微塑料:海洋汤锅里的毒汤料

时间:2021-01-07

刘华

“改变世界”的伟大发明

1893年,化学家列奥·贝克兰发明了Velox照相纸。随着这个发明的成功,列奥试图寻找另一个具有发展前景的化学领域。通过对酚、醛反应过程中的温度和压力的控制,列奥在1907年成功制作出我们俗称的酚醛树脂。后来,列奥被称为“塑料工业之父”,他发明的这种廉价、不易燃烧的通用塑料,标志着现代塑料工业的开始。随后的几十年,人类在此基础上不断地发明出各种新塑料材料,塑料工业逐渐蓬勃发展起来。1959年,瑞典包装设计师斯滕·古斯塔夫·图林设计了一体式聚乙烯购物袋。他认为这项发明将拯救人类和地球,人类不用再砍伐森林制造纸袋。在之后短短的十余年内,塑料袋便几乎完全替代了纸袋。

食盐和矿泉水中合有塑料微粒

塑料袋等塑料包装材料雄霸世界,也成为了典型的一次性制品。大量的塑料袋等一次性塑料制品在短暂的使用之后便成为废弃物进入自然界,或者填埋场、焚烧厂等处理设施。虽然塑料袋确实给人类的生活带来了一定的便利,但遗憾的是,人类生产的塑料只有其中的9%得到了回收利用,12%被焚烧,剩下的79%,也就是超过55亿吨的塑料进入自然界或填埋场污染着地球环境,危害我们的健康。每年排放进海洋的塑料甚至高达1200万吨。

这些被排放进自然界的塑料垃圾并非一成不变。在自然条件下,经过风吹、日晒、海洋的波浪等作用,这些塑料垃圾逐步分解、破碎,成了一个个微小的塑料颗粒,我们称为微塑料(Microplastics)。目前,科学界对于微塑料的定义通常指的是直径小于5毫米的塑料碎片、颗粒、纤维等。除了这种来自于较大的塑料垃圾由于物理、化学的作用分解而形成的次生微塑料,还有一类人造产生的原生微塑料,包括塑料微珠(Microbeads)和塑料微纤维(Microfiber)。

塑料微珠直径一般小于1毫米,通常由聚乙烯制成。因为其具有去除角质和死皮的效果,常常用于个人护理产品中,例如洗面奶、牙膏中使用的摩擦剂微粒。一支磨砂洗面奶中可能就含有超过30万颗的塑料微珠。塑料微纤维则是来自于人类使用人造纤维制造的纺织品。根据英国广播公司(BBC)的报道,假如你的洗衣机平均每次可以洗涤6千克重的衣物,每次大约会有70万个细小的塑料微纤维通过下水道进入江河湖海。这些不到1毫米的塑料微纤维最终会汇集进入海洋,成为塑料污染的一大来源。这些原生、次生的微塑料源源不断地汇集,海洋就像一个巨大的汤锅,而且还在不断地添加着“塑料汤料”。根据澳大利亚联邦科学与工业研究组织估算,全球海底沉积的微塑料量为840万~1440万吨。随着科学研究的深入,我们发现除了海洋,淡水、土壤、大气中都有微塑料的存在,甚至我们生活中常见的食盐、矿泉水等食品中都检测到了一定量的微塑料颗粒。除了人类频繁活动的区域,甚至在人类活动较少的地区、人迹罕至的冰山、海沟也陆续检测到了微塑料。可以说微塑料已经无处不在。

微塑料的“毒”从何而来

微塑料的来源之一是我们生产的各种塑料制品。这些变成微塑料的塑料本身就有一些自带有毒有害物质。另一方面,即使微塑料本身是不合有毒有害物质的塑料材料,但是由于微塑料的体积小,有着巨大的比表面积。比表面积越大,吸附能力就越强。自然界存在的有毒有害物质,包括多氯联苯、多环芳烃、双酚A等都可能被吸附在微塑料的表面,成为危害的另一个来源。

1/4的鱼类体内含有微塑料

人类生产的塑料制品只有其中的9%得到了回收利用

聚乙烯塑料(PVC)是我们常用的塑料之一,也是含有有毒有害物质的典型塑料。如果大家在塑料制品上看到一个回收标志里面标的是数字3,表示这种塑料制品就是PVC的材质。PVC本身很硬,不适合做成袋子、玩具等产品,这就需要添加增塑剂来软化。其中最常见的增塑剂是邻苯二甲酸酯。邻苯二甲酸酯是一类内分泌干扰物,会伤害生殖和神经系统,特别是对婴儿和幼儿的危害更大,会导致男童女性化、女童性早熟等问题。双酚A也是一种内分泌干扰物,乳腺癌、前列腺癌等疾病都和双酚A的干扰有一定关系。

这些微塑料和它们携带的有毒有害物质是如何进入我们的生活,危害人類健康的呢?

海洋中的微塑料颗粒看起来很像食物,鱼类、两栖类和海鸟很容易误食,从而堵塞消化道并引发其他健康问题,而处于食物链顶端的人类可能是最终的受害者。微塑料通过食物链和日常饮食进入我们的体内,其本身含有的以及吸附的有毒有害物质将可能会给人类带来危害。

跟微塑料说“再见”

如果按照目前这种情况发展下去,我们可能不得不面对与微塑料长期共存、长期受其影响的状况。说了这么多,你可能会感到不知所措,究竟该如何避免微塑料对我们的危害呢?

北京航空航天大学的研究团队发现,黄粉虫的幼虫可降解聚苯乙烯(PS)这类塑料。以聚苯乙烯泡沫塑料作为唯一食源,黄粉虫幼虫可存活1个月以上,最后发育成成虫,其所啮食的聚苯乙烯被完全降解矿化为二氧化碳或同化为虫体脂肪。这项研究为我们解决目前的塑料、微塑料危害带来了一线曙光。而来自日本的科学家也有了一项研究成果,一种细菌可以“吃掉”聚对苯二甲酸乙二酯塑料(PET,即常见的塑料瓶的主要成分)。这些研究工作取得的成果非常重要,但是也需要科学家的继续努力来让这些研究成果转化为真正可以使用的技术来应对污染问题。除了科学家的努力,我们还可以做些什么来改善现状呢?

费安·费雷拉实验过程示意图,通过实验证实了磁性流体可以有效去除水中的微塑料

来自爱尔兰的少年费安·费雷拉,凭借一项运用磁性流体(磁性粉末和油性液体)去除水中微塑料的实验夺得谷歌科技大会大奖。他通过一个高中化学课上学到的知识点:同性材料相吸引,即同为非极性的油性分子对塑料颗粒的吸引力一定远大于极性的水分子。随即提出,如果往水里加油,让微塑料与油混合,再使用磁性粉末和磁铁将油污从水中分离,微塑料是否可以被一并去除呢?费雷拉经过多达1000次的实验,最终证实了磁性流体可以有效去除水中的微塑料。除聚丙烯的去除率约为80%以外,其余9种微塑料的去除率均达到了85%以上。他的大胆假设和小心求证为减少海洋塑料污染提供了一个非常有潜力的解题新思路。

微塑料是来源于石油化工产业的产物,石化资源也是不可持续的一种资源。微塑料带来的这些危害其实是由于我们对于石化资源和塑料制品使用不当、管理不妥造成的一种污染问题。

3R原则示意图

就个人而言,我们应该在日常生活中,尽量避免使用会产生微塑料的产品,例如具有磨砂功能、可能添加了原生塑料微珠的个人护理产品。尽量避免使用一次性的塑料产品,避免制造更多的塑料废弃物,特别是那些不宜回收或者不易为大家识别的塑料产品都可能成为微塑料的来源,对大自然产生危害。

当然,在日常生活中我们很难避免塑料制品的使用。因此,我们应该尽可能地增加现有塑料产品的使用寿命,最大限度地重复使用这些塑料产品,避免用后即弃的消费习惯。最后,我们建议大家依照各地的实际情况,尽可能妥善地对塑料废弃物进行分类回收,避免造成环境污染和人体健康的威胁。

为此,我们可以遵循三个步骤,也就是废弃物管理常说的3R原则,即源头避免(Reduce),重复使用(Reuse)和回收利用(Recycle)。通常来说,如果我们能依次按照这三个主要原则进行尝试,就能很好地将环保落实在日常生活中。相信我们每一次的努力都能带来积极的改变,从我做起,从点滴做起,就有可能减少微塑料带来的危害。

(责任编辑/黄盈盈 美术编辑/周游)

可降解材料

延伸阅读

我们需要规避一些当前不太妥当的“伪环保概念”。“可降解材料”就是目前并不推荐的替代材料。第一,“可降解材料”的定义比较混乱,很多产品并非真正的“可降解”。第二,目前常见的具有“可降解”性能的材料,例如聚乳酸(PLA),其实需要严格的工业堆肥条件来保障降解过程的温度、湿度和空气供应,才能比较好地实现降解。

有实验显示,没有这些堆肥的条件,散落在自然界的PLA和普通塑料瓶的PET的自然“降解”速度区别不大。另外,我们现在的分类回收体系也不具备对使用后的“可降解”塑料分类处理的条件。即使这些“可降解”塑料有工業堆肥来统一处理,但是如何将普通塑料和“可降解”塑料有效分开,分别回收处理也是一个难题。最后,不得不提的是,用“可降解”塑料替代传统塑料依然没有改变“一次性”消费的线性商业模式,依然是对资源、能源的“一次性”消费。而循环经济的模式,才是我们值得探索的未来之路。

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