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华宇登陆地址_地球人抛弃的塑料垃圾,都去哪了

本文经微信民众号“星球科学谈论”授权转载,作者:云舞空城,视觉设计:陈随,图片编辑:谢禹涵。星球科学谈论,星球研究所旗下品牌,科学、探索、好奇。头图来自:pixabay


今年5月1日最先,最新制订的《北京市生涯垃圾管理条例》正式启用,严酷的垃圾分类行动将重新界说这座都市的街头巷尾。也许,类似去年上海市垃圾分类时的全网狂欢排场将再度泛起,不知又有若干类似于“你是什么垃圾”的段子被网友们制造出来。


垃圾是“被放错位置的资源”。厨余垃圾和剩饭剩菜等有机垃圾可以用来生产肥料或者沼气,金属、玻璃、塑料、废纸、布料、大木料、废轮胎等垃圾可以接纳,重新加工成产物。即即是看似无用的修建垃圾,人们也可以用填海造陆的方式让它施展一些余温。


在所有的垃圾中,有一大类垃圾异常特殊:合成高分子化合物,简称高聚物。它们是一大类相对纯粹的人类造物,是现代有机合成工业将许多简朴有机物组合而成的物质。人们凭据弹性、塑性等性能差异,又将这类物质划分为三种用途差别的质料:塑料、橡胶和合成纤维


只管在自然界也有许多自然的高分子有机物,如松香等由树木排泄的自然树脂,但它们的分子更轻、结构更简朴,通常作为工业合成塑料、橡胶和合成纤维的质料。换言之,经由人类有机合成工业制造的高聚物,在自然界中险些没有类似物质。


正是依附在自然界中的怪异性和在人类生涯中普遍的应用,高聚物制品具有十分稀奇的职位:一方面是在20世纪之前的天下里险些不存在,另一方面则是在20世纪50年代后泛起爆炸式增进,充斥在每个现代人的周围,这给了它们转变为人类文明纪念碑的机遇


它们将占领全球的每个角落,在地质历史中留下自己的印记,并最终转变为一种出人意料的物质。


但就像所有伟大的故事都有一个普通的开头一样,这趟专属于塑料/橡胶/合成纤维的华美变身之旅,也始于那辆早已默默消逝在巷口的垃圾车。


踏上旅程:塑料去哪儿?


由于近年来海内的垃圾分类着实不理想,塑料垃圾(本节所指的塑料垃圾不包括废旧轮胎)在脱离我们的视野后,通常仍与其他垃圾夹杂在一起,即即是北京也不破例。人们必须用机械和人工的方式举行分拣后,才气划分送往垃圾填埋场、焚烧站或接纳企业[1-2]。大都市尚且云云,欠发达区域的情形可想而知。


2009年至2013年,我国废塑料垃圾的接纳率为23%~29%(发改委算法,为废塑料接纳量/塑料总消费量)[3-4]。若是考虑到一些塑料制品的使用年限长,不会在短期内被人们甩掉,那么根据国际通行算法,这一数据将酿成41%~47%(国际通行算法,为废塑料接纳量/废塑料发生量)[4]


2009~2013年中海内地废塑料接纳率 | 以2013年为例,昔时我国消费塑料5879万吨,发生废塑料3292万吨,通过垃圾分类接纳了1366万吨废塑料,根据两种算法获得的废塑料接纳率,划分为1366/5879≈42%(国际通行),或1366/3292≈23%(发改委算法)。制图@陈随/星球科学谈论


但考虑到垃圾分类在中国照样一个新鲜事物,发达国家是否就做的更好呢?


在德国,2013年发生废塑料共计568万吨,其中有57%被焚烧,42%被分类接纳。乍一看,这个比例似乎与中国在一个水平(按国际标准盘算),但这内里也有一半以上作为“废塑料资源”出口到其他国家(如中国),真正自行处置加工的废塑料,只占到19%,其中仅有1%作为质料举行再行使[4]


在美国,2013年废塑料发生量为2300万吨,分类接纳了270万吨,毛接纳率占到10%左右。而凭据2012年数据,有215万吨分类好的废塑料出口到其他国家(其中出口中国169万吨,为历史峰值,占79%),本土加工行使废塑料的比例仅为2%[4]


若是要给“废塑料去哪儿了”找一个国家作谜底,那即是中国。2018年“洋垃圾”入口禁令之前,中国每年入口跨越700万吨塑料垃圾[5-6]。其中,绝大多数泉源于西欧发达国家。凭据联合国商品商业统计数据库,自1992年以来,中国一共接纳处置了1.06亿吨废塑料,占全球同期接纳废塑料总量的45.1%以上[7-8],为天下做出不可磨灭的孝敬。


中海内地入口废塑料的主要泉源 |  图源@文献【5】


由于多年为全天下处置废塑料,中国早已培养出一个胃口惊人的废塑料处置行业,对废塑料的现实接纳行使水平显著高于美国和欧盟[4]。2018年1月1日“洋垃圾”入口禁令生效之后,这个全球最大规模的废塑料处置行业竟泛起求过于供——2019年整年处置废塑料仅为1890万吨,分类接纳事情遇到的瓶颈,直接制约了废塑料处置的能力。


近年来我国废塑料加工量转变图 | 2018年后,我国废塑料加工行业泛起求过于供。制图@陈随/星球科学谈论,数据综合出自文献[4,7,9-10]


塑料接纳行使率在全球范围内偏低的另一面,自然是居高不下的焚烧率、填埋率和遗弃率。2019年,中国发生废塑料6300万吨,其中有7%遭到遗弃,32%被填埋在垃圾场——这意味着,有39%进入了自然界[9]


2019年中国废塑料的种种处置方式占比 | 填埋和遗弃的废塑料都进入自然界,占总量的39%。制图@陈随/星球科学谈论,数据引自文献[9]


有学者做过估算,从1950年至2015年,人类已经生产出共计83亿吨的塑料,其中有25亿吨仍然在人们的生涯中施展作用(好比每个人家里都市有的一些“祖传老电器”)有7亿吨被扔进焚化炉烧成一缕黑烟,通过接纳的方式重新进入人们生涯的废塑料仅有5亿吨,剩下的46亿吨则以填埋和遗弃的方式,流失在自然界的各个角落[11]


1950至2015年全球塑料的产量及塑料的运气 | 人类生产的所有塑料可达83亿吨,其中有49亿吨被遗弃/填埋到自然界。图源@Hannah Ritchie & Max Roser / Ourworldindata.org,文献[11-12]


5亿吨被接纳的塑料经由二次行使后,又会有相当一部分被遗弃或焚烧。于是,最终被焚烧的废塑推测达8亿吨,而遗弃或填埋的废塑推测达49亿吨——这意味着,人类生产的所有塑料制品,有近59%留在了自然界。


在现代,废塑料的处置情形仅比历史总体情形好一点:有55%的废塑料被遗弃或填埋,25%被焚烧,20%获得接纳行使[12]


1980年至2015年全球废塑料处置比例转变图 | 只管接纳和焚烧占比越来越大,但填埋和遗弃仍是现代最主要的废塑料处置方式。图源@Hannah Ritchie & Max Roser / Ourworldindata.org,文献[12]


就这样,由于人类自己的心不在焉和乱扔垃圾,性子稳固的塑料垃圾正在以一种出人意料的方式“占领”地球,将自己酿成这颗星球历史的一部分。


在时光的轻抚下,这些被人们甩掉在自然界的塑料垃圾将存在多久?


旅程中:塑料有多灾剖析?


全球海洋和陆地上的塑料污染早已不是新闻,至少49亿吨的塑料已经成为这颗星球的一部分,介入到地球所有的生态系统里。其中可降解塑料的比例能够忽略不计——由于即即是可降解塑料占全球产能25%的中国,2018年的生物降解塑料产量仅有65万吨,还不到中国昔时塑料产量的1%[13-14]。而其中可以完全降解的塑料,仅有不足10万吨。


对于已经普遍漫衍在自然界中的难降解塑料,它们大多被人类工程师有意设计成经久耐用的结构,剖析速率慢到怒不可遏。在海洋等环境中,塑料可以在紫外线、温度、水流、砂石和微生物的配合作用下,逐渐遭受物理损坏、化学剖析和生物降解作用。


塑料在海洋中的转变示意图 | “微塑料”是直径小于4.75mm的塑料颗粒,“纳米塑料”是直径小于0.1微米的塑料颗粒。图源@Cj Beegle-Krause/文献[15]


物理损坏,能将塑料破碎成大小不一的碎块,从大块塑料转变为小块塑料、微塑料甚至纳米塑料;化学剖析可以将塑料转变为其他物质,有助于它们破碎甚至消逝;生物降解对于塑料的最终消逝至关主要,总有一些新鲜的微生物以塑料为食物,它们或许是未来辅助人们处置塑料垃圾问题的要害之一。


塑料剖析所需要的时间也很主要。若是你关注环境话题,信赖一定通过差别途径领会到许多关于塑料剖析的时间数据,它们通常是数年到数百年不等,如下图所示。


常见塑料被完全生物降解所需的时间 | 只是,它的数据仍有较大商讨余地。图源@statista.com


但现实情形却是,塑料对于自然来说照样一种异常年轻的物质,类似上图的数据实在并不具有很大的参考价值,人们对于塑料在真实环境里的剖析速率还缺乏明确的熟悉。在仅有的一些研究中,人们只是将塑料样品外面厚度、直径的削减作为“剖析”的参考指标,强调一大块塑料的体积损失和质量损失,并未深究它到底酿成什么[16-18]


从废塑料残留质量的角度,有研究者效仿放射性物质的半衰期,建立起一个“质量半衰期”的塑料剖析速率观点,如下表所示[17]


差别材质和形态的塑料在差别环境中的质量半衰期 | 使用盘算机模拟得出,其中地表和海面具有紫外线和较大热量等有利于剖析的因素。“跨越2500年”示意在盘算中未观测到显著的降解,需要的时间可能很长。数据泉源@文献[17]


由此可见,差别塑料在差别的环境中有截然差别的保留时间。一个漂在海面的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)矿泉水瓶,可能两年半后就能在紫外线、微生物和海浪的配合作用下损失一半的质量。


漂浮在海面的塑料垃圾 | 海洋外面是塑料剖析很快的环境,类似图中右侧的水泡可能两年多就能损失过半。图源@NOAA


然则,一个埋在地下的HDPE(高密度聚乙烯)水管,可能需要5000年以上才气损失一半的质量。另有一些PS(聚苯乙烯)塑料制品,不清扫要数千甚至数万年后才气损失一半的质量。


一处实验塑料在地下剖析速率的微型垃圾填埋坑 | 最早的塑料是在30年前埋下的,但仍然保留完好,毫无剖析迹象,这是由于阻隔了阳光和高温,也没有海洋的海浪拍打和盐分作用,剖析速率很慢。图源@文献[19]


笼统地说,塑料可以在海面留存成百上千年,在土地里留存成千上万年,也不清扫数万年之久,这是现阶段人们对塑料留存时间的开端熟悉。更多的细节,好比沉积到深海沉积物中的微塑料会存续多长时间,现在照样未知数。而且质量的损失不等于化学意义上的完全剖析——它们也有可能只是碎成了微塑料,而且人们对微塑料留存在自然界时间更不领会。


虽然不是永恒,但对于人的寿命、国家的兴亡、王朝的更迭来说,胜似永恒。


但有没有一种可能,让塑料存续得更久?


还记得前文里的琥珀吗?现在已知最古老的琥珀,形成于3.2亿年的石炭纪[20]。琥珀由树木排泄的自然树脂形成,其有机质结构远比塑料简朴。然则,在适当的环境中,固态树脂却能在地层里保留数亿年,在经由一系列化学革新后,转变为琥珀,为人们打开一扇通往古代的大门。


塑料垃圾,在某种意义上会有着与自然树脂类似的运气,它们不会一直停留在海面或者地表一动不动,而是会逐渐住手运动,沉到泥沙中去,最后转变为地层中的物质。


这就为塑料转酿成人类文明的纪念碑,提供了可能性。


永恒的塑料:人类文明的纪念碑


塑料碎片已经实现了字面意义的“无处不在”:从天上的云中水滴到地下的石油钻井,从数千米高的高山之巅到几千米深的大海之渊,从赤道区域的偏远岛屿到南北极和高原的冰层,从马里亚纳海沟的深海动物到夏夜路边摊上的小海鲜,大大小小的塑料碎片漫衍在你我未曾注重的地方,甚至也漫衍在你我体内,为人类世地球送上最怪异的粉饰[21-30]


如前文所述,在差别的环境中,受塑料材质、紫外线强弱、温度崎岖、微生物种类多寡及流动是否活跃等因素影响,塑料在自然界的存续时间大为差别,短则数年数十年,长则数千数万年。但在一些地质历程的辅助下,塑料可能在地球上保留更久。


飘散到极地或者高山的微塑料,可能会比其他环境的微塑料保留得更好。当微塑料随着雨雪落到冰面上以后[30],它们会被逐渐冻结在冰里。冰层会停止大多数微生物的生命流动,也能逐渐阻隔氧气和紫外线,有利于塑料的保留。若是转变为冰川内的塑料,则能够在冰川的生命周期里一直保留——它可能是数十万至数千万年。


在陆地上,数十亿吨计的塑料被埋在地下的垃圾坑里,可以保留至少成千上万年。但地下垃圾场并非一成不变,它们可能被后世的人们意外挖出,可能发生滑坡,也可能被河流侵蚀。最后,一部分填埋塑料可能在一段时间后,重新归于江河湖海。


若是埋藏地址未遭损坏,配合上地表一直徐徐下沉,最终让含有塑料的砂土深埋地下转变为岩石,那么自然树脂转变为琥珀的历程也有可能泛起。这个历程可短可长,短则几十上百年,长则跨越数十万年。


在一些地质历程活跃的区域,一些塑料经由几十年已经与周围的砂粒粘为一体,成为学术意义上建立、但跨越人们平时熟悉的岩石,只不过此类岩石并不稳固,随后还会发生其他转变[31]


塑料保留在岩石中的实物证据 | 一些特殊情形下,泥沙在几十年间就可以发生胶结,转化为岩石,但它并不稳固,会继续发生其他转变。塑料的样品被圈出。这处海滩位于巴西南澳格兰德州。图源@文献[32]


就像自然树脂一样,纵然一些塑料已经保留在岩石中,它们也会发生庞大的化学转变,形成我们无法预知的容貌。也许它们会保留一点塑料的外观,也许会酿成碳化的颗粒,就像这片远古的树叶,曾经庞大的生命物质现在仅剩玄色的碳膜。


即便岩石里的塑料消逝,但它的形状可以继续存在,会有其他的矿物充填这个空间,酿成一个“带有形状信息的化石”,例如下图就是菊石的生物遗骸消逝后,黄铁矿充填在遗骸存在过的空间里,长出菊石的形状和精细结构。换言之,后世的某处砂岩地层里,或许可以发现一串(塑料)珍珠耳坠形状的“黄铁矿充填物”,也许可以将它命名为“黄铁矿化耳坠化石”,作为人类世的一种“手艺化石”,成为人类文明的纪念碑。


黄铁矿化的菊石化石 | 菊石是一种生涯在海洋的古生物,主要生存在中生代(距今2.5亿年~0.66亿年前)。这类金光闪闪的菊石化石很受收藏家的迎接。图源@fossilera.com


海底则是这颗星球上规模最大的微塑料埋藏地——垃圾填埋场里埋着的,主要是大块塑料。虽然海水里也漂浮着许多塑料,但微塑料最终会大部分沉到在幽深的海底(及湖底),与淤泥夹杂在一起[22,31]


海底是塑料的主要汇聚地 | 虽然海水中也悬浮着许多塑料,但他们最终也有很大一部分会沉降到海底。图源@grida.no


即即是地球上最深的马里亚纳海沟,也早在1998年就发现了塑料垃圾。近年来研究也进一步解释,此处的淤泥中存在数目惊人的微塑料[33-34]


1998年,深潜器在马里亚纳海沟10898米深处发现的一摊塑料垃圾 | 图源@JAMSTEC


总有一天,这些海底或湖底的淤泥,将会一如亿万年前的淤泥,酿成富含有机物的泥岩。微塑料也会借此机遇混进深海/深湖泥岩里,将旅途举行到底。它们的最终运气并不会与周围的生物残渣存在什么差别——都市遭受微生物降解、都市遭受氧化损坏、都市在高温高压的作用下释放出一些物质、都市残留下一些器械。这些释放出来的物质,被我们叫作石油和自然气[35]


阿拉斯加北坡中上三叠统Shublik组岩石露头 | 这些玄色的深水泥岩就是当地发生油气的烃源岩,也是页岩气的蕴藏地层。图源@文献[36]


殊途终将同归。


千百万年前甚至更古老时代的生物残骸,将石油和自然气馈赠给现代地球,人们将它们加工成塑料;千百万年以后,保留在地层里的塑料将有可能重新转变为石油或自然气,完成一个精彩的超级循环[19,37-38]


在实验室里,人们早已可以行使特定的催化剂,在高温高压条件下,使塑料剖析成简朴的烃类,生产出柴油、汽油甚至更简朴的甲烷、乙烯[39-43]。,类似的历程一样可以在自然环境中泛起,只是需要的时间十分漫长。


将塑料转化为燃料油 | 只需要一些催化剂,特定的温度和压力条件,就能将废塑料重新转化为烃类物质,如汽油和柴油。图源@北卡罗来纳大学威尔明顿分校。文献[44]


也许,数百万年或数千万年后,这颗星球上的石油资源里,会有一部分泉源于今日人类排放到大自然里的数十亿吨塑料,和未来将会继续排放的N亿吨塑料。


而只有到了那时,塑料的旅程才算真正竣事。


源于石油,归于石油,这是专属于塑料垃圾的最终旅程。而在这个旅程里,它也留下了一些“手艺化石”,作为纪录人类文明的永恒纪念碑。


Plastiglomerate,一种现代形成的全新岩石 | 这个单词泉源于塑料(plastic)和砾岩(conglomerate),用来形貌在自然火场中融化的塑料将一些砂石、贝壳或其他生物硬体,及其他人造物质粘合起来的产物,也许可以翻译为“塑化砾岩”。它质地对照坚硬,也许可以作为“手艺化石”,在自然界里存在良久。图源@文献[45]


该若何评价塑料的最终旅程,和它给人们留下的文明丰碑?


从石油到塑料,人类的工业文明将自然造物转变为工业造物,创造出一种自然界未曾拥有的物质形态,创造出昔人未曾享有的便捷质料和便利生涯。这是塑料旅程的前半段,绚烂而且荣耀。


从塑料原质推测微塑料垃圾,人类的无序流动为天下加入了一种新的物质,却没有很好地处置它们,使之散布全球,成为“人类世地球”的一部分,保留在这个时代形成的地质纪录里,默默纪录下人类流动结果。它们就像一座座丰碑,定格下这个时代的剪影。这是塑料旅程的后半段,苍白而且缄默。


从微塑推测地层中的涣散高分子有机质,再到未来将要形成的石油和自然气,自然的伟力终将接手一切,用漫长的时光来消弭人类无序流动引发的种种结果。这是塑料旅程的终点,波澜不惊,但却也有几分精彩的回味。


这样的旅程应该对人们有所启示。增添可降解塑料的产能、增添塑料无害化剖析途径的研究、增添废塑料制油的产能、增添塑料接纳行使的气力,都是人们应该从中学到的器械。


但人改变自己的意识和行为同样需要一个历程。若是一定要在现在找出一个第一步,严酷的垃圾分类措施,或许是改变未来的一个小小起点。


最后,是时刻问自己一声了:


家里的分类垃圾桶,都准备好了吗?


本文参考文献:

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