這是三部分系列文章的第三篇，該系列文章探討了我們對微塑膠汙染的範圍和影響日益增長的理解。
去年冬天和今年春天，在倫敦周圍的幾個地點，研究人員像清點珊瑚礁中的物種一樣，在街頭追蹤並計算他們遇到的廢棄塑膠水瓶的數量。
海洋生物學家希瑟·科爾德威說，他們的目的是看看一項新的倡議是否正在對鋪在路面上的垃圾產生影響，這項新倡議旨在招募商家，讓人們可以在這些商家用自來水重新裝滿空瓶。科爾德威負責監督這項研究。在過去15年中，英國瓶裝水的用量翻了一番。值得注意的是，泰晤士河岸邊堆滿了塑膠瓶，這些塑膠瓶隨著河水流向大海，逐漸分解成越來越小的碎片，用微塑膠汙染河流和海洋，微塑膠會侵入食物鏈的各個層面。
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科學家們已經發現這些微小的降解塑膠顆粒——以及合成織物脫落的纖維和化妝品中的微珠——潛伏在海洋、湖泊、土壤甚至空氣中。從浮游生物到蚯蚓再到人類的生物都在食用它們，對動物和生態系統構成潛在的嚴重健康威脅。隨著塑膠產量呈指數級增長，這個問題預計只會愈演愈烈——從1950年每年僅200萬公噸增加到今天的3億多公噸，預計到2050年每年將達到330億公噸。
在英國倫敦一個新的公共飲水機旁，一名男子正在重新裝滿塑膠瓶。圖片來源：傑克·泰勒 蓋蒂圖片社
研究這個問題的人說，為了控制微塑膠問題，世界必須採取三個主要步驟。在短期內，社會需要大幅削減不必要的單次使用塑膠製品，如水瓶、塑膠購物袋、吸管和餐具。在中期，各國政府需要加強垃圾收集和回收系統，以防止垃圾在垃圾桶和垃圾填埋場之間洩漏到環境中，並提高回收率。從長遠來看，科學家需要設計出將塑膠分解成最基本單元的方法，這些基本單元可以重建為新的塑膠或其他材料。“絕對沒有單一的解決方案，”倫敦動物學會和國家地理學會研究員科爾德威說。
減少和回收
解決微塑膠汙染的一個有吸引力的、唾手可得的目標是飲料瓶、餐具和袋子，這些都被稱為一次性塑膠。由於它們是為了方便而不是必需而使用的，因此更容易做到不用它們，而且用於製造它們的聚合物是最常用的聚合物之一，也最容易在環境中發現。禁令正成為一種越來越流行的限制其使用的方式，有限的證據表明它們確實減少了碎片。但正如科爾德威和其他人指出的那樣，實施禁令的政府需要考慮：這些措施是否具有成本效益；替代材料對環境的影響可能是什麼；以及像瓶裝水的情況那樣，缺乏重新裝滿可重複使用瓶子的場所等障礙可能會如何阻礙禁令的有效性。
科爾德威自己發起的減少倫敦瓶裝水使用量的運動名為#OneLess，該運動研究了在公共交通樞紐等最常用的地點設定補水亭的可能性。該小組還進行了調查，發現大多數居民更願意從自來水龍頭取水，但不願意要求商店或餐館免費續杯。旨在註冊允許人們重新裝滿瓶子的企業的倡議旨在克服這種不情願。科爾德威說，解決這些潛在的障礙對於改變人們的習慣至關重要。
在加拿大安大略省的一個回收設施中展示的回收產品。圖片來源：詹姆斯·麥克唐納 蓋蒂圖片社
減少一次性塑膠將有助於環境，因為包裝行業更廣泛地說是塑膠聚合物的最大使用者。但塑膠，包括一些在一次性包裝中發現的相同聚合物，也用於建築、電子產品和織物。後者是微纖維的來源，微纖維被證明是最普遍存在的微塑膠汙染形式之一。科學家們擔心，關注一次性塑膠會掩蓋塑膠周圍更系統性的問題，而這些問題需要解決。“這是一個非常有用的第一步，”挪威科技大學的生態毒理學家馬丁·瓦格納說。“我擔心的是，這將是全部。”
他的擔憂是有道理的。在歐洲，只有30%的塑膠被回收，而在美國，這一比例僅為可憐的9%。“我們的廢物管理系統很好，但我們對它們的使用非常糟糕，”科爾德威說。現在，擴大美國等地的回收能力的需求變得迫在眉睫，因為自1992年以來進口了45%的用於回收的塑膠廢物的中國已經關閉了大門，使許多西方國家除了垃圾填埋場之外，別無他處可以運送他們丟棄的塑膠。
一些專家說，改善回收的一個關鍵方面是設計更容易回收的產品。塑膠通常透過將其粉碎、熔化並模製成新的塑膠來回收。但是，為了提高產品的柔韌性或耐用性，或者只是為了增加顏色而新增的其他化學物質，使得回收變得困難，並降低了回收塑膠的質量。“由於設計階段的考慮不足或不當，我們正在將一些可能是我們最可回收的聚合物變成不可回收的，”普利茅斯大學的海洋生物學家理查德·湯普森說。作為潛在補救措施的一個例子，他引用了日本，日本所有用於塑膠瓶的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）都是透明的。透明PET比新增顏色時更容易回收。“這是有可能做到的，”他說。
反思塑膠和回收
限制塑膠的使用並改善回收和廢物系統將大大減少進入環境的塑膠，但並非所有塑膠都容易回收，而且一些塑膠仍可能進入河流、土壤和海洋。從長遠來看，一些科學家認為，改變材料本身的性質和回收方法可能是解決塑膠問題的最終解決方案。“我們需要在方法上進行更根本性的改變，”瓦格納說。
多年來，材料科學家一直在努力創造可生物降解的塑膠。今天，標有可生物降解的塑膠實際上只能在專門的設施中分解，這些設施將其加熱到高溫。“在水生環境中，在您家的後院堆肥堆中，它不會有任何變化，”紐約州立大學弗雷多尼亞分校的化學教授謝里·梅森說。
創造真正可生物降解的塑膠存在著根本性的矛盾，因為一種會在湖泊或土壤中完全降解為碳、氧和其他元素的聚合物，作為包裝來說不會特別有用，例如讓食物在貨架上儲存數月。“我們想要什麼與什麼是現實之間存在一個核心問題，”伯明翰大學的化學家安德魯·多夫說。湯普森認為，可生物降解的塑膠可能需要僅限於短時間內需要然後丟棄的產品，例如體育場館的漢堡包裝紙或快餐店的餐具。
多夫和越來越多的材料科學家設想重塑我們與所有塑膠的關係，是從物理回收塑膠（透過研磨塑膠）轉向化學拆解塑膠，以去除所有汙染回收塑膠的雜質。例如，這種方法將PET瓶分解成最基本的分子，分離出新增的化學物質，以提供重新制造原始聚合物的構建模組。這樣，塑膠將成為其自身的永久性原材料，就像玻璃和紙張一樣（儘管後者是物理研磨的，而不僅僅是化學分解的）。“對於某些塑膠，沒有理由不能無限回收，”多夫說。“人們只是沒有關注它。它一直沒有被認為是重要的東西。”
對於那些無法分解成最基本分子的聚合物，多夫認為至少應該有可能將它們化學分解成其他小分子，這些小分子可以用於不同的目的，例如燃料或藥品。理想情況下，科學家們會設計出不需要太多苛刻化合物且成本不太高的化學反應。這將賦予目前沒有或幾乎沒有價值的塑膠廢物價值。目前，“焚燒或扔進垃圾填埋場要便宜得多，而這才是問題的核心，”瓦格納說。
使廢棄塑膠有價值也可能為清理環境中已有的塑膠廢物提供動力。“如果我們能從廉價的塑膠廢物中創造出高價值的東西，那麼就可能有一個經濟論據來挖掘海洋中的這些廢物，”多夫說。“我們離那一步還很遠，但那是我們想要實現的目標。”
一些科學家已經開始研究清理一些微塑膠廢物的方法，這些廢物可能在環境中殘留至少數百年。清理工作很困難，因為塑膠顆粒很小且性質各異，而且它們所嵌入的生態系統非常廣闊。研究人員已經發現了可以分解某些型別塑膠的酶和細菌，但他們需要弄清楚如何在不產生任何潛在負面副作用（如產生溫室氣體）的情況下部署這些酶和細菌。例如，荷蘭瓦赫寧根大學和墨西哥南方邊境學院的農業生態學家埃斯佩蘭薩·韋爾塔·盧安加希望測試蚯蚓是否能夠修復被焚燒垃圾產生的塑膠汙染的土壤，因為蚯蚓的腸道中含有吞噬塑膠的細菌。
在這些方法正在開發的同時，切斷塑膠的流入是關鍵。現在需要採取可行的步驟。“底線，”湯普森說，“實際上是所有這些[汙染]都是可以避免的。”