这是三部分系列文章的第三篇，该系列文章探讨了我们对微塑料污染的范围和影响日益增长的理解。
去年冬天和今年春天，在伦敦周围的几个地点，研究人员像清点珊瑚礁中的物种一样，在街头追踪并计算他们遇到的废弃塑料水瓶的数量。
海洋生物学家希瑟·科尔德威说，他们的目的是看看一项新的倡议是否正在对铺在路面上的垃圾产生影响，这项新倡议旨在招募商家，让人们可以在这些商家用自来水重新装满空瓶。科尔德威负责监督这项研究。在过去15年中，英国瓶装水的用量翻了一番。值得注意的是，泰晤士河岸边堆满了塑料瓶，这些塑料瓶随着河水流向大海，逐渐分解成越来越小的碎片，用微塑料污染河流和海洋，微塑料会侵入食物链的各个层面。
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科学家们已经发现这些微小的降解塑料颗粒——以及合成织物脱落的纤维和化妆品中的微珠——潜伏在海洋、湖泊、土壤甚至空气中。从浮游生物到蚯蚓再到人类的生物都在食用它们，对动物和生态系统构成潜在的严重健康威胁。随着塑料产量呈指数级增长，这个问题预计只会愈演愈烈——从1950年每年仅200万公吨增加到今天的3亿多公吨，预计到2050年每年将达到330亿公吨。
在英国伦敦一个新的公共饮水机旁，一名男子正在重新装满塑料瓶。图片来源：杰克·泰勒 盖蒂图片社
研究这个问题的人说，为了控制微塑料问题，世界必须采取三个主要步骤。在短期内，社会需要大幅削减不必要的单次使用塑料制品，如水瓶、塑料购物袋、吸管和餐具。在中期，各国政府需要加强垃圾收集和回收系统，以防止垃圾在垃圾桶和垃圾填埋场之间泄漏到环境中，并提高回收率。从长远来看，科学家需要设计出将塑料分解成最基本单元的方法，这些基本单元可以重建为新的塑料或其他材料。“绝对没有单一的解决方案，”伦敦动物学会和国家地理学会研究员科尔德威说。
减少和回收
解决微塑料污染的一个有吸引力的、唾手可得的目标是饮料瓶、餐具和袋子，这些都被称为一次性塑料。由于它们是为了方便而不是必需而使用的，因此更容易做到不用它们，而且用于制造它们的聚合物是最常用的聚合物之一，也最容易在环境中发现。禁令正成为一种越来越流行的限制其使用的方式，有限的证据表明它们确实减少了碎片。但正如科尔德威和其他人指出的那样，实施禁令的政府需要考虑：这些措施是否具有成本效益；替代材料对环境的影响可能是什么；以及像瓶装水的情况那样，缺乏重新装满可重复使用瓶子的场所等障碍可能会如何阻碍禁令的有效性。
科尔德威自己发起的减少伦敦瓶装水使用量的运动名为#OneLess，该运动研究了在公共交通枢纽等最常用的地点设置补水亭的可能性。该小组还进行了调查，发现大多数居民更愿意从自来水龙头取水，但不愿意要求商店或餐馆免费续杯。旨在注册允许人们重新装满瓶子的企业的倡议旨在克服这种不情愿。科尔德威说，解决这些潜在的障碍对于改变人们的习惯至关重要。
在加拿大安大略省的一个回收设施中展示的回收产品。图片来源：詹姆斯·麦克唐纳 盖蒂图片社
减少一次性塑料将有助于环境，因为包装行业更广泛地说是塑料聚合物的最大用户。但塑料，包括一些在一次性包装中发现的相同聚合物，也用于建筑、电子产品和织物。后者是微纤维的来源，微纤维被证明是最普遍存在的微塑料污染形式之一。科学家们担心，关注一次性塑料会掩盖塑料周围更系统性的问题，而这些问题需要解决。“这是一个非常有用的第一步，”挪威科技大学的生态毒理学家马丁·瓦格纳说。“我担心的是，这将是全部。”
他的担忧是有道理的。在欧洲，只有30%的塑料被回收，而在美国，这一比例仅为可怜的9%。“我们的废物管理系统很好，但我们对它们的使用非常糟糕，”科尔德威说。现在，扩大美国等地的回收能力的需求变得迫在眉睫，因为自1992年以来进口了45%的用于回收的塑料废物的中国已经关闭了大门，使许多西方国家除了垃圾填埋场之外，别无他处可以运送他们丢弃的塑料。
一些专家说，改善回收的一个关键方面是设计更容易回收的产品。塑料通常通过将其粉碎、熔化并模制成新的塑料来回收。但是，为了提高产品的柔韧性或耐用性，或者只是为了增加颜色而添加的其他化学物质，使得回收变得困难，并降低了回收塑料的质量。“由于设计阶段的考虑不足或不当，我们正在将一些可能是我们最可回收的聚合物变成不可回收的，”普利茅斯大学的海洋生物学家理查德·汤普森说。作为潜在补救措施的一个例子，他引用了日本，日本所有用于塑料瓶的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）都是透明的。透明PET比添加颜色时更容易回收。“这是有可能做到的，”他说。
反思塑料和回收
限制塑料的使用并改善回收和废物系统将大大减少进入环境的塑料，但并非所有塑料都容易回收，而且一些塑料仍可能进入河流、土壤和海洋。从长远来看，一些科学家认为，改变材料本身的性质和回收方法可能是解决塑料问题的最终解决方案。“我们需要在方法上进行更根本性的改变，”瓦格纳说。
多年来，材料科学家一直在努力创造可生物降解的塑料。今天，标有可生物降解的塑料实际上只能在专门的设施中分解，这些设施将其加热到高温。“在水生环境中，在您家的后院堆肥堆中，它不会有任何变化，”纽约州立大学弗雷多尼亚分校的化学教授谢里·梅森说。
创造真正可生物降解的塑料存在着根本性的矛盾，因为一种会在湖泊或土壤中完全降解为碳、氧和其他元素的聚合物，作为包装来说不会特别有用，例如让食物在货架上保存数月。“我们想要什么与什么是现实之间存在一个核心问题，”伯明翰大学的化学家安德鲁·多夫说。汤普森认为，可生物降解的塑料可能需要仅限于短时间内需要然后丢弃的产品，例如体育场馆的汉堡包装纸或快餐店的餐具。
多夫和越来越多的材料科学家设想重塑我们与所有塑料的关系，是从物理回收塑料（通过研磨塑料）转向化学拆解塑料，以去除所有污染回收塑料的杂质。例如，这种方法将PET瓶分解成最基本的分子，分离出添加的化学物质，以提供重新制造原始聚合物的构建模块。这样，塑料将成为其自身的永久性原材料，就像玻璃和纸张一样（尽管后者是物理研磨的，而不仅仅是化学分解的）。“对于某些塑料，没有理由不能无限回收，”多夫说。“人们只是没有关注它。它一直没有被认为是重要的东西。”
对于那些无法分解成最基本分子的聚合物，多夫认为至少应该有可能将它们化学分解成其他小分子，这些小分子可以用于不同的目的，例如燃料或药品。理想情况下，科学家们会设计出不需要太多苛刻化合物且成本不太高的化学反应。这将赋予目前没有或几乎没有价值的塑料废物价值。目前，“焚烧或扔进垃圾填埋场要便宜得多，而这才是问题的核心，”瓦格纳说。
使废弃塑料有价值也可能为清理环境中已有的塑料废物提供动力。“如果我们能从廉价的塑料废物中创造出高价值的东西，那么就可能有一个经济论据来挖掘海洋中的这些废物，”多夫说。“我们离那一步还很远，但那是我们想要实现的目标。”
一些科学家已经开始研究清理一些微塑料废物的方法，这些废物可能在环境中残留至少数百年。清理工作很困难，因为塑料颗粒很小且性质各异，而且它们所嵌入的生态系统非常广阔。研究人员已经发现了可以分解某些类型塑料的酶和细菌，但他们需要弄清楚如何在不产生任何潜在负面副作用（如产生温室气体）的情况下部署这些酶和细菌。例如，荷兰瓦赫宁根大学和墨西哥南方边境学院的农业生态学家埃斯佩兰萨·韦尔塔·卢安加希望测试蚯蚓是否能够修复被焚烧垃圾产生的塑料污染的土壤，因为蚯蚓的肠道中含有吞噬塑料的细菌。
在这些方法正在开发的同时，切断塑料的流入是关键。现在需要采取可行的步骤。“底线，”汤普森说，“实际上是所有这些[污染]都是可以避免的。”