海洋中的塑料

2018-09-01石楠

大自然探索 2018年5期

石楠

你听说过太平洋中巨大的“垃圾岛”吗？它的存在提醒着我们，海洋的塑料污染已经相当严重。那么，海洋中的塑料到底有什么危害？我们又该如何治理塑料污染问题呢？

可怕的“垃圾岛”

太平洋中分布着星星点点的岛屿，其中有一座“岛”十分特别：它面积广阔却很难被发现，既没有固定的形状，也没有固定的位置，更奇特的是，这座“岛”竟是由垃圾构成的。这座“垃圾岛”并不是真正的岛屿，而是被称为“太平洋垃圾带”的垃圾聚集区域。太平洋垃圾带随着洋流在北太平洋做环流运动，像一个巨大的漩涡，不断吸入附近海域的各种垃圾，尤其是大量塑料碎片。

太平洋垃圾带中布满了各种塑料碎片，主要成分是低密度聚乙烯（LDPE，主要用于制造塑料袋和塑料薄膜，广泛用于食品包装等）、聚苯乙烯（PPS，常用于制造泡沫塑料），聚丙烯（PP，用途非常广泛，可用于制造读各种容器和儿童玩具）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET，主要用于制作聚酯纤维和饮料瓶等）等。然而，如果你乘船靠近这座“垃圾岛”，并不会看到密密麻麻飘在水面的塑料瓶和塑料袋，而是会看见无数细碎的塑料碎屑，有人将这种景象形容为“一大锅五彩塑料汤”。这是因为塑料在水流和紫外线的长期作用下被撕碎、降解，变成细小碎片。这种降解过程完全是物理变化，而塑料的分子结构依然“坚不可摧”，无论多小的碎屑都几乎不能被生物分解。

在一些垃圾密度较低的区域，人们仅凭肉眼甚至无法看出异样，因为一些塑料碎屑十分细小，甚至不一定会漂浮在水面，而是分散悬浮在浅层海水中。因此，卫星照片无法拍出“垃圾岛”的轮廓，即使是低空航拍也无法展现其全貌。太平洋垃圾带的面积也无法确定。根据一项研究的估算结果，太平洋垃圾带的面积可能超过了美国的国土面积。

大量的塑料垃圾会对海洋生态系统造成巨大的影响：大片的塑料容易使海洋生物窒息；相互交缠的大件垃圾好似渔网，拦住大小鱼类；海鸟和鱼类可能误食中小型塑料碎片，导致消化道阻塞；塑料长期浸泡会发生微量溶解，一些溶出物（如双酚A）具有毒性……而微小塑料颗粒所带来的危害更是难以估量：塑料颗粒会吸附、富集海水中的有机污染物（如滴滴涕等有毒物质），大幅提高所在区域的有毒物质浓度；通过食物链，塑料颗粒会向更宽更深的海域扩散，使污染进一步蔓延。近年来，科学家在一些深海生物的体内发现了塑料颗粒，甚至在1万多米深的马里亚纳海沟底部也发现了塑料存在的证据。最可怕的是，塑料不会像很多其他有机垃圾一样在较短时间被生物降解，即使是很小的塑料微粒也可能要经过数百年才会消失。而在其被完全降解之前，污染会一直持续，甚至不断扩大。

清理塑料的十八般武艺

既然海洋中的塑料会带来如此多的危害，那么，我们能不能把这些污染物清理干净呢？科学家早就开始研究相关解决方案，环保人士也发起了一些小规模清理项目。目前，海洋塑料清理工作主要通过“垃圾船”完成，这些船在海中巡航，使海水通過其内置的过滤网，并将过滤出的塑料和其他垃圾收集起来。这种方法成本较高，通常只用于港口等垃圾密集的水域，而分散在垃圾带中的塑料碎片则很难得到有效清理。

2012年，18岁的荷兰少年博扬·斯拉特提出了一个大胆的方案：用一个巨大的屏障拦截“垃圾岛”中的塑料。2013年，斯拉特发起了“海洋清理”项目，并设计出一套被称为“被动收集系统”的塑料清理装置。被动收集系统最初的设计是一个固定在海床上的巨大V形屏障，拦住被洋流带来的垃圾。经过几番改进，最新的收集系统改用一个漂浮的巨大弧形屏障来拦截塑料垃圾，与屏障相连的特殊悬垂系统能使屏障以缓慢的速度随水漂流，屏障的漂移速度低于表层海水的流速，海面上的垃圾就会以一定的相对速度“撞”在屏障上而被拦截。

屏障上装有感应装置和发信装置，当拦截的塑料碎片达到一定量时，系统将发出信号，工作人员就可驾船前来将被拦截的塑料收走。上岸之后，这些塑料会被分拣、回收和再利用。据“海洋清理”团队估计，这一系统能在5年内清除掉太平洋垃圾带中近一半的塑料。他们计划于2018年春夏在北太平洋进行前期考察，随后其收集系统将在太平洋垃圾带全面运行。

“海洋清理”吸引了公众的目光，也引得很多企业家和慈善家解囊相助，“海洋清理”自成立以来收到的捐款已经超过3000万美元，但这一计划却招来了不少科学家的公开质疑和批评。他们有的对计划的可行性表示怀疑，有的担心巨大的收集装置会改变局部海域的环境（如改变海水流动的速度和方向，增加“屏障”周围的垃圾密度等），对海洋生物造成未知的影响。还有学者认为，这个计划太吸引眼球，会使公众的注意力偏离最关键的问题：海洋中塑料的来源。清理已有的垃圾只能解决表面问题，阻止更多塑料进入海洋才能治本。正如一位专家所说，如果因为忘关水龙头导致水流了一地，我们应该先拖地还是先关上水龙头呢？科学家们担心，如果这类清理项目太受重视，占用了过多社会资源，会导致更重要的基础工作——限制塑料流入海洋——得不到有力支持。

也有一些科学家对“海洋清理”的被动收集系统持的创意表示欣赏，但他们认为，这些被动收集系统更适合设置在海滩、港口和河流入海口，因为绝大部分塑料都是从这些地方进入海洋的，从源头拦截垃圾似乎是更加高效的选择。

“海洋垃圾桶”就是一种在海边进行垃圾清理的装置。“海洋垃圾桶”的主体结构包括一个水泵和一个收集网袋，水泵工作时会把周围的海水连同水面的垃圾一起吸入“垃圾桶”中，收集袋能够过滤海水，拦截直径大于2毫米的碎屑。“海洋垃圾桶”平均每天能收集1.5千克垃圾，相当于每年回收2万个塑料瓶或8.3万个塑料袋。目前，这种“垃圾桶”已经在欧洲一些码头得到试用。

水下无人机是另一种颇具创意的塑料收集装置。这种圆筒状的无人机能够自动在中“巡视”，过滤海水并收集垃圾，同时还会发出声波驱散鱼群，以免造成误伤。

从源头解决问题

要想彻底治理海洋塑料污染问题，仅仅是清理现有的垃圾是远远不够的，因为海洋中的塑料正以惊人的速度增加。如果不能有效控制塑料的排放，那么，到2050年海洋中的塑料总量将会超过全部鱼类的总量。

我们的日常生活基本离不开各种性能优异、价格低廉的塑料制品。问题是，40%的塑料制品都是一次性用品，如棉签棒、吸管、一次性餐盒、一次性注射器等。这些一次性用品也是环境中塑料污染的重要来源，它们被丢弃后在环境中逐渐堆积，需要经过很长时间才会逐渐降解。如果我们能减少一次性塑料制品的使用，就能大幅减少塑料垃圾的产生。

饮料瓶和一次性餐具是常用的一次性塑料制品，为减少它们造成的污染，可食用食品容器应运而生。英国一家实验室研发出一种可食用“饮料瓶”，它是由海藻提取物制成空心球体，装入液体密封后就成为一颗弹力十足的“水球”。美国农业部则推出了由牛奶蛋白制成的保鲜膜，这种薄膜不仅可食用、可降解，其保鲜性能也优于塑料膜，可谓两全其美。

废弃塑料回收再利用也是有效减少塑料污染的途径。回收塑料可用制成多种产品，不仅有助环保，还能创造经济价值。有公司甚至颇有创意地将回收的饮料瓶制成了衣服。其生产流程是：将PET饮料瓶清洗、粉碎，熔化后拉出的纤维（聚酯纤维），再制成各种织物。比起按常规工艺生产的聚酯纤维，这种再生塑料纤维的生产能耗只有前者的一半左右。

塑料基本都是由石油产品制成。目前，塑料制造业消耗的石油约占当年全球石油产量的4%。将回收的塑料转化为燃料，能在一定程度上节约化石能源。把塑料在适宜条件下经过加热催化裂解，能将其转化为高质量的汽油或柴油，甚至不用提纯处理就能直接使用。这些回收利用技术的发展意味着更多的塑料能被循环使用，进而从源头减少海洋中的塑料污染。