科研进展

南海北部深海塑料垃圾分布与搬运机制研究获得突破

  

  近日,国际著名地学杂志《Geology》在线发表同济大学钟广法教授与深海所彭晓彤研究员的合作研究论文:“Transport and accumulation of plastic litter in submarine canyonsThe role of gravity flows”。该文报道了过去3年通过“深海勇士”号载人深潜考察在西沙北海底峡谷所获得的关于深海底栖大塑料垃圾(macro-plastics)分布与搬运机制方面的新发现。 

  此项研究具有以下三方面的意义:(1)底栖塑料垃圾占海洋塑料垃圾的70%以上,是海洋污染物的主要来源,但其在海底的搬运和扩散机制并不清楚。前人提出了内潮、浊流等多种假说,但确切的证据仍很缺乏。本文通过载人深潜考察获得的关于底栖塑料垃圾的分布样式及其变化,为深海塑料垃圾的重力流搬运假说提供了重要证据。(2)深海底流活动不易观测,大塑料垃圾作为一种特殊的人造沉积物,具有天然沉积物所不具备的特点,如鲜艳的颜色、特殊的形状、较大的粒径(数十厘米甚至更大)和较低的密度,因此可以作为一种潜在的示踪剂,用于重建或追溯现代深海底流活动。(3)本文所发现的可以用流体动力学加以合理解释的深海底栖塑料垃圾的非均匀、聚集式分布特点,为未来监测乃至清理深海大塑料垃圾提供了可能。 

A)南海西北部海底地形、海流分布及西沙北海底峡谷位置示意图(底图据广州海洋地质调查局,2015

B)西沙北海底峡谷水深等值线图,示深潜路径分布

C)海底沉积物柱状样粒度分析结果

A-B)多波束地形图,示塑料垃圾堆在冲坑1A)和冲坑2B)中的分布。(C-M)典型塑料垃圾堆的深潜照片:(C)冲坑1垃圾堆20bg为位于该垃圾堆下游翼的一大袋垃圾;(DC中垃圾堆特写,显示大袋垃圾上游呈叠瓦状分布的片状塑料垃圾;(E-F)冲坑1中塑料与角砾的混合堆积,解释为碎屑流沉积;(G-H)最大垃圾堆(冲坑2垃圾堆17)中段特写,黄色圈出部分为高达5-6米高的树形大垃圾集合体;(I-L2019年和2020年潜次拍摄到的同一垃圾堆(冲坑2垃圾堆15)的形状和垃圾组份的变化;bo4-5米高的大漂砾,垃圾堆位于该漂砾上游侧;(K)冲坑2垃圾堆37,位于地形突起(to)上游侧;

L-M)冲坑2最大垃圾堆17下游段。白色箭头代表推测的流体流动方向。垃圾堆位置见图2A-B