


“江南可采蓮,蓮葉何田田。魚戲蓮葉間。魚戲蓮葉東,魚戲蓮葉西,魚戲蓮葉南,魚戲蓮葉北。”在《江南》一詩中,魚兒在蓮葉間自由嬉戲,多么歡快,多么愉悅!可是你知道嗎?有時候,魚兒也會不開心。
專門研究海洋環境與生態的中國海洋大學教授李鋒民和他的團隊偶然間發現,實驗室里用于開展科學研究的魚出現了異常,有些魚面對魚缸的玻璃一動不動,就像是在“面壁思過”;有些魚雖然在游,但是懶洋洋的;有些魚會游得特別快,像是在做百米沖刺;還有些魚總是向別的魚“找茬”,挑起爭端……
這些魚到底怎么了?它們為什么看上去心情不好?
微塑料惹的禍
“這些魚的肚子里積攢了太多的微塑料,消化不良,肚子不舒服,時間一長,它們就抑郁了。”李鋒民團隊通過科學研究,得出這樣的結論。
生活中的塑料隨處可見。你有沒有想過,這些塑料被用過之后,都去哪兒了?有人在海龜的肚子里發現大塊的塑料,有人在海鳥的腸道里發現了塑料,還有志愿者專門解救被塑料緊緊纏住的鯨魚。這些都是塑料給海洋生物造成的危害。很多塑料在大海中經過太陽的照射、海浪的拍打,會破碎、老化,越來越小,科學家給小到一定程度的塑料,也就是從兩個維度上來看都小于5 毫米的塑料,起名叫“微塑料”。
“我們意識到,微塑料在海洋中廣泛分布,可能會對生物產生特殊的作用,影響海洋生態的健康。”從2011年開始,李鋒民團隊持續開展關于海洋中微塑料污染的研究。
數一數有多少顆
海里的微塑料從哪兒來? 它們是怎么分布的?哪里有哪里沒有?哪里多哪里少?是漂在表面還是懸在中間或沉入海底?海洋動物吃了它們會生病嗎……保持對新鮮事物的好奇,多問幾個“為什么”,是做科研的基本素養。為了回答這些“為什么”,李鋒民團隊采用諸多方法,開展相關的研究。
就拿測定微塑料的分布來說,需要采集各種海洋環境的樣本進行檢測,然后通過一些數學方法進行表征。比如測定海水浴場沙灘上的微塑料,需要先隨機選取一個范圍, 挖出那里的沙子, 完整地收集其中的微塑料,在顯微鏡下觀察, 用特殊的儀器測量, 找到一個個問題的答案:這些微塑料有什么特點? 是長的還是圓的? 是顆粒狀的還是纖維狀的?什么顏色? 有哪些材質? 屬于哪一種微塑料……以此來推算這一片海域表面微塑料的特性。
“通過科學分析,我們發現,沙灘上有些微塑料來自人們穿的泳衣。大家喜歡穿著泳衣在沙灘上曬日光浴,做體育運動,此時,泳衣上的一些塑料會被磨下來,掉到沙子里。”李鋒民團隊的這一研究成果是不是讓你大吃一驚?
魚為什么會抑郁
魚吃了微塑料,會怎樣?
一開始,我們并沒有注意到魚也會有情緒。有一天,我的學生發現,他研究的幾條魚游泳的距離突然短了很多。”科研團隊立刻跟蹤拍攝這些魚的活動,每天計算它們的活動軌跡,發現它們真的是心情不佳,表現出來就是要么靜止不動,要么狂躁不安。為了研究魚的情緒與微塑料的關系,科研團隊提取魚身體各處的微塑料,并通過一系列的實驗、檢測,發現魚的腸道中微塑料最多,所以它很不舒服,身體就會分泌一些激素,導致情緒不好,出現抑郁的癥狀。
“看著魚這么不開心,我們很想做點什么,來幫助減少海洋中的微塑料,讓魚恢復愉悅的心情。”李鋒民說。
甲殼素閃亮登場
尋找微塑料的克星,并不容易。甲殼素是自然界中唯一含有氮元素的多糖,它的存量僅次于纖維素,廣泛存在于各類軟體動物的骨骼以及真菌和藻類的細胞壁中,在甲殼類動物如蝦蟹等外殼中含量尤為豐富。“甲殼素的表面有化學官能團,而且表面積比較大。能不能用這些官能團吸附微塑料呢?”李鋒民團隊開始尋找解決辦法的路徑。
“從原理上來看,甲殼素的官能團具備這樣的能力。但是我們提取出甲殼素后發現,它吸附微塑料的能力很差。”李鋒民回憶說。到底需要對甲殼素做哪些改變,才能讓它有吸附微塑料的能力呢?這成了當時研究開展的攔路虎。
在接近一年的時間里,李鋒民團隊反復測試,改變甲殼素的分子結構,終于在嘗試了幾十種方法之后,找到了只吸附塑料不吸附其他物質的最佳解決方案——用化學上稱作“交聯”的方法,把甲殼素做成了像海綿一樣的方塊形材料(甲殼素/ 碳質納米材料復合材料)。海水從這個小“海綿”流過去,微塑料就會被截留,而其他物質都會隨著海水流走。而且,這種材料可降解,能重復利用。李鋒民團隊把這一研究成果寫成論文發表后,受到全球同行們的認可,科學家們在做同類研究的時候也都會參考這一成果。
那么,現在我們可以使勁往海洋中拋小“海綿”,讓它去吸微塑料嗎?并不能。“我們現在正在研究的,是把這個小‘海綿’做成能直接用于監測海水中微塑料的儀器,然后對它逐步優化,讓它能在像海灣這樣的小范圍內處理海水。”李鋒民團隊依然奮戰在科學研究的路上。
像愛生命一樣愛海洋
“海洋如此浩瀚,任何有危害的物質一旦進入大海,就可能造成不可控的影響,采用補救措施已為時已晚。減少排入大海才是最根本的。”
李鋒民解釋說,就像核污水排入大海之后,其中所含的放射性元素無法再去除,只能靠它自己逐漸衰變。海洋中的微塑料也是如此,它們在海洋中不斷破碎、分解,有些會沉入海底,等著慢慢被微生物分解,這個過程太漫長了。因此,最重要的是要減少陸地向海洋的塑料排放。
從原始文明到農業文明,再到工業文明和現在的生態文明,人類文明的發展進入到新階段,我們的生產、生活也要生態化,減少浪費,減少不可再生能源的使用,為保護環境做自己力所能及的事情。“保護好約占地球面積71% 的海洋的生態環境,對全球生態系統來說很重要。同學們可以怎樣做呢?先從不隨意丟棄塑料瓶做起吧!今天你往路邊隨便扔一個礦泉水瓶,或許明天它就會進入大海。”李鋒民提出的這份倡議,你能做到嗎?