海“溶”塑料讓海洋不再哭泣

蘇更林

曾幾何時，塑料的發明為人類帶來了許多意外的驚喜。然而，現在有關塑料污染的報道不絕于耳。特別是近幾年來，海洋微塑料污染更是引起了全世界的關注。日益嚴峻的海洋塑料污染形勢，已經對近海生態系統構成了嚴重的威脅。中國科學家研制的可在海水中“消失”的綠色塑料，將為保護海洋生態環境做出應有的貢獻。

海洋何以成了“塑料世界”

占到地球表面面積71%的海洋，一向被認為是地球生命的搖籃。海洋生態環境的優劣，直接關乎人類的命運。

在全球范圍內，每年大約有3億噸塑料被廢棄，每年流入海洋的塑料垃圾大約為800萬～1200萬噸。

海洋已經成為了塑料的“垃圾場”，而傳統塑料的降解又需要幾十年甚至幾百年的時間。

近些年來，大量塑料垃圾通過不同的途徑進入海洋，使得海洋幾乎成為一個“塑料世界”。除了肉眼可見的塑料之外，還有肉眼不可見的塑料，它們都是海洋塑料污染的元兇。

2018年，聯合國環境署首次聚焦一次性塑料污染問題，將世界環境日的主題定為“塑戰速決”。

為什么微塑料更可怕

那些肉眼不可見的塑料，通常被稱為“微塑料”。有科學家認為，微塑料要比肉眼可見的塑料危害更大。

關于微塑料的說法，來源于一位英國科學家2004年發表在《科學》雜志的一篇論文。目前科學界對微塑料的尺度界定尚未形成共識，但通常認為微塑料為粒徑小于5毫米的塑料顆粒。

為什么微塑料比大塊塑料更加可怕呢？原因在于以下幾方面：

微塑料在海洋中的擴散性更強，因此更容易分散于海洋生態系統。荷蘭科學家曾研究過太平洋塑料垃圾帶，發現在這些塑料當中，微塑料雖然只占到塑料總質量的8%，但是卻占到漂浮在此區域的塑料面積的94%。

微塑料在海洋中無處不在，并且具有很大的隱蔽性。2017年，我國“蛟龍”號載人潛水器從大洋深處4500米處帶回的海洋生物，在其體內竟也檢出了微塑料的成分。從近海到大洋，從海面到深海，都發現了微塑料的身影。

微塑料更容易進入到食物鏈，因此會對海洋生態系統造成嚴重的影響。在海洋復雜的生態系統中，微塑料與海洋中的低營養級生物具有大體相近的密度和尺度，因此很容易被海洋生物誤食。微塑料一旦進入食物鏈，就會通過食物鏈的富集作用而危及到上一級生物。

分布在海面上的微塑料，通過對太陽光的遮擋與反射作用，往往會阻礙藻類對陽光的吸收，因而會抑制藻類的光合作用。同時，微塑料還會影響海洋生物的產卵量和繁殖能力。

海洋中也有“PM2.5”嗎

霧霾污染讓PM2.5成為“熱詞”，那么海洋中也有“PM2.5”嗎？如今，在海洋中廣泛分布的微塑料，就被人們稱為是海洋中的“PM2.5”。

人們這樣稱呼微塑料，倒也有幾分道理。微塑料的微小身材和五毒俱全，與造成大氣霧霾的元兇PM2.5十分相似。

微塑料的顆粒小，比表面積大，疏水性強，容易成為污染物的載體。除了本身的毒性之外，還更容易從環境中吸附化學毒物，也可以在表面上附著微生物等。微塑料在食物鏈中往往會對生物體產生物理、化學和生物等方面的危害。

比如，生物攝入微塑料之后，既無法被消化吸收，又不容易排出體外，其自身和附著毒性又會對食物鏈中的生物體產生直接或間接傷害。微塑料還有可能造成入侵物種以及病原微生物的傳播。

美國國家海洋和大氣管理局的海洋殘骸計劃總監華萊士曾指出，丟棄在水中的塑料垃圾已危害到逾600種海洋生物，造成鯨魚、海龜、海豚、魚和海鳥受傷或死亡。

不過，目前對于微塑料的海洋環境行為、生態毒性及作用機制還缺乏清晰的認識，也沒有研究能直接證明海洋微塑料對人體產生危害。但是，沒有研究并不等于沒有危害。

微塑料在食物鏈的累積、釋放和污染，無疑會造成越來越大的影響。因此，研究海洋微塑料對海洋生態和環境的影響，以及對于海洋生物和人類的影響，就顯得十分迫切和重要。

海洋微塑料來自哪里

現在，海洋微塑料正在成為全球性的研究熱點，并成為與全球氣候變化、臭氧耗竭及海洋酸化并列的全球性環境問題之一。那么，微塑料來自何處呢？

海洋微塑料的來源具有多元化的特征，既有陸源方面的輸入，也有海源方面的輸入。海源方面的輸入包括濱海旅游業、船舶運輸業以及海上養殖捕撈業等方面的輸入。而陸源塑料垃圾的輸入是海洋中微塑料污染的主要來源，主要是人類在生產和生活中有意或者無意丟棄的塑料廢棄物等。

大塊塑料是微塑料的來源之一，但不是唯一來源。傳統的塑料很難降解，有的甚至需要幾百年的時間，因此大塊塑料的降解是非常緩慢的過程。

那么，大塊塑料是如何變成微塑料的呢？關于微塑料的產生，主要是大塊塑料在海水中受到了光照、風化以及洋流和生物群的作用而不斷地發生裂解的結果。

除了塑料垃圾之外，人類生活中常用的一些洗滌劑、生活護膚品以及工業原料等也含有大量的微塑料成分。這些微塑料成分隨污水排出進入陸海環境中，往往會隨著陸源垃圾輸入到海洋當中，并形成不同形狀的微塑料。

這些微塑料可以通過風力、河流、洋流等外力作用進行遠距離遷移，從而來到地球上的各個角落。在海洋中微塑料通常會存在于海水表面之下，主要呈現一種懸浮的狀態，人們把這種現象稱為“塑料湯”。

塑料替代離我們還有多遠

塑料污染已經讓海洋不堪重負，拯救海洋由此成為了全人類的共同呼聲。用可降解塑料替代傳統塑料無疑是一個具有戰略意義的路徑選擇。

可降解塑料并不是一個新概念，而是伴隨著“禁塑令”的推廣而應運而生的。但是，目前的可降解塑料大都是基于治理陸地白色污染而開發出來的，在土壤和堆肥中表現出良好的生物降解性能。

然而，由于海水的溫度很低，特異性的微生物種類和數量又都很少，不具備生物降解的條件，因此在海洋環境中單純依靠酶促水解反應來降解塑料是不可行的。

中國科學院物理化學研究所工程塑料研究中心根據海洋環境的特點，在國內率先開展了海“溶”材料的研發。

研發海“溶”塑料，需要先搞清楚海洋環境，然后才能選準突破口。與陸地環境相比，海洋環境的特點為富水、高鹽、高壓、低溫、流動、稀營養、少微生物。海“溶”塑料研發更應當借助高鹽復雜水體環境中的非酶促水解反應來進行降解。

那么，什么是非酶促水解過程呢？非酶促水解過程是一個不需要生物酶幫助的化學水解過程。這就需要在生物降解塑料（如聚酯體系）中引入相應的非酶水解基團，這樣才能賦予材料在海水中進行非酶水解的功能。

研究團隊把非酶水解過程與生物降解過程結合起來，通過分子設計，并經過反復試驗，成功實現了材料在海水中的快速降解。現在，他們研發的海“溶”塑料可以在數分鐘到幾百天內降解消失，最終分解為不會對環境產生危害的小分子。

未來，研究團隊還希望海“溶”塑料的降解模式能夠實現智能化。原來，海洋環境在不同的區域和時期是存在巨大差異的。要實現海“溶”塑料在可控的周期內完全降解，需要對其降解性能進行調控，從而滿足材料的使用性能和環境適應性。

遏制海洋塑料污染，需要全社會的共同努力。除了可降解塑料的研發之外，做好塑料廢棄物的回收和處理也是至關重要的。作為一個社會成員和消費者，應當盡量減少一次性塑料的使用，從而為海洋“減負”做一點貢獻！