海南部（圖2，請參閱補充信息中的補充圖1-4，以了解區域的趨勢分解）。在北大西（xī）洋的開闊海域，主要是網，線和繩索報告（gào）（圖2）。CPR絲束記錄中最常報告的大顆粒是線（補（bǔ）充圖5）。術語線通常被報告為釣魚線，自20世紀90年代初（chū）以來，漁網也是纏（chán）繞的主（zhǔ）要原因並且在牽引原木中變得更加普遍（圖3，補充圖5和補充數據1）。通過搜索以下術語調查漁具（jù）;釣魚，單（dān）絲，拖網和鉤。圖3顯（xiǎn）示由於與漁具相關的漁具引起的纏（chán）結數量增加，並且記（jì）錄的總纏結的55％來自漁具（參見補（bǔ）充數據1）。自2000年以來，還有證據表明塑料袋的纏結（jié）記錄有所下降（圖3）。應用補（bǔ）充圖1中定義（yì）的區域，使用Fathom Matlab工具箱19進行（háng）非參數（基於置換（huàn））的多變量方差分析（perMANOVA），揭示了兩年之間的顯著關係（p值<0.05）和垃圾類別（bié）的區域（yù）（更多細節（jiē）見方法）。大多數CPR牽引在北海和大（dà）西洋地區完（wán）成，在這些區域提供了更大的統計（jì）信心（補充圖2）。捕撈相關塑性糾纏的增加（jiā），特別是在北海地區，對過去二十年中（zhōng）巨型彈性（xìng）纏（chán）結的（de）增加作出了最顯著的（de）貢獻（補充圖4）。五個（gè）區域中的三個（補（bǔ）充圖1）呈現出（chū）巨大彈性纏結的顯著增加趨勢（學生t檢驗p值<0.001，補充圖3），比斯開灣/伊比利亞海岸和北極地區給予由於在這些區域缺乏觀察，這是一個不顯著的趨（qū）勢（補（bǔ）充圖2a，e）。相似（sì）性百分比（SIMPER）分析19確（què）定了由於捕撈相關塑料，墊料類型與宏（hóng）觀彈性計數隨時間變化的百分比貢獻率為44.86％，44.67％由於其他（未指定（dìng）的捕撈）塑料類型，以及10.48％到期到塑（sù）料袋（dài）。

討論

我們的研究結果首次證實了自（zì）20世紀90年代以來預計海洋（yáng）中塑料的（de）顯（xiǎn）著增長。從1957年到2016年，我們已經顯示出巨型塑料的顯著增長（圖1），這與全球塑料總產量的指數增長相吻合。有人提出，全球海洋中可能存（cún）在塑（sù）料物品匯，這可能導致對海麵塑料的估計減少，並對塑料汙染（rǎn）產生影響。也（yě）許我們能夠顯示預期增長的原（yuán）因是因為這項（xiàng）工作的重點（diǎn）是與CPR糾纏在一起的大型塑料項目。應該指出的是，這些較大的塑料（大型（xíng）塑料）在海（hǎi）洋中的紫（zǐ）外光和機械力作用下分解，導致（zhì）較小的碎片形成（chéng）微塑（sù）料（liào），因此它們有可能（néng）成為各種塑料尺寸的代表。海洋。

關於（yú）海洋塑性發生的曆史記錄很少，特別是大型塑料的時間序列，最（zuì）常見的報告源於對海鳥和海龜（guī）的攝入研究。1947年，最早的已知（zhī）纏繞報告記錄在案，當一隻鯡魚鷗被一根繩子阻（zǔ）擋時。但是，不確定這根（gēn）繩子是用塑（sù）料還是天然纖維製成的。在這（zhè）項研究中，我們（men）提出了兩個（gè）早期的糾纏記錄，一個是1957年，當時拖（tuō）網纏（chán）繞在CPR上，一個是1965年的（de）塑料袋（dài）纏結。拖網纏繞（rào）的觀察結果與20世紀50年代塑料在捕撈作業中的廣泛使用同義（yì），因為（wéi）塑料比天然纖維更經濟，使用效率更高。因此（cǐ），雖然我們無法確（què）認（rèn）麻線是用（yòng）塑料（liào）製成（chéng）的，但很可能，正如它在20世紀50年代後期所（suǒ）記錄（lù）的那樣被指定為拖網麻線。1965年纏（chán）繞在CPR上的塑料袋的記錄與第一次已知的塑料纏繞和海鳥攝入以及（jí）海龜（在20世紀60年代後期觀察到的記錄）相同。