【環(huán)?！?0年時(shí)間序列證明：海洋塑料污染呈上升趨勢

自20世紀50年代使用以來(lái)，塑料生產(chǎn)呈指數級增長(cháng)。由于塑料在海洋環(huán)境中普遍存在，這引起了越來(lái)越多的關(guān)注，并且已經(jīng)強調了它們對海洋生物和人類(lèi)健康的影響的證據。盡管它們普遍存在，但很少有關(guān)于世界海洋中塑料分布和時(shí)間趨勢的長(cháng)期（> 40年）記錄存在。在這里，我們提供了一個(gè)新的時(shí)間序列，從1957年到2016年，覆蓋超過(guò)650萬(wàn)海里，基于塑料纏繞在拖曳的海洋采樣器上的記錄。這個(gè)一致的時(shí)間序列提供了一些最早的塑料糾纏記錄，并且是近幾十年來(lái)首次證實(shí)開(kāi)放式海洋塑料的顯著(zhù)增長(cháng)。

隨著(zhù)世界海洋的積累變得明顯，塑料已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)，并且突出了潛在的健康風(fēng)險。20世紀50年代，當這些緩慢降解的材料隨時(shí)可用且價(jià)格合理時(shí)，使用人造材料生產(chǎn)網(wǎng)和捕撈產(chǎn)品變得普遍。從那時(shí)起，塑料生產(chǎn)迅速增加，用途廣泛，并且突出了許多環(huán)境影響。由于它們的降解時(shí)間非常緩慢，塑料已經(jīng)普遍存在并且與海洋健康的影響有關(guān)，例如糾纏，攝入，入侵物種的潛在分散和毒性，以及通過(guò)營(yíng)養水平的污染。塑料碎片的可比較的長(cháng)期環(huán)境數據集很少而且很遠，海面塑料碎片（特別是大型塑料碎片）的廣泛數據幾乎不存在。盡管塑料產(chǎn)量增加及隨之而來(lái)的處置，但研究開(kāi)放式海洋塑料時(shí)間序列的研究未能顯示自20世紀90年代以來(lái)的預期增長(cháng)。

自1957年以來(lái)，連續浮游生物記錄儀（CPR）在北大西洋和鄰近海域被拖曳了超過(guò)650萬(wàn)海里。CPR的主要目的是記錄遠洋浮游生物，自1931年以來(lái)，它一直使用機會(huì )船進(jìn)行浮游生物。Thompson等利用這一歷史記錄，回顧性地計算了沿大西洋東北部?jì)蓚€(gè)橫斷面的CPR樣品中的微塑料（塑料<5 mm）的數量。該研究表明，從1960-70到1980-1990，微塑料顯著(zhù)增加，但在20世紀80年代和90年代之間沒(méi)有觀(guān)察到顯著(zhù)的趨勢。CPR包括一個(gè)魚(yú)雷形金屬外殼，圍繞機械齒輪移動(dòng)推進(jìn)網(wǎng)狀物收集和儲存浮游生物，這種設計和技術(shù)自193118成立以來(lái)一直保持一致.CPR被拖出機會(huì )船的背面，例如渡輪和集裝箱船，深度約為7米，速度為10-20節。從這個(gè)意義上說(shuō)，CPR易于以類(lèi)似于在地表水中消耗時(shí)間的海洋哺乳動(dòng)物的方式進(jìn)行糾纏。當CPR機制被拖回船上時(shí)，機組人員會(huì )報告任何問(wèn)題，例如糾纏在拖車(chē)日志上，這些問(wèn)題也會(huì )在返回CPR維修車(chē)間時(shí)被注明并報告。

在這里，我們提出了一個(gè)從1957年到2016年的一致時(shí)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的定位，性質(zhì)和時(shí)間趨勢的發(fā)現。該數據集介紹了一些最早的開(kāi)放式海洋塑料糾纏記錄，并證實(shí)了自20世紀90年代以來(lái)開(kāi)放式海洋塑料的顯著(zhù)增長(cháng)。

意見(jiàn)

此處顯示的結果基于已記錄為在北大西洋和鄰近海域內拖曳的每個(gè)CPR的牽引日志中的故障的觀(guān)察結果。1957年至2016年（16,725個(gè)拖車(chē)）的CPR牽引總數的36％記錄了故障，4％的故障是由于塑性纏結造成的，1％是由于自然糾纏造成的（詳見(jiàn)方法和補充信息）。如果物品足夠大以便纏繞在CPR上，則認為物品為大彈性（塑料> 5 mm）3，并描述了假定的塑料項目（參見(jiàn)每個(gè)糾纏描述的補充數據1）。

Macroplastics超過(guò)記錄

我們的分析顯示自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(jìn)行了文本檢索，例如據報道纏繞在CPR上的海藻和木材（見(jiàn)方法和補充數據2）。雖然兩個(gè)數據集都存在差距，但在過(guò)去的30年中收集的數據越來(lái)越多，自然項目在CPR中糾纏的情況在整個(gè)時(shí)間序列中保持一致（圖1a），并且宏觀(guān)數據之間沒(méi)有顯著(zhù)的相關(guān)性。糾纏和宏觀(guān)彈性糾纏（學(xué)生t檢驗p值<0.05）。CPR上的宏觀(guān)彈性纏繞的發(fā)生顯示出明顯的增加趨勢，從2000年開(kāi)始有一個(gè)數量級的增加（圖1a，b）。從1957年到2016年糾纏在CPR上的宏觀(guān)塑料的記錄具有顯著(zhù)的正線(xiàn)性趨勢（標準模型I線(xiàn)性回歸）為0.057±0.0066（學(xué)生t檢驗p值<0.001，趨勢與零明顯不同），雖然天然物品沒(méi)有顯著(zhù)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年代之間以及20世紀90年代和2000年代的宏觀(guān)塑料的顯著(zhù)增長(cháng)。雖然在我們擁有整個(gè)十年的數據以確?？杀刃灾拔覀儫o(wú)法確定趨勢，但2010年至2016年顯示，與2000年代相比，總的宏觀(guān)彈性計數沒(méi)有顯著(zhù)變化。

區域趨勢和海洋垃圾類(lèi)型

CPR人為糾纏的第一個(gè)記錄是在1957年，記錄為冰島東海岸拖網(wǎng)纏繞的記錄器（圖2）。人工糾纏于CPR的第二個(gè)最早記錄在1965年被記錄為愛(ài)爾蘭西北部的一個(gè)塑料袋，這是第一次提到特定的塑料類(lèi)型與CPR糾纏在一起。在CPR上發(fā)生最大的宏觀(guān)碎屑纏繞的區域位于北海南部（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）。在北大西洋的開(kāi)闊海域，主要是網(wǎng)，線(xiàn)和繩索報告（圖2）。CPR絲束記錄中最常報告的大顆粒是線(xiàn)（補充圖5）。術(shù)語(yǔ)線(xiàn)通常被報告為釣魚(yú)線(xiàn)，自20世紀90年代初以來(lái)，漁網(wǎng)也是纏繞的主要原因并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(guò)搜索以下術(shù)語(yǔ)調查漁具;釣魚(yú)，單絲，拖網(wǎng)和鉤。圖3顯示由于與漁具相關(guān)的漁具引起的纏結數量增加，并且記錄的總纏結的55％來(lái)自漁具（參見(jiàn)補充數據1）。自2000年以來(lái)，還有證據表明塑料袋的纏結記錄有所下降（圖3）。應用補充圖1中定義的區域，使用Fathom Matlab工具箱19進(jìn)行非參數（基于置換）的多變量方差分析（perMANOVA），揭示了兩年之間的顯著(zhù)關(guān)系（p值<0.05）和垃圾類(lèi)別的區域（更多細節見(jiàn)方法）。大多數CPR牽引在北海和大西洋地區完成，在這些區域提供了更大的統計信心（補充圖2）。捕撈相關(guān)塑性糾纏的增加，特別是在北海地區，對過(guò)去二十年中巨型彈性纏結的增加作出了最顯著(zhù)的貢獻（補充圖4）。五個(gè)區域中的三個(gè)（補充圖1）呈現出巨大彈性纏結的顯著(zhù)增加趨勢（學(xué)生t檢驗p值<0.001，補充圖3），比斯開(kāi)灣/伊比利亞海岸和北極地區給予由于在這些區域缺乏觀(guān)察，這是一個(gè)不顯著(zhù)的趨勢（補充圖2a，e）。相似性百分比（SIMPER）分析19確定了由于捕撈相關(guān)塑料，墊料類(lèi)型與宏觀(guān)彈性計數隨時(shí)間變化的百分比貢獻率為44.86％，44.67％由于其他（未指定的捕撈）塑料類(lèi)型，以及10.48％到期到塑料袋。

討論

我們的研究結果首次證實(shí)了自20世紀90年代以來(lái)預計海洋中塑料的顯著(zhù)增長(cháng)。從1957年到2016年，我們已經(jīng)顯示出巨型塑料的顯著(zhù)增長(cháng)（圖1），這與全球塑料總產(chǎn)量的指數增長(cháng)相吻合。有人提出，全球海洋中可能存在塑料物品匯，這可能導致對海面塑料的估計減少，并對塑料污染產(chǎn)生影響。也許我們能夠顯示預期增長(cháng)的原因是因為這項工作的重點(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（大型塑料）在海洋中的紫外光和機械力作用下分解，導致較小的碎片形成微塑料，因此它們有可能成為各種塑料尺寸的代表。海洋。

關(guān)于海洋塑性發(fā)生的歷史記錄很少，特別是大型塑料的時(shí)間序列，最常見(jiàn)的報告源于對海鳥(niǎo)和海龜的攝入研究。1947年，最早的已知纏繞報告記錄在案，當一只鯡魚(yú)鷗被一根繩子阻擋時(shí)。但是，不確定這根繩子是用塑料還是天然纖維制成的。在這項研究中，我們提出了兩個(gè)早期的糾纏記錄，一個(gè)是1957年，當時(shí)拖網(wǎng)纏繞在CPR上，一個(gè)是1965年的塑料袋纏結。拖網(wǎng)纏繞的觀(guān)察結果與20世紀50年代塑料在捕撈作業(yè)中的廣泛使用同義，因為塑料比天然纖維更經(jīng)濟，使用效率更高。因此，雖然我們無(wú)法確認麻線(xiàn)是用塑料制成的，但很可能，正如它在20世紀50年代后期所記錄的那樣被指定為拖網(wǎng)麻線(xiàn)。1965年纏繞在CPR上的塑料袋的記錄與第一次已知的塑料纏繞和海鳥(niǎo)攝入以及海龜（在20世紀60年代后期觀(guān)察到的記錄）相同。