進擊的巨大污染！解析海漂垃圾的全球分布──專訪鄭明修

本文由 新萃 Nutri Source 委託，泛科學企劃執行。

你有發現家裡的狗狗經常舔自己四肢，或是身上出現不明紅疹？當心這可能是過敏反應。寵物和人類一樣，也會有過敏反應，過敏可依照「來源」分為三種：吸入性過敏、接觸性過敏和食物性過敏。

不管是哪一種過敏反應，在人的身上都比較容易發現和排除。但狗狗的過敏卻很難處理，如果是接觸性或吸入性過敏，即使你把家裡打掃得很乾淨，還是無法排除帶狗出去散步時可能接觸到的環境過敏原。因此，對飼主來說，最容易控制的是食物性過敏。

食物性過敏是怎麼發生的呢？其實，「食物過敏」這個詞並不太準確。正確的臨床醫學用詞是「食物不良反應」（Adverse Food Reaction, 簡稱AFR）（Jackson, H. , 2009），指的是吃下食物後身體產生各種不良反應。並進一步分為食物過敏（Food Allergy）和食物不耐受（Food Intolerances）兩種。

如果你看過動漫作品《工作細胞》，你就會知道過敏其實只是免疫系統對特定成分產生的過度反應，因此全名為「過分敏感」；而食物不耐受則並非免疫性反應，而是消化系統無法代謝或對該生物體有毒，例如狗不能吃洋蔥或巧克力，否則會致死等等。

由於寵物沒有選擇權，只能吃飼主提供的食物，如果飼料中恰好有會造成牠 AFR 的成分，就可能產生各種症狀。除了腸胃發炎和拉肚子外，最明顯的外在症狀就是皮膚問題，包括搔癢、脫毛和紅疹等。後者容易被誤判為皮膚性疾病，讓許多飼主狂跑獸醫院的同時，獸醫也難以對症下藥。

雖然曾有研究透過讓醫師用血液或唾液是否檢測出 IgE 抗體來判斷狗是否過敏（Ermel, R et al.,1997），但最新的研究卻發現，無論使用無論血清的 IgE 抗原或是唾液裡的 IgM 或 IgA 抗原都無法有效檢測出狗狗的過敏來源（Udraite Vovk Let al., 2019 & Lam ATH et al., 2019），甚至會造成偽陽性誤判。因此，目前學界公認唯一能識別食物過敏原的方法就是「食物排除法」（Food Elimination Method）。

食物排除法的原理相當簡單粗暴，類似我們過去在學校做的實驗一樣，抓出「控制組與對照組」。首先，將狗狗的食物換成牠沒吃過、單一來源且易消化的高蛋白質或水解蛋白質；同時嚴格限制牠對其他食物接觸，包括其他人餵食或路上亂吃等可能性都要注意，此為「對照組」，如此持續 8～12 週，觀察皮膚是否有改善。如果確實有改善，那就證明了確實是 AFR 而非皮膚病。

下一步我們可以進行「食物挑戰」，在每餐食物中逐一嘗試可能的過敏原（例如常見的牛肉、雞蛋等），有如「控制組」，等到症狀又出現，就可以確認哪種食物成分是過敏原，未來就可以在飼料中排除，讓狗狗健康快樂地成長。

這個方法需要飼主的大力配合和耐心紀錄，不僅要在漫長的試驗期，更需要在控制期一一排除所有不可能之後，才能找到答案。而其中最困難的部分，也是實驗的基礎可能是第一步：「提供狗狗牠從未吃過，且肉品單一的蛋白質」，這點對多數飼主來說幾乎是不可能的任務，因為大部分的寵物飼料成分都很複雜。不要說狗狗了，搞不好你連自己沒吃過什麼恐怕都不知道。

那該怎麼進行食物排除法呢？別擔心，沒有找不到的肉品，只有勇敢的狗狗。市面上已經有了針對過敏狗狗的低敏飼料，新萃推出了一系列低敏肉，包含單一肉種的袋鼠肉、鹿肉以及野豬等相比牛豬羊等較不容易取得的肉類，是進行食物排除法第一步測試的首選。

此外，新萃牌無論哪種飼料都有美國專利 Good 4 Life® 奧特奇專利保健元素，能促進飼料中的營養都被狗狗完整吸收。不僅過敏的狗狗能吃，有消化不良症的狗狗也適用。

• 新萃產品說明

參考資料

1. Thus for the purpose of this discussion, although the term food allergy is used throughout, it should be recognized that this term is a presumptive clinical diagnosis and adverse food reaction is a more accurate term for these canine cases. – Consensus
2. Jackson, H. (2009). Food allergy in dogs – clinical signs and diagnosis.. Companion Animal Practice.
3. Assessment of the clinical accuracy of serum and saliva assays for identification of adverse food reaction in dogs without clinical signs of disease – PubMed (nih.gov)
4. Lam ATH, Johnson LN, Heinze CR. Assessment of the clinical accuracy of serum and saliva assays for identification of adverse food reaction in dogs without clinical signs of disease. J Am Vet Med Assoc. 2019 Oct 1;255(7):812-816. doi: 10.2460/javma.255.7.812. PMID: 31517577.
5. Direct mucosal challenge with food extracts confirmed the clinical and immunologic evidence of food allergy in these immunized dogs and suggests the usefulness of the atopic dog as a model for food allergy. – Consensus
6. Ermel, R., Kock, M., Griffey, S., Reinhart, G., & Frick, O. (1997). The atopic dog: a model for food allergy.. Laboratory animal science.
7. https://www.moreson.com.tw/moreson/blog-detail/furkid-knowledge/pet-knowledge/dog-food-allergen-TOP10/
8. 狗狗因為食物過敏而搔癢不舒服，為什麼做「過敏原檢測」沒什麼用？
9. 【獸醫診間小教室】狗狗皮膚搔癢難改善？小心食物過敏！ – 汪喵星球 (dogcatstar.com)
10. 寵物知識+／毛孩對什麼食物過敏？獸醫：驗血完全不準！診斷法只有一個 | 動物星球 | 生活 | 聯合新聞網 (udn.com)
11. Is there a gold-standard test for adverse food reactions? – Veterinary Practice News

• 本文轉載自科技大觀園，原文為《世紀之毒燒不盡？破解戴奧辛生死密碼》
• 作者 / 科技大觀園特約編輯｜李宗祐

環保署在 2011 年《中華民國重大環境事件彙編》發表《戴奧辛污染事件─揮之不去的世紀之毒》口述歷史，用新詩「燒阿！燒阿！」破題，形容戴奧辛如鬼魅般糾纏著台灣的環境生態，更時時刻刻威脅國人健康。

回顧國內戴奧辛污染事件，最早可追溯到 1979 年的台中與彰化米糠油事件，和 1982 年 12 月臺南市灣裡地區廢五金業者露天燃燒廢電纜產生煙塵，被檢測含有高濃度戴奧辛。但 30 年韶光荏苒，當時負責調查防治戴奧辛污染的環保署毒物管理處前處長陳永仁，在 2011 年口述歷史中感慨的說「我認為目前還沒有妥善處理」，突顯對抗戴奧辛污染依舊長路漫漫。 

也因為缺乏妥善處理，繼灣裡之後，1999 年接連爆發台北木柵焚化爐檢出戴奧辛超標與震驚國際的中石化台南安順廠戴奧辛污染案，2005 年在彰化縣線西鄉發現戴奧辛鴨蛋，2006 年林口傳出山羊遭到戴奧辛污染，2009 年高雄大寮爆發戴奧辛鴨事件，2017 年戴奧辛毒雞蛋流竄桃竹苗地區和新北市…，戴奧辛污染就像潛伏各地的不定時炸彈蠢蠢欲動！

 「低溫熱裂解技術」成為戴奧辛污染救星 

9 年前同時接受口述歷史訪談的中央大學環境工程研究所特聘教授張木彬則在 2014 年帶領研究團隊成功開發「低溫熱裂解技術」，有效裂解戴奧辛、多氯聯苯與五氯酚等含氯污染物，並可讓汞從土壤中脫離，終於使因利用水銀電解法電解海水以製造氫氧化鈉和氯氣而造成汞污染、又因製造五氯酚鈉導致廠區土壤受到戴奧辛及五酚氯污染而荒廢多年的中石化台南安順廠整治露出曙光，也被喻為戴奧辛與重金屬污染整治技術最完整的解決方案。 

「戴奧辛有兩個主要生成途徑。」張木彬指出，第一個是化學製程，例如中石化安順廠在製造五氯酚鈉過程，產生戴奧辛「躲在」五氯酚裡面；第二是高溫燃燒，煉鋼、煉銅、焚化爐甚至燒木屑，也會產生戴奧辛，「都不是我們刻意製造，也無法完全避免，含氯的東西經過高溫催化，就會產生戴奧辛。」  

 既然要從「產生」完全杜絕很難，除了在製程盡量降低戴奧辛生成，如何發展有效技術讓它在生成之後，不要從煙囪、飛灰或廢水中排放出來，是防杜戴奧辛污染重要關鍵。張木彬表示，攝氏 250 到 400 度是戴奧辛生成速率最旺盛的「溫度窗」，當化學製程或高溫燃燒產生的廢氣通過煙道的時候，含氯、碳、氧、氫的化合物，經過銅跟鐵催化就會合成戴奧辛。超過 400 度以後，生成速率變慢；更高溫就會被破壞；低於 250 度，活化不夠，生成速率也會變慢。 

「萃冷技術」也因「溫度窗」原理應運而生，讓廢氣通過煙道過程在 1 秒之內從 400 度以上降到 250 度以下，把戴奧辛合成機率極小化，但還是無法達到「零產出」。以焚化爐而言，目前還是普遍採用成本相對便宜的活性碳噴霧法，利用活性碳吸附以氣體分子存在的戴奧辛，再用袋式集塵器把它抓下來，國內現有 24 座焚化爐就有 23 座利用活性碳防止戴奧辛排放至廠外。 

然而張木彬認為，活性碳噴霧法雖可有效降低從煙囪排放，卻治標不治本，只把戴奧辛從氣體轉移成固體，抓進集塵器飛灰裡面，問題並沒有完全解決。國內焚化爐每年燃燒處理超過 600 萬噸垃圾，產生 20 萬噸飛灰，都用螯合劑加水泥固化以後，拿到掩埋場處理。年年國泰民安、風調雨順就沒事；但萬一發生強烈地震或類似莫拉克颱風等天災，掩埋場可能被沖垮，裡面的東西就會跑出來，潛在的污染風險很大。 

「最好的方法是發展破壞技術，把戴奧辛分子破壞、分解掉，而不只是把氣體變成固體！這也是我們實驗室一直努力的目標。」張木彬強調，「低溫熱裂解技術」是針對存在土壤或底泥裡面的戴奧辛，抓出來破壞掉並去除毒性，「我們利用氮氣把氧的含量控制到非常低，讓戴奧辛在幾乎無氧的狀態下裂解。」但最重要的核心技術是如何在相對低溫的條件下把戴奧辛完全摧毀。 

在完全燃燒的情形下，要完全破壞摧毀戴奧辛，溫度必須超過 900 度，但溫度越高，消耗能量越大，成本越高，不符經濟效益。「我們發展的技術是在比較低的溫度之下，不超過 350 度，就可以把土壤裡面的戴奧辛破壞掉。」張木彬透露，真正的「溫度窗」很重要，要完全摧毀戴奧辛，除了把它從固體變成氣體，再抓出來裂解處理乾淨；抓準各種氣體分子停留時間，避免讓其再度合成戴奧辛，以及如何給予適當觸媒，必須準確掌握不同的操作參數，才可以真正解決問題。 

政府應重視本土技術落實，解除污染風險 

可惜的是，張木彬研究團隊開發的「低溫熱裂解技術」，雖然被認為是目前已公開發表的研究成果中，最有可能解決戴奧辛與重金屬造成環境多重污染的完整解決方案，但中石化基於成本考量，並未採用他的技術。「就我個人看法，中石化的技術有點東拼西湊，處理流程太長，設備太老舊，事倍功半，沒有達到真正預期的效果。」不過研究團隊並未因此放棄，仍持續鑽研精進「低溫熱裂解技術」。 

「以前的低溫熱裂解沒有加觸媒，近 2、3 年開始研發觸媒配方，希望把溫度從 350 度降到 200 度，甚至於更低到 150 度，讓裂解程序更環保、更省能，成本更低。」張木彬直言，這個當然挑戰很大，但目前已有初步結果，已經降到 200 度，研究團隊正在校驗相關實驗數據，在確認重複性和穩定性以後，才會正式對外公開發表。

 研究團隊語重心長呼籲政府應重視本土化技術研發並落實推廣。台灣工業製程早期產生的集塵灰和焚化廠飛灰，戴奧辛濃度很高，都是隨意棄置，很多土壤可能都受到污染，政府應該確實追蹤調查過去幾年陸續發生的戴奧辛污染事件是否與此有關。怎麼把過去遺留下來的東西與現在還在持續產生的東西，有效防止污染擴散並徹底解決潛在污染風險，要有破釜沈舟的決心！ 

枋寮區域性垃圾衛生掩埋場除掩埋焚化爐產生飛灰，也逐漸轉為多元化廢棄物處理。張木彬舉例，全台焚化爐每年產生 20 萬噸飛灰，過去長期都是掩埋處理，現在每年新產生的也是直接掩埋，都沒有把飛灰裡面的戴奧辛抓出摧毀處理，讓飛灰從有害物質變成無害。政府若再不善用先進技術，等到各地掩埋場最後貯滿爆掉，就會像核廢料要留給下一代處理，「我們這一代要找出好的處理方法，有效解決問題。」 

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位。

• 採訪撰文│歐宇甜
• 美術設計│林洵安

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。

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 萬～1270 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。

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？」

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。

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。

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°~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°~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。

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。

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。

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

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。

• 顏寧│海洋說書人，每週介紹一本海洋相關的設計類繪本或書籍。因航行而開始喜歡海洋，目標是成為一位海洋博物學家。

史上最強募資計畫！全世界海洋滿滿的塑膠垃圾，就靠這支吸塵器來救了！身負眾望的清理行動，卻出師未捷，暫時得拖回修理。

什麼，一點也不意外？請聽我從頭說起吧。

16 歲時在希臘的一次潛水，親眼看見海裡的塑膠袋比魚多的畫面後，荷蘭青年柏揚．史拉特（ Boyan Slat ）發下宏願，打算用海洋吸塵器把全世界海洋清乾淨。此番豪語吸引了上千萬美元的捐款，他 18 歲就成立了自己的組織「海洋清理行動（ The Ocean Cleanup ，後簡稱 TOC ）」。雖然短短幾年，小鮮肉突然變成滿臉鬍渣的（即將步入）中年男子，他信心滿滿，宣稱只要有 60 個這樣的系統，就能在2025年減少海上一半的垃圾。

去年九月，眾所注目、小名威爾森的系統 001 （ System001 ）（也就是俗稱的海洋吸塵器）浩浩蕩蕩從舊金山出發，當時我還認真追了兩個小時的直播。沒想到，過了幾個月，從「嗯天氣不理想我們還在試」、「出現塑膠!但它漂走了我們還在研究為什麼」、「系統調整中」、「系統調整中但速度不理想」、「嗯……威爾森要先回港口修理」，到今年一月初慘烈的「哎呀它斷了」。雖然史拉特面對接踵而至的打臉酸文表示：「說我失敗的都是胡扯！這本來就是實驗，邊做邊學也是很正常 der 」。這個史上最強募資的環境行動，到底告訴了我們什麼。

在討論海洋吸塵器到底可不可行之前，讓我這個物理苦手，翻譯加拿大海洋物理學家克拉克．理查（ Clark Richards ）博士從流體力學的角度來看海洋吸塵器為何失敗的文章。

一句話總結本文：大海強而有力，而且喜歡把東西扯爛（>///<），吸塵器爛掉也只是剛好而己。

簡單說，海洋是個很難工作的地方。說真的，有專門讓工程師把設備丟到海裡看有多少能生還的研討會，他們這樣形容：如果你能把設備拿回來，代表那是成功的計畫；如果它還能紀錄到任何數據，那就是錦上添花了。

TOC 提出的是一個自由漂浮的系統 001 ，團隊宣稱在洋流、風和海浪的作用下，系統 001 會比塑膠漂得更快，然後把塑膠垃圾集中到 U 字形的圍欄中間，就可以輕易的蒐集垃圾。

理想情況是：風、海浪和洋流全都是往同一個方向走。

如影片中所呈現的，系統 001 作為垃圾收集系統的前提是：通過風，波浪和洋流的共同作用， U 形圍欄會比漂浮的塑膠垃圾更快地掠過水面，因而能夠收集、集中垃圾，最後清除。  TOC 的想法是：雖然圍欄和塑膠垃圾都會隨著洋流而漂移，因為圍欄像帆一樣從水中凸出，所以它能藉由風力，移動得比表面水層更快。

以下我用我覺得比較親民的方式，來跟大家介紹一下克拉克．理查博士概略的描述波浪跟風的運作，與環流和太平洋垃圾帶。

1.海浪的移動方式比你想像得還複雜

海浪移動的期間，水粒子以小圈圈（通常稱為波浪軌跡）的方式移動，可看下面動畫了解圓形軌跡的移動。簡單來說，海浪前進時同時受到前進的動力與軌道力的作用。另外，波浪在傳播時，它的方向也會有一些漂移，為了紀念 1847 年用數學方法來描述這個漂移的斯托克斯先生（ Gabriel Stokes ），我們就把這稱為「斯托克斯漂移（ Stokes Drift ）」。斯托克斯指出，漂移量是非線性的，取決於波幅與波長。舉例來說，對波長 10 米、週期 10 秒（類似於典型的海浪）的 0.5 米振幅波，表面的漂移速度約為 10 公分/秒。

覺得頭很脹的同學別緊張，以上只是要說明，任何在水裡、被水粒子包覆的東西要移動，都需考慮到力、推進波、波浪動能的不同組成（讓我們緬懷親愛的牛頓與逝去的物理課……）。而比起巨大的、長達600米的漂浮圍欄，一塊小小的、漂浮的塑膠垃圾，會更容易受到斯托克斯漂移的影響。而單單這點就足以打臉這套被動收集系統了，史拉特你怎說？

2. 風向跟水流不會往同一個方向

1905 年，瑞典海洋學家艾克曼（ Vagn Walfrid Ekman ）發現，當風吹過海水表面，因空氣和水之間摩擦力產生的水流，並不會跟著風往同一個方向移動。原因是由於地球自轉，地表物體的運動會受到與運動方向切線的加速度，讓原本直線的運動沿著彎曲的路徑走，也就是科氏力（ Coriolis force ）。

總之，在理想的大海（如果世界上真的存在這樣的地方……）上，表面吹著穩定的風，表面的水流實際上跟風向是呈 45 度角。至於是往左還往右 45 度，則取決於你在北半球還南半球。更酷的是，表層的水流也會對其下方的水層產生摩擦力，以致下方的水層也會有個角度的移動，層層往下以此類推。風所造成的流動，會隨著深度而作用力漸小，因此產生了一個梯度向下的螺旋，稱為艾克曼螺旋（ Ekman spiral ）。

螺旋穿透的實際深度取決於一個叫做 Az 的神秘海洋參數，它描述了水層之間垂直混合的動能，有點像是它們之間的摩擦力。不過，很明顯的是，靠近表層漂浮的塑膠碎片跟 3 米深的浮動圍欄，它們承受的風力和水流是不一樣的，因此，它們也不會朝著同一方向移動的。嗯……這個結論，會讓系統 001 很難收集塑膠垃圾啊。

3. 環流是平均值，實際的方向亂七八糟

什麼是環流？如果把時間軸拉長、洋流是平均的狀態下，的確我們可以看到一個龐大的、旋轉的巨大海流。不過，在任何一個瞬間，實際的大海受到不同空間和時間尺度、亂七八糟流（簡稱為「亂流（或擾流）」）的作用，沒那麼容易掌握啊。簡單說，風、波浪和流場在空間和時間上都是高度變動的，而且從不會在同一個時間乖乖的停在同一個地方。同一時間、地點的洋流和波浪，也不盡然是該地點的風所造成的。大海裡經由各種不同過程產生的漩渦，會在力量消散前傳播到海洋盆地的各個角落。

在這樣的情況下，系統001想要在茫茫大海中找到太平洋大垃圾帶，即便有垃圾帶大致分佈的位置，但系統001如何能及時回應瞬息萬變的各種風、波浪和海流？

 與其花錢製造海洋吸塵器，不如解決垃圾

2004年，首篇提出「微塑膠（ microplastic ）」一詞，持續投入微塑膠研究十餘年，被海廢界尊稱為微塑膠教父（誤）的理查．湯普森（ Richard Thompson ），人們問他怎麼看這個史無前例的清理計畫？他說：

如果我有那～麼大的一筆錢，我希望 95 %用於防止垃圾進入海洋，只把其中 5 %用於清理。

發起全球淨灘行動（ International Coastal Clean-up ）的非營利組織海洋保護協會（ Ocean Conservancy ）也不看好這個行動。首席科學家喬治．里歐納（ George Leonard ）表示：

我們海洋保護協會對這個計畫抱持高度懷疑，但我們希望它能成功。不過，如果你不阻止塑膠流向海洋，一切都是徒勞無功。

澳洲聯邦科學與工業研究組織 CSIRO （類似台灣工研院）學者丹妮絲．哈德蒂（ Denise Hardesty ）強調，海洋吸塵器絕不是萬靈丹。她認為，我們可以更有智慧的投入資源，聚焦於源頭，趁垃圾到達海岸前就攔截、清除。她說，就像浴室淹大水，你會很慶幸有拖把和抹布，反正最後我們還是要把它擦乾淨；但是，如果水還繼續再漏，我們要先想辦法把水龍頭關起來。

錢該怎麼花才是最有效？

澳洲政府每年花超過 100 萬澳幣在清垃圾，研究團隊評估到底錢怎麼花，最能夠有效減少垃圾。他們發現，投資在廢棄物管理（包含回收、防止亂丟垃圾和非法棄置的政策和教育），比預算單純用在清掃上，更能夠有效減少海岸上的垃圾。這個故事有興趣的朋友可以直接看 paper 本人，中文版容我之後再細細說明了。

編按：關於海洋吸塵器的來龍去脈，請詳見延伸閱讀〈出師未捷的海洋吸塵器（The Ocean Cleanup），從頭說起〉

• 本文轉載自作者 Medium，原文標題〈海洋吸塵器，為什麼一下就死掉了〉