无处可逃 － 海洋中的塑料

坐过绿皮火车的人可能都有这个记忆－每当列车临近城镇的时候总会有各色各样的塑料袋挂在铁道两旁的树枝上像万国旗一样随风招展，这个图景在北方冬天光秃秃的原野上显得尤为刺眼。现在火车大多改成了封闭的高铁和动车，所以这种现象比前些年改观了不少。然而，随着社会的发展和对方便性要求的提高及新产品的需求，塑料依旧如水银泄地般更加无孔不入地渗透到我们生活的方方面面。

由于可以代替塑料之前传统上使用的木材、金属和玻璃等材料，开发新的功能塑料在新材料研究上一直是前沿课题。从全球来看，在2014年全球塑料产量已经达到3.11亿吨，而中国在当年占了全球产量的四分之一。由于劳动力便宜和逐年提升的产品质量，中国出口的塑料在全球占的比重还在继续上升。不过，人类作为一个整体，一直延续着一个“喜新厌旧”的传统，对含有塑料和其他各种材料的各种产品在用旧或者用坏后后总是一扔了之。可以说现代人们扔的每一件垃圾里都有塑料－因为至少有一层塑料袋包在外边，但是最终这些塑料去了哪里很多人并不知道。对于有垃圾焚化场的地方，塑料可以被烧成二氧化碳一排了之，尽管好像人们能忍受垃圾围城也不愿意焚化厂建在自己家旁边，这其中二次污染控制显然还存在问题，但人们的观念恐怕也得更新了，不然等到垃圾把自己堆到无处下脚的地步，难道要像电影《WALL•E》里的人们那样躲到天上去？而对于用填埋法处理垃圾，对真正地大物博的加拿大和米国还能继续一些年，但对于寸土寸金和可用耕地持续不断受到侵蚀的中国，实在看不出哪怕是短时间也称得上可持续发展的任何迹象。至于某些大城市倾倒垃圾去周边地区，除了地方相关单位决策者的道德观出了问题和执行者的见钱眼开外，拉回去恐怕可能性不大，人们能做到的顶多就是多问候问候这些人的先人们至若干代而已。

你也许会想，塑料是怎么进入海洋呢，我不就是昨天往垃圾堆里贡献过一袋而已？其实如果要把这个看似简单的问题搞得一清二楚还真不是件容易事。至今业界公认的塑料进入海洋的途径无非是河流传送（包括农田里过多的化肥）、沿岸城市废水和暴雨后雨水的排放、极端天气（例如风暴）吹入以及来自海洋船只和钻井平台的有意无意的丢掉的或者有用的塑料做成的工具或者没用的废物，尽管这后者在1988年就被世界航运组织禁止了，但是比方说一条大鱼拖走一条渔网，或者风暴打翻一条船或者仅仅吹落一些船上用的固定不牢的例如塑料椅子，而这些东西都会给海洋中漂浮或者沉下去的塑料贡献一份“力量”。

据2015年的一项估计，2010年全球海洋接收了大约480到1270万吨的塑料（当年全球产量2.75亿吨）。 据米国大气海洋管理局估算，海洋中来自于陆地的塑料大约占了全部塑料的80%。但是如果看不同来源的数据，这个数字一般都有些差别。然而，所有的这些仅仅是估算而已，在塑料来源尚没彻底搞清楚的今天，这些数字只能告诉我们这个问题大概有多大。

很多人可能都听说过太平洋或大西洋中心的主要由塑料构成的“垃圾堆”（Great Pacific／Atlanticgarbage patch）。听起来像垃圾堆的其实并不是像想象中那样在海中垃圾堆成了山，其实如果不注意的话，人仅仅站在船上驶过这些垃圾堆是看不到海面上垃圾存在的，因为绝大部分塑料及塑料碎片都漂在水面以下。这些垃圾堆大约30多年前首先在北太平洋被发现，但这些垃圾堆的尺寸估算和以上所说全球海洋接收量的估算一样不靠谱，从米国德克萨斯州大小（69.6万平方公里，略小于中国的青海省（72.1万平方公里）到1500万平方公里（8%的太平洋面积），中间可以相差20多倍，这的确是个和德州一样大小的令人头疼问题（Texas size headache）。这个问题的出现的很大一个原因就是这些塑料或者残片在海洋上层并不是均匀分布的，而且海表面的水也在由于洋流的作用不断移动，所以哪怕是知道确切的坐标，在某个地方采集到样品后过上哪怕只有一天再回去看这团水就不知跑多远去了，而里面的塑料含量可能和前一天比就有天壤之别，和古人说过的“刻舟求剑”是类似的道理。

无论如何，人们公认的塑料含量很高的海域主要分布在海洋中心的涡旋（gyre）地带。这些涡旋是由于地球自转和风的作用形成的大洋尺度的海表面的洋流，北半球顺时针，南半球逆时针。拿一盆水上面撒上一些碎草叶或者碎纸片，用手搅动水面使之旋转起来，然后把手抽回来你就会看见那些碎的漂浮物慢慢集中到这盆水的中央去，因为那里相对来讲水流更平缓一些。同样，如果不是发洪水的话，河边的人可能会注意到漂浮的垃圾倾向于集中在岸边水流平缓的地方。塑料在海洋中心垃圾堆的汇集和这些是一个道理。

看过宣传海洋环境纪录片的人可能都看过这样一类悲惨照片，海滩上一只死鸟腐烂后原来是消化道的地方露出来的却是花花绿绿的塑料。而飘在水中的塑料袋或者把易拉罐串在一起的塑料包装则很容易被海龟们认为是水母，这后者是其饮食中的重要组成部分。所以在这些海洋生物把这些本来不能吃的东西吃下肚却又没办法排泄出来的情况下，饿死就成了唯一的解脱，和大饥荒年代吃观音土撑（饿）死的民众一样。前不久米国佛罗里达有一家啤酒厂（Saltwater Brewery）用酿酒用的大麦剩下的下脚料做成了一种可以吃的易拉罐包装，在自我宣称保护环境的口号下，也算是抓住了不错的商机，至少环保主义者怕是会多多捧场的。

一般我们生活中用的塑料在海洋环境里待的时间会非常长。据估计，一般聚乙烯做的塑料袋需要20年分解，聚对苯二甲酸乙二酯做的塑料瓶大约450年，尼龙做的的渔网要600年。但是塑料分解并不意味着一了百了，除了变成上文提到的小于1厘米占海洋中的塑料的绝大多数塑料碎片外，塑料降解会释放一些高分子聚合物的单体和一类叫做增塑剂的化合物，后者是让塑料产品在生产过程中更容易加工。做成产品的塑料本身可能没毒，但是小分子的单体往往是有毒或者有害的。例如在2009年就有研究表明聚苯乙烯（做泡沫塑料、光盘盒的材料）会在30摄氏度的海水中分解，释放一种苯乙烯的三体和双酚A（BPA）。BPA在硬质婴儿奶瓶、普通塑料水瓶／杯和易拉罐内衬材料曾被广泛应用。大约十年前有研究证明BPA起到类似雌激素的作用，促进哺乳动物性早熟，这项发现导致2012年米国FDA全面禁止含BPA的餐用产品，以至于后来市面上的出现的塑料制品都要强调不含BPA。然而最近几年的研究结果表明BPA替代品的健康危害似乎一点都不比BPA小，而且学界还在持续辩论BPA本身究竟对人体危害有多大，不过这是题外话了。另一方面，聚苯乙烯降解的苯乙烯的单体有致癌作用，这倒是公认的。

牙膏里含有一种添加令人有牙碜口感的材料帮助清洁牙垢，曾几何时这些材料统统是用的二氧化硅，硅藻土做的（和沙子的主要化学成分一样），而旧时代的牙粉主要成分就是它，阿里巴巴上现在也还有卖。不过现代西方日化巨头（例如保洁、佳洁士）多年来用的是一种工业上很容易生产替代品（聚乙烯或者聚苯乙烯）做成的所谓“微珠”（microbeads），商用微珠一般直径在10微米到1毫米之间，不过工业原材料微珠尺寸最大可以到5毫米。很多爱美的男士女士们用的所谓磨砂洗面奶也都含有这种物质。这些微珠从家家户户的下水道汇集到城市废水处理系统，然而很多传统的废水处理系统没办法截留这些微珠，只有专门设计的新的处理系统据说能截住98%左右。所以，最终的结果是绝大部分和人脸亲近过的微珠就被冲到了河流里，然后相当一部分最终进入全人类的下水道－海洋里。

前面说过了聚苯乙烯的潜在毒性，而微珠中用的聚乙烯本身公认没有毒，和超市里食品用的包装袋成分一样。然而由于相当大的比表面（面积和体积的比值），无论是什么成分，这些微珠（及上文中的其他塑料残片）在进入水环境中会吸附水中的农药和其他有机污染物（例如多环芳烃，一类强致癌物），就像活性炭能吸附空气中的异味和毒素（如果做成猪嘴一样的防毒面具）以及水中的污染物一样（如果放到滤水器的滤芯里）。小鱼和其它滤食性的动物（比如人类喜欢吃的贝类）就会把这些微珠吞到肚子里。一方面微珠吸附的有毒污染物可能通过食物链不断富集到大鱼最后被人抓住吃掉并进入人体，另一方面2015年底已经有研究证明微珠可以阻碍贝类的生殖和发育。贝类一直被认为是很重要“生态工程师”，因为它们可以有效过滤海水消化吸收里面的有机物质。如果近海的贝类种群崩溃，对生态的影响可想而知。有鉴于这些危害的存在，米国国会于2015年通过了一项《无微珠水法案》(Microbead-FreeWaters Act)，规定日化用品厂商在2017年7月1日后全面停止使用微珠。加拿大在这方面其实还先行了一步，在今年六月底就已经把微珠归类于有毒物质。

就像人类即使在高空气污染的地区面对雾霾没办法选择不呼吸一样，海洋生物在这日渐变浓的“塑料汤”（plastic soup）里同样无处可逃。因为没办法像有辨别力的人类一样选择性地挑选食物，它们只能随机选择怎么死，或者被大块塑料由于不得消化而撑死，或者吞入塑料碎片或微珠慢性中毒而死或者不能产生后代而最终灭绝。如果人类不采取有效措施去截流回收，有估计认为到2025年海洋会收到十倍于当时的塑料垃圾， 而到了2050年海洋里的塑料会变得比鱼还多。

在近岸养殖和远洋渔业逐渐发达的今天，人类在不断向海洋索取食物。然而没人知道这些经受了塑料汤洗礼的各类海洋生物最终带会给人类多少我们自己排放的各种污染物。

免责声明：

海洋的塑料污染问题并不是笔者自己的工作领域，如有错误疏漏欢迎指正。唯一一次和海洋里的塑料间接打交道是在2013年夏天，当时曾经让一位学生帮助过一位新来的同事在北墨西哥湾用浮游生物拖网采了十来瓶黏糊糊臭烘烘的悬浮物用作密西西比河向近海传输塑料的研究，自然这其中大部分还是生物的遗体。结果这些样品在笔者的实验室冰箱里冻了两年多这位同事才施施然过来取走。化学分析手段在鉴别环境中的塑料污染物方面实在有限。就跟把从夏商到明清的文物打碎混在一起让人告知来源一样，不同来源的塑料在经历不同的途径和时间最终跑到海里，原来保留的很多化学特征可能都发生了改变。所以减少污染要求全人类的刻不容缓的共同努力，不然等到分析手段进步能马上告诉我们一桶海水里的塑料都从哪里来的话，海里恐怕已经到处都是塑料在漂了。到时候可能唯一的解决办法是打造一款WALL•F，太阳能驱动，去满世界过滤海水打包这无处不在的塑料。

登录科学网才看到已经有对这个话题同样感兴趣的网友早一步写下了微塑料污染的博文，不由得哑然失笑。不过，这篇还是留在这里充数吧。