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塑料面面观(二)| 塑料颗粒逃脱术

编者按:
1902年,奥地利科学家马克斯•舒施尼在实验室中发明了塑料袋,而一百年后的2002年,英国《卫报》却将塑料袋评为“人类史上最糟糕的发明”。时至今日,世界各国陆续对塑料制品采取限制性的政策。塑料制品不仅存在于我们生活的方方面面,其生产过程中的塑料颗粒泄露也存在于整个供应链中,并对地球的海洋、土壤等环境带来影响。
塑料污染其实是一个系统问题,从石油开采、塑料生产、回收利用、末端处置到最终焚烧,全生命周期都需要减量,这就需要有政策做系统规划,要有企业做减量行动,有投资者做更有责任的投资,也要有公众的行动。基于此,绿石环境保护中心推出减塑科普专题#塑料面面观#,从我国政策、环境、治理等多个方面进行阐述。目前已经推出第一篇《减塑政策简史》,下面是第二篇《塑料颗粒逃脱术》:
现在,我们都知道,塑料已经无处不在。塑料污染对人类健康、生态系统多样性、气候变化等方面造成的影响日趋严重,而且,由于塑料具有生物富集和降解难的属性,造成的影响或将更长久。
其实,塑料污染主要来源食品包装、泡沫塑料填充包装、快餐盒等,并对海洋生物、土壤环境等造成影响,大多数人都不会陌生,但对塑料颗粒污染这一具体问题却知之甚少。
我们在本系列第一篇#减塑政策简史#中已经提及微塑料的概念,而塑料颗粒一般是指小扁豆大小的塑料块。塑料颗粒主要包括初生塑料颗粒次生塑料颗粒。次生塑料颗粒是我们平时使用的塑料制品经过长时间的风吹日晒或者破碎,经过物理、化学等方式分解产生。
而初生塑料颗粒,是构成世上现有的几乎所有塑料制品的基本单位,它们主要从石油、天然气等当中炼化而来,熔化加入增塑剂、稳定剂、润滑剂等添加剂后,就能制作成塑料制品。本文所提的塑料颗粒主要是指这部分“初生”的塑料颗粒。
作为全球塑料行业的原料,塑料颗粒被运往世界各地,因此,塑料颗粒也是微塑料污染的一个重要来源,但在塑料污染争论中,它们在很大程度上却被忽视了。据估计,全球每年会由于生产塑料产品而向环境中流失23万吨塑料颗粒——这相当于10万亿个塑料颗粒,或相当于大约150亿个塑料瓶。
* 根据2016年Eunomia的《海洋环境中的塑料》(www.Eunomia.co.uk/reports-tools/Plastics-in-the-Marine-Environment/)进行的流失估计;计算时假设每个塑料瓶平均由1000个颗粒组成,每吨原料平均由5000万个颗粒组成。
那么,塑料颗粒是如何逃脱企业、车间等环境进入我们人类本身、野生动物和地球生态系统的?
一、塑料颗粒如何逃脱?
现阶段,我们使用的塑料制品几乎都是由塑料颗粒变化而来,塑料颗粒贯穿整个塑料产业链。在整个塑料制品产业链中,全球很多企业都会参与其中,诸如塑料产业链的上游原料供应商大型石化企业、塑料产业链的中游塑料制品企业以及塑料产业链的下游塑料回收处置企业等。
在生产塑料制品的过程中,存在着企业对塑料颗粒污染的认知不足、管理缺乏、亦或是车间员工面对塑料颗粒泄露的不当的处理,塑料颗粒都有可能流失到环境中,也就意味着在塑料颗粒可以从产业链上的所有阶段“逃脱”。

▲图为绿石编译自报告《Stemming the tide: putting an end to plastic pellet pollution》,点击查看大图

首先是生产期间。从塑料产业链的上中游来说,塑料颗粒主要是从石油、天然气等当中炼化出来,一经生产出来,通常就会被运送到塑料产业链上的中游塑料制品企业。不同于上游生产塑料颗粒阶段的大型石化企业,塑料制品的企业更多的是中小型公司。根据企查查2021年年底的数据显示,我国现存塑料制品相关企业400.86万家,超过400万家。
在这个阶段,塑料颗粒会以多种方式泄露。在存储的期间,塑料制品企业会将大量塑料颗粒储存露天袋子或大型筒仓里面,袋子或筒仓维护不善进而受损导致塑料颗粒溢出;掉落在地板上的塑料颗粒如果处理不当会被冲洗或扫入下水道和水路中;在搬运的期间,塑料制品企业员工从卡车或筒仓上将塑料颗粒装卸到工厂储存区域时发生流失。
此外,在塑料制品制作的生产流水线上,如果工艺和设备管理不善,就会导致塑料颗粒流失。例如,注塑成型需要操作人员将大量的塑料颗粒转移到用于加热、熔化这些塑料颗粒并将熔化的液体聚合物注射到不同形状模具的机器中。
从塑料产业链的下游来说,在塑料制品使用或回收阶段也会存在塑料颗粒流失。一方面,人类的使用过程中会存在破损、分化进入到环境中,另一方面,在回收利用的过程中,也是一套工艺流程。塑料制品回收经过处理后,通常会被重新制作成颗粒(通常以薄片的形式),然后重新进入产业链,供进一步制造循环使用,因此,也会像初加工塑料颗粒一样,具有溢出和流失危险。
其次在运输期间。如果采用陆路运输,一般会使用卡车或者火车来运输。使用卡车运输时,特别在人工和机械搬运过程中,用来包装塑料颗粒的薄膜袋很容易被撕破或刺破,而且,如果储存条件差,这些薄膜袋也有损坏的危险,从而导致塑料颗粒出现流失。而在使用铁路运输时,通常情况下,塑料颗粒是从铁路货运车的顶部将松散塑料颗粒装到铁路漏斗车中的,其阀门和连接点通常会漏出塑料颗粒,导致塑料颗粒不断地流失到环境中。
当然,如果采用海上运输也不能幸免。在2016年发布的一项关于港口塑料颗粒堆积的报告中,海洋环境保护科学问题专家组(GESAMP)表示,航运业被视为是造成微塑料污染的一个重要来源,造成污染的原因包括货物装卸不当、日常清洁作业(如清洁船体和集装箱)和意外泄漏。
值得一提的是,除了陆路、海运过程中的管理不当造成的塑料颗粒的流失,近年来,由于海运灾难,也给世界各地带来了严重的海上塑料颗粒污染事件。比如,2021年5月发生的“X-Press Pearl”货船灾难中,1600多吨塑料颗粒流入斯里兰卡周围的海洋中,引发主流群体开始关注塑料颗粒对海洋的污染问题。斯里兰卡环境正义中心执行主任Flemantha Withanage在发生此次溢出事件后接受《卫报》采访时表示:“在未来几年里,污染不仅会影响海洋生物和人类健康,还会影响旅游业和生计”。
二、塑料颗粒影响几何?  

就像人类看病时有急诊病例和慢性病一样,塑料颗粒污染既是一个慢性问题,同时又是一个急性问题。一方面,塑料颗粒处理、运输和制造等各个阶段存在着小规模的持续性的“慢性”溢出或流失;另一方面,在塑料颗粒运输期间,也存在着卡车发生车祸、货船发生灾难这种“急性”流失。

据估计,每年全球有1000万公吨微塑料通过各种机制扩散到了大气中:浪花、车辆从道路上向空气中喷洒含塑料的雨水以及农业实践。

英国《自然·通讯》杂志2020年发布的报告显示,欧洲科学家就道路交通产生的塑料颗粒污染,在全世界范围内的大气传播进行了建模研究,发现这些塑料微粒被输运到了遥远的区域,包括北极。报告估计,每年有52000吨塑料微粒最后落到了海洋里。更惊人的是,道路塑料微粒排放的14%(每年20000吨)落到了遥远的冰雪覆盖的地区。

2021年3月,国内核心科技学术期刊《土壤学报》上发表的一篇论文《农田中的(微)塑料污染:来源、迁移、环境生态效应及防治措施》显示,来自清华大学环境学院、斯坦福大学土木与环境工程系与浙江清华长三角研究院生态环境研究所,浙江省水质科学与技术重点实验室的调查显示,微塑料通过多种途径包括农业地膜、农村垃圾、污水灌溉、污泥、堆肥、空气转播等污染农田。塑料制品尤其是农用地膜的大量使用和低回收率导致塑料垃圾在农田中的大量残留,塑料垃圾在紫外辐射、风化和微生物降解等环境因素作用下产生大量的微塑料,是农田中微塑料的主要来源之一。

土壤中微塑料的来源和迁移

▲图来源:《农田中的(微)塑料污染:来源、迁移、环境生态效应及防治措施》,点击查看大图

因微塑料进入土壤后会继续迁移转化。截留在壤中的微塑料,在外界因素扰动下也会发生纵向和横向甚至跨区域的迁移,老化、碎化甚至生物降解。微塑料的生态影响是综合性、多层次的,主要表现在改变土壤理化性质、微生物群落、土壤动植物生长,以及进入食物链、可能对人体健康不利等方面。

▲图为绿石编译自报告《Stemming the tide: putting an end to plastic pellet pollution》,点击查看大图

塑料颗粒也是造成野生生物和生态系统微塑料问题的一个重要因素。比如在海洋运输期间流失的塑料颗粒,不仅影响海洋周边摊余的环境美观程度,而且这些塑料颗粒还会被海洋生物误以为是食物而吃掉,填满了海洋生物的胃,最终导致这些海洋生物死亡。
根据《科学报告》发表的一项研究显示,澳大利亚联邦科学与工业研究组织的Britta Denise Hardesty及其同事检视了246只海龟的尸检数据以及来自搁浅数据库的706条尸检记录,发现幼龟比成龟摄入了更多的塑料,而且海龟消化道中的塑料含量因死亡原因而异;因不明原因死亡的海龟摄入的塑料最少,其次是因非塑料相关原因(如船只撞击和溺水)而死亡的,而那些因摄入塑料而死亡的海龟摄入的塑料量最高。摄入塑料的数量在1到329件之间,质量最高达10.41克。

微塑料,已经不仅存在于土壤、海洋,存在于空气和食物中,甚至存在于人类的血液和器官里。今年3月,发表在环境科学领域权威期刊《环境国际》(Environment International)上的一项研究中,来自荷兰阿姆斯特丹自由大学领导的研究团队首次在人类血液中发现了微塑料。

今年4月,在一篇发表在环境科学领域顶刊《Science of the Total Environment》上的研究论文显示,来自英国赫尔大学领导的研究团队首次在活人的肺部深处发现了微塑料。

而此前一项发表在环境科学领域顶刊《Environmental Science & Technology》上的研究显示,来自南京大学环境学院污染控制与资源化利用国家重点实验室的研究团队调查了来自中国11个省市参与者的粪便样本,发现经常喝瓶装水、吃外卖食品以及工作性质为粉尘暴露的参与者,其粪便中的微塑料更多。此外,体内微塑料含量的升高还可能会加剧肠道炎症

目前,针对塑料颗粒污染的研究成果逐渐增多,人类推动塑料污染的决心也在持续增进。

今年3月,第五届联合国环境大会续会通过了《终止塑料污染决议(草案)》(以下简称《决议》),该决议旨在推动全球治理塑料污染,是自《巴黎协定》以来最重要的国际多边环境决议。决议指出,建立一个政府间谈判委员会,到2024年达成一项具有国际法律约束力的协议,涉及塑料制品的整个生命周期,包括其生产、设计、回收和处理等。

换句话说,全球塑料制品产业链上的参与者,都需要加入到塑料污染治理行动中了。

参考资料
【1】中国塑料可持续发展展览会举办!企查查数据:我国现存塑料制品企业超400万家,新京报,2021年11月10日【2】道路交通塑料微粒随风污染全球,每年52000吨落入海洋,科技日报,2020年7月15日

【3】联合国环境大会续会通过终止塑料污染的决议,新华网,2022年3月3日

【4】人体肺部和血液中发现“微塑料”!它是如何渗透进身体的?有何危害?,21世纪经济报道,2022年4月9日

【5】Stemming the tide: putting an end to plastic pellet pollution,fauna&flora,2022