小塑料，大污染：從哪裡開始？在哪裡終結？

海邊塑料垃圾。來源：Pixabay

撰文 祝葉華（清華大學環境科學與工程博士）

責編 李 娟

塑料製品的用途廣泛，製造成本相對低廉，在人們日常生活中隨處可見，滿足了現代快節奏便捷生活的需求。但是，幾乎所有的塑料都是不可生物降解的，垃圾填埋場或海洋中的塑料垃圾可能會「伴隨人類數百年」。

2017年7月，一項發表在Science Advances的研究論文稱，20世紀50年代初以來，人類已經生產了83億噸塑料製品，其中約63億噸已成為塑料垃圾。在這63億噸塑料垃圾中，9%被回收利用，12%被焚燒，79%進入垃圾填埋場或自然環境中。研究人員預測，如果按照目前的產量和廢物管理模式發展下去，到2050年會產生120億噸塑料垃圾[1]。人類正在被自己產生的廢物所「淹沒」。多年之後，考古學家在挖掘這一時代的殘留物時，塑料製品可能會成為他們的最大「收穫」。

1

「塑料星球」並非危言聳聽

Science Advances上發表的研究中，首次對全球塑料製品的生產、使用和最終「歸宿」進行了分析。研究人員對樹脂、纖維、工業原料添加劑等各種類型和各消費領域的塑料製品的綜合數據進行了整合，發現塑料製品的增長速度遠超過除水泥、鋼鐵外的其他人工製品。加州大學聖芭芭拉分校的工業生態學家Roland Geyer說，「如果你把所有的塑料垃圾都鋪在地上，覆蓋面積可能相當於阿根廷的國土面積，而阿根廷是世界上國土面積排名第8的國家。」

近年來，已有多個研究小組參與塑料污染的調研，從部分研究結果可以發現，塑料製品以及塑料垃圾的增長速度確實讓人驚嘆。

2004年，英國普利茅斯大學教授Richard C. Thompson在Science發文呼籲關注海洋的「白色污染」，並創造了「塑料微粒」這一術語[2]。在此之後，關於塑料污染的研究如火如荼地展開。

2014年12月，美國五環流研究所（Five Gyres Institute）研究人員在PLOS ONE發文稱，他們在2007年到2013年間，經過24次探險，利用拖網從5個亞熱帶「環流」、澳大利亞沿岸、孟加拉灣和地中海中打撈塑料碎片，並藉助電腦模擬來分析這些視覺調查結果，最終發現，全球海洋中至少有5.25萬億個塑料碎片（直徑從低於1nm的微小粒子到直徑超過20 cm的大碎片），海洋塑料污染物總重量約26.9萬噸。研究者隨後用這些數據修正了一個海洋塑料分布模型[3]。

2015年喬治亞大學的研究人員對被排入海洋的塑料垃圾做了全球性評估，研究結果發表在Science上。他們選取全球192個沿海國家和地區為研究目標，將距離其海岸線50公里內的居住人口為研究對象，通過統計這些地區每人每年產生的垃圾質量、塑料垃圾佔比、以及處理不當的塑料垃圾佔比等數據，利用模型估算出2010年192個沿海國家和地區一共產生了2.75億噸塑料垃圾，其中有480萬噸到1270萬噸進入了海洋。800萬噸塑料垃圾是什麼概念呢？它相當於所研究的沿海地區的每英寸海岸線上即存在5個裝滿塑料的購物袋[4]。

2

海洋生物的「淪陷」

作為地球上最大的受納水體，海洋每年「收納」的塑料垃圾有數百萬噸，無論深海還是北極的冰層中都有塑料垃圾存在，成為了海洋生物的「幽靈殺手」。2015年7月，《紐約時報》報道稱，塑料製品每年造成至少10億條海洋動物失去生命。

2017年2月，挪威西部海岸一頭巨大的鯨魚擱淺了。當地科學家救助無效，對鯨魚實施安樂死後發現，這頭鯨魚的胃裡塞滿了30個塑料袋，同時還有一條長達9米的繩子和一團超過30平方米的塑料布。

鯨魚胃裡的塑料袋，可以鋪滿一整面甲板。來源：University of Bergen

以水母為食的海龜和海豚也會因將塑料袋誤認為是水母吞食而死。2011年，一則報道中稱，在澳大利亞的南巴利納海灘，一隻死亡的綠海龜被衝上岸，在這隻綠海龜的消化系統里，有超過300個塑料碎片。2015年12月10日DailyMail報道稱，救援人員在哥斯大黎加海岸發現一隻欖蠵龜鼻孔中插有一支塑料吸管，遂為其取出。

除此之外，遭受塑料「毒手」的還有海鳥種群。

海鳥覓食與人類不同，它們主要依賴嗅覺尋找食物，「二甲基硫醚」（DMS）是鳥類的美食信號。一般而言，在海洋浮游植物作用下，DMS構成了海洋的特殊氣味，多數以磷蝦等小型浮游甲殼動物為食的鳥類，憑藉DMS的氣味就可以覓到美食。不過，浮游植物會附著在塑料垃圾表面，它們同樣可以散發出DMS的氣味。在「亂花漸欲迷人眼」的味道辨別中，許多海鳥就陷入了塑料垃圾的氣味陷阱，誤將塑料垃圾當食物而斷送性命[5]。

信天翁的屍骸肚子里塞滿了塑料垃圾。來源：chrisjordan.com

2016年，一項發表在Science Advances上的研究證實了這一誤食現象。研究人員在加利福尼亞附近海域投放了3種塑料珠子，經過3周浸泡，在回收的所有樣品中，都檢測到DMS成分。這間接證實了海洋中塑料垃圾發出的美食信號干擾了海鳥的正常覓食行為。研究人員同時從55項研究中篩選出不同種類海鳥對塑料誤食頻率的差別。結果發現，越是對DMS氣味敏感的物種，其誤食塑料的頻率越高[6]。

更為糟糕的是，進入海洋中的塑料垃圾隨著時間的推移，大塊的塑料會分解成微小的塑料顆粒，即微塑料。微塑料對海洋生物的危害可能更為直接和嚴重。2016年一篇發表在Science上的研究論文中提到，微塑料會影響魚群的生態種群，同時也間接說明，受到微塑料污染的魚類很有可能會被搬上人類餐桌[7]。

除了海鮮，備受人們青睞的食用海鹽也已被塑料污染。2017年5月，一篇發表在Scientific Reports上的研究論文[8]為了弄清海鹽中是否含有來自其他地區的顆粒物，研究人員測試了8個國家生產的16種不同品牌的海鹽。在將海鹽溶於水後，測出了72個顆粒物，其中30個為塑料顆粒物，17個為塑料殘留的塗料顆粒物。化學分析結果顯示，被檢測的塑料物質種類大不相同，研究人員據此推測這些顆粒物不全是生產海鹽的過程中混入的，有許多顆粒物本來就源自海洋。

DailyMail曾報道稱，「在太平洋的一些地區，塑料碎片比浮游生物多出6倍。」因為碎片太小了，看起來像食物，它們被小魚吃掉了，而小魚又被大魚吃掉了，而這些魚反過來又被我們吃掉了。所以，塑料破壞了海灘，堵塞了海洋，毒害了我們的食物鏈。」[9]

3

如何分解塑料垃圾

一個塑料杯被埋入地下之後，約450年才會被分解；1個塑料牛奶罐，需要100年的時間被分解；超市的購物塑料袋可能需要1000年才能被分解。不同種類的塑料製品，其降解速率不同，而大多數的塑料其實不能被完全降解，僅僅是被分解成尺寸更小的微塑料。由於塑料降解需要特定的溫度、濕度和降解微生物，所以可以在垃圾填埋場被分解的塑料，不一定能夠在海洋中被分解。

塑料製品和塑料廢料是同一枚硬幣的兩面，在產品設計階段就應該兼顧回收的問題。加強塑料廢物的預防、回收和分離塑料垃圾，有助於實現「零塑料垃圾填埋」，向循環經濟發展。

2012年，DailyMail介紹了可食用包裝的發明。哈佛大學教授David Edwards是該項發明的研究者之一，他們利用藻類和鈣的混合物，模擬食物的自然包裝狀態，給食物配備可食用或者降解的外包裝。目前他們正在開發一種可食用飲料瓶，這款飲料瓶使用的是名為WikiCell的環保材料，這是一種可以生物降解的塑料（其成分為澱粉、乳酸聚合物及纖維蛋白等食品提取物）及食物粒子結合而成的膠膜，在膠膜的外部以蛋殼般的可食用物料加固保護。研究人員同時可以向這些材料中添加不同口味的香料，為消費者提供多種口味的塑料瓶。當然，如果消費者不願食用此類物質，可以將其丟棄，它會被快速分解[10]。

2016年，印度人Narayana Peesapati利用大米粉、小麥粉和高粱粉製作了一種可食用的勺子。這種勺子的誕生，向塑料餐具發出了挑戰，目前印度有150萬人在食用這種勺子，全球有1500萬人也為之著迷。但是這種勺子的成本是塑料勺子的2倍左右，所以未來如果想要大範圍推廣，降低成本是最關鍵的一環。

除了源頭控制，發現降解塑料新物種也不失為應對良策。2015年，北京航空航天大學楊軍教授研究組、深圳華大基因公司趙姣博士等在Environmental Science & Technology上合作發表了兩篇姊妹研究論文，他們發現了黃粉蟲（麵包蟲）的幼蟲可以降解聚乙烯類塑料[11-12]。黃粉蟲以聚苯乙烯泡沫塑料為唯一食物來源，可以存活1個月以上，並最終發育成成蟲。

正在吃塑料的黃粉蟲。來源：Environmental Science & Technolog

2016年，日本科學家發現了一種名為Ideonella sakaiensis的食用塑料纖維的細菌。這種細菌可以在PET塑料（大多數一次性水瓶使用的都是PET塑料）上「茁壯成長」，使用兩種酶將塑料分解，並將其作為能量來源。研究人員推測，只要將溫度控制在30℃，這種細菌就能再6周內分解一片PET薄膜。該研究成果發表於2016年3月的Science上[13]。

2017年，法國科學家在Current Biology上發文稱，他們發現了一種愛吃塑料的毛毛蟲。這種擁有特殊癖好的毛毛蟲名為蠟蟲，是螟蛾的幼蟲。為了驗證蠟蟲的「吃飯速度」，研究人員將幾百隻蠟蟲放在一個超市塑料袋的上面，不到40分鐘，塑料袋上開始出現窟窿，12小時之後，蠟蟲吃掉了92毫克塑料。後續的測試證實，蠟蟲可以完全消化「塑料餐」[14]。揭示蠟蟲自然降解塑料的化學原理，將成為減少塑料污染的突破口。

蠟蟲在享用「塑料餐」。來源：Current Biology

塑料污染是觸目驚心的，科學家們正竭盡全力消弱和減少塑料垃圾對自然帶來的傷害。不過，無論是開發塑料產品的替代材料，還是發掘可降解塑料的新物種，在很短的時間內都無法做到全球性推廣。目前最為直接和有效的手段，還是提高公民的環保意識和環保公德。

參考文獻：

[1] Roland Geyer, Jenna R. Jambeck, Kara Lavender Law. Production, use, and fate of all plastics ever made[J]. Science Advances, 2017, 3(2): e1700782.

[2] Richard C. Thompson1, Ylva Olsen, Richard P. Mitchell1, et al. Lost at sea: where is all the plastic, Science, 2004, 304(5672): 838.

[4] Jenna R. Jambeck, Roland Geyer, Chris Wilcox, et al. Plastic waste inputs from land into the ocean, Science, 2015, 347(6223):768-771.

[6] Matthew S. Savoca, Martha E. Wohlfeil1, Susan E. Ebeler, et al. Marine plastic debris emits a keystone infochemical for olfactory foraging seabirds[J]. Science Advances, 2016, 2(11): e1600395.

[7] Oona M. L?nnstedt, Peter Ekl?v. Environmentally relevant concentrations of microplastic particles influence larval fish ecology[J]. Science, 2016, 352(6290): 1213-1216.

[8] Ali Karami, Abolfazl Golieskardi, Cheng Keong Choo, et al. The presence of microplastics in commercial salts from different countries[J]. Scientific Reports, 2017, 7, 46173.

[9]http://tvblogs.nationalgeographic.com/2011/04/21/earth-day-awareness-plastic-waste/.

[10] Packaging you can EAT: Food 『skins』 that mimic nature could slash plastic waste. http://www.dailymail.co.uk/news/article-2160092/Packaging-eat-Food-skins-mimic-nature-slash-plastic-waste.html.

[11] Yang Yu, Yang Jun, Wu Weimin, et al. Biodegradation and mineralization of polystyrene by plastic-eating mealworms: Part 1. chemical and physical characterization and isotopic tests[J]. Environmental Science & Technology, 2015, 49(20): 12080-12086.

[13] Yang Yu, Yang Jun, Wu Weimin, et al. Biodegradation and mineralization of polystyrene by plastic-eating mealworms: Part 2. role of gut microorganisms[J]. Environmental Science & Technology, 2015, 49(20): 12087-12093.

[13] Shosuke Yoshida, Kazumi Hiraga, Toshihiko Takehana, et al. A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate)[J]. Science, 2016, 351(6278): 1196-1199.

[14] Paolo Bombelli, Christopher J. Howe, Federica Bertocchini, et al. Polyethylene bio-degradation by caterpillars of the wax moth Galleria mellonella[J]. Current Biology, 2017, 27(8): 292-293.

製版編輯：艾略特丨

本頁刊發內容未經書面許可禁止轉載及使用

公眾號、報刊等轉載請聯繫授權

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！