《科学》杂志刊文：塑料污染治理是科学问题，更是现实问题

导语：《科学》杂志在其2021年7月2日一期中专门开辟了一个特别专题介绍塑料的环境污染问题，专题名为“塑料：我们的两难处境”，里面包含了四篇综述、两篇观点、两篇新闻特写、一篇政策讨论和一篇研究报道，这种密集报道在《科学》杂志是不常见的，它足以反映出塑料问题的重要性和社会关注度。

一个好消息：数据的重要性

在这些文章中，最引人注意的是在107页题为“消失的海洋塑料沉积：随河而逝(The Missing Ocean Plastic Sink:Gone with the Rivers）”。看完此文，读者会长出一口气，告诉自己，这是一个好消息，到2050年，海洋中的塑料总量不会比鱼多了。

众所周知，对于塑料污染的这一波的严重关注来源于《科学》杂志在2015年2月13日的一篇发文，在这篇题为“从陆地到海洋的塑料废弃物(Plastic waste inputs from land into the ocean)”的文章中，作者Jambeck根据其所掌握的数据和一些假设推断得出结论，每年有4.8到12.7百万吨的塑料废料进入海洋。这就是以后普遍认为的每年有8百万吨废塑料入海的源头所在。基于这个论断，艾伦麦克阿瑟基金会在其2016年的《新塑料经济》报告中首次提出了如果按现有经济模式不对塑料废弃进行更好的管理，到2050年海洋中塑料的总重量将超过鱼类。这个重磅信息炸开了一般民众想象力的局限，海洋是鱼类的家园，塑料如果有一天在海洋里比鱼类都多，那将是一个多么可怕的世界！与此同时大量海龟被塑料缠绕、死亡海鸟胃里满是塑料残片以及第三世界国家河流充斥塑料垃圾，而一些孩童在里面游泳嬉戏的照片、视频开始不断出现，刺激着公众的视觉神经，大家开始真正将塑料的污染危害和自己联系起来，意识到了它的严重性，甚至“恨”乌及屋，把对塑料污染的负面印象扩展到了对整个塑料的反对。

然而这种塑料年入海量8百万吨的结论在学术界是一直面临一个挑战的，它和另一个人类观察的事实不匹配，那就是在海洋中人类观察到的漂浮塑料每年新增只有在几万到几十万吨的规模，比上述的塑料入海的百万级规模小1-2个数量级，而绝大部分入海塑料的密度，尤其是堆积密度是小于海水密度的，也就是说从物理性能角度这些海洋塑料都应该漂浮在海面上被人们观察到。为了解释这种逻辑上的不一致，科学界提出了一些叫做“塑料沉降（plastic sink)”的假说来解释这些消失的应该漂浮的塑料，如海洋生物附着，洋流力，塑料微塑料化等等理论，但是还是无法完全自圆其说，如在塑料消失的时间长短上。当然上述这些研究假说都是有意义的科学探索，它们都是试图来解释塑料年入海8百万吨的正确性。

德国科学家Weiss和Ludwig等人在发表于这期《科学》的研究报告中提出了另一种颠覆性的观点，他们认为2015年那篇《科学》文章的假设和计算存在很多问题，在那里塑料的实际入海量被人为地过高估计了。Weiss和Ludwig根据一些新的微塑料数据和深入的统计分析方法提出废塑料的入海量被高估了2-3个数量级，也就是说人们没有发现那么多海洋漂浮塑料不是因为大部分入海塑料都沉入海底了，而是因为根本就没有那么多塑料流入海洋。这个报告和国内一些单位关于中国几条大河带入海洋的塑料量远远低于国际上估算量的认识是一致的。国际上认为90%以上的海洋塑料主要由全球的10条河流带入，其中八条在亚洲，4条在中国，它们是长江、黄河、海河和珠江，排名分别是1、3、4和7,其中仅长江一条河的塑料入海量就有1.5百万吨，这显然是和国内的统计数据有非常大（数量级）的差别的。

这里抛开每年到底有多少废塑料入海的科学问题不谈，我们要提出的一个问题是废弃塑料的数据及其真实性是多么的重要。如果一个塑料污染治理和塑料循环经济的方针政策是建立在不确切的数据基础上，如果社会的认知不是来源于科学家经过反复推敲证实的事实或理论，如果人们的热情和解决问题的努力不是建立在问题真实性的基础上，那么我们能期待什么良好的结果呢？公益组织在发挥他们擅长的宣传能力之前，是不是要在数据的解释和逻辑推理上更慎重一些呢？公众在接受一些塑料危害宣传的时候是不是也应该兼听则明？

塑料的危害：潜在和真实，分清主次还是胡子眉毛一把抓

无论塑料入海的量是多少（这需要建立良好的废塑料入海跟踪统计方法），废塑料的年产生量大大超过了它的处理和再利用的量,这是个不争的事实，大量的塑料泄露到环境中，在陆地、海洋、空气或食物链中。当一种材料的环境泄露超过它的可逆清理能力时，它就成为了Macleod等人在此《科学》专题中提出的“难可逆污染（poorly reversible pollution)”。

塑料污染会带来一系列的或大或小、或真实或潜在，或眼前或遥远的危害，Macleod等人在文中指出它们包括：

1）对碳循环和食物链营养循环带来变化；

2）对土壤、沉积和水等生态系统生存环境带来变化；

3）对濒危物种或关键物种的生物危害；

4）（生物）毒性；

5）社会危害。

从数量上看，Stubbins等人在题为“地球体系中的塑料（Plastics in the Earth system)”文中引述了如下几个数据可作比较：到2015年，人类生产的塑料含有69亿吨的碳原子，其中22亿吨碳原子存在于仍在使用的塑料里，6亿吨的碳经焚烧排放了（其中2015年塑料的焚烧排放量是7千万吨，只占当年人类焚烧化石燃料产生碳排的不到1%），其它进入了自然（填埋和泄露）；相比较，人类自身总碳原子量是6千万吨，地球上所有动物碳原子总量是20亿吨；土壤中总的有机碳是1.5-2.4万亿吨，海洋中有机碳是约7千亿吨。当然这些数据的正确性和准确性需要多方印证，但从半定量角度我们可以看到：

a）塑料含的碳和地球上总的碳量相比是一个很小的量；

b）当前塑料焚烧所产生的碳排只占燃烧化石燃料碳排的<1%；

C）人类生产的塑料碳总量已经是全球动物碳总量的3倍以上了，这不是一个小数目。

这么多的塑料进入了自然，它们不可避免地会被动物误食，从而进入食物链，引起上面提到的1）和3）的危害，这也是这期《科学》中文章“如何全面理解成为进化陷阱的塑料吞食（Plastic ingestion as an evolution trap:Toward a holistic understanding）”集中讨论的问题。文中指出的一点很值得我们思考，人类对塑料污染的认识很大程度上来自于对海洋生态环境的研究，事实上在陆地水系、土壤和大气系统塑料污染同样存在，但是我们对它们的研究远远不足。

我们承认塑料污染对海洋生物产生了负面影响，造成了一定数量的海洋生物死亡，作为科学研究这部分海洋塑料的工作很重要；然而物种是自私的，人类是不是也应该多关注一下陆上塑料对人类自身带来的利与弊？塑料给人类带来了方便，防止了大批食物的腐烂，减少了人类为使用材料而对自然动植物的伤害；它的过度使用也造成废塑料的堆积，对环境造成了影响。这个影响的程度和范围是我们要研究的，以便于我们可以权衡利弊做出合理的最优化的行动方案，最大化地发扬塑料的利，降低塑料的弊，而不是不分轻重、不做比较、不定量分析地做那种简单的“塑料是坏东西，我们要停止使用它”的简单粗暴的结论。我们也许应该把保护海龟的良心更多地放在让自己和同伴更好地生活上，如果仅仅是为保护海洋生物，那停止海洋渔业生产比停止塑料使用更直接有效。

了解一下塑料发展历史也许会帮助那些保护海龟的“公益者们”认识到他们的片面。“生物基塑料的历史迷思（The myth of historical biobased plastics)”一文中介绍了早期塑料用于取代龟壳和象牙在人类用品，如眼睛架，台球等的使用，这大大减少了人类对乌龟大象的杀戮；早期的生物基材料取材自然植物，如橡胶来自橡胶树，赛璐璐、人造丝来自樟树和其它森林树木，这些材料的大规模使用造成了大片森林的消失，直到上世纪40-50年代，塑料可以大规模地从石油产品中制得，人类才摆脱了对自然生态资源的依赖和索求，开始大规模地生产出满足人们生产生活需要的材料和制品。人类已经进步到了创造材料满足自己生活方便的程度，塑料起了很大作用，我们不可能退回到古代的生活，现代的方便生活方式我想要尽可能地保存，如果一些方便的产品不由塑料提供，我们会用其它替代材料来提供，如玻璃、金属甚至纸张，在这个前提下全面禁止塑料使用还是一个好的选项吗？塑料本身不是问题，用后塑料的废弃污染才是问题。所以解决问题的关键在于治理塑料污染，而不在于全面停止塑料使用。我们也许不用对那些“扫天下而不能扫一屋”的人或观点那么在意。

路在何方：政策、实践及科研

对于如何着手解决塑料污染问题，其实是存在一个比较明确的共识的，简单说就是“禁-防-清“的三字方针，这在我们对欧美澳最新政策解读的文章中已经阐述，在本期《科学》的塑料专题中的题为”注重塑料生命周期的有约束力的全球协议（A binding global agreement to address the life cycle of plastics)”的政策讨论一文也体现了这一观点。文中强调了需要制定一个全球统一的对各国家地区政府有约束力的协议来共同应对塑料污染，此协议的愿景是实现塑料零污染并且在整个生命周期塑料不对人类和环境带来任何危害。

协议倡导的三个核心目标体现了上述的三字方针：

1）最小化地生产和使用塑料新料，包括禁止一些没有良好后处理手段的一次性塑料制品和最大可能地使用再生料；

2）促进安全的塑料循环以防止塑料污染；

3）消除环境中的塑料污染-在停止塑料继续泄露到环境的前提下对已经进入环境的塑料进行清理。

该文也强调了这个协议应该把塑料治理的政策方针从偏重于海洋塑料转移到涵盖陆地塑料上，把治理措施从集中在塑料产业链下游的塑料回收再生方面扩大到包括塑料产业链上游的设计和生产上来。文章提议此协议应由联合国环境大会（United Nations Environment Assembly)这个全球最高层次的关于环境问题的决策机构领导制定，并透露在今年5月，秘鲁和卢旺达两国已宣布他们将在明年2月的联合国环境大会上提出一个决议案来建立一个政府间协商委员会开始筹备这个协议的建设。

如何做到上述的1）、2）、3）点呢？这需要各国塑料价值链上下游企业紧密合作，在政策方针的大框架下积极探索切实可行的解决方案。这方面，中国是处理废塑料能力最大的国家，国内的塑料回收再生企业通过长期的摸爬滚打积累了丰富的宝贵经验。如果把治理塑料污染看成一个战役的话，这些塑料产业链的下游企业就是前线的战士，他们的经验和意见应该和产业链上游企业分享和并获得尊重，只有上下游企业广泛深入合作才能摸索出真正解决塑料污染的可行方法。

解决塑料污染另一个重要因素就是科技。本期《科学》专题介绍了两个技术，一个是细菌酶降解塑料技术，一个是重新设计塑料聚合物链/单体，在高分子链上嵌入易断裂键从而进行可控制的降解。两者都是很有意义的科研方向，其出发点都是一样的，把塑料分子降解下来；然而其目的和以前的生物降解塑料的概念完全不同了。以前的生物降解，降解就是目的，把塑料在环境中化解掉，让它消失。先不说这种生物降解技术是否真正在实际中可行，这个目的本身在环保层梯上就很低，它把辛辛苦苦聚合生产出来的塑料价值在使用后就降解成小分子抛弃到环境中了，这是资源的浪费，是二氧化碳的排放，这和塑料抛弃抛弃相比是五十步和百步的关系。与此不同的是，这次《科学》介绍的两种降解技术，降解只是手段，回收资源利用才是目的，它们是通过酶降解或可控化学降解，把塑料高分子打断成小分子，然后回收纯化小分子，并进一步通过化学转化把这些小分子变成包括新塑料在内的化工用品，这其实是现在国际上非常热点的解决塑料污染的化学回收（Chemical Recycling)的概念。

当然这两个技术即便开发成功，也将会遇到很多工业化和商业化的挑战，如酶降解的速度能不能满足工业化生产，当此技术被大规模使用时，大量的酶或特殊的生产酶的菌种会不会带来我们没有预计到的其它危害？毕竟60多年前当塑料开始规模生产进入人类生活时，它被认为是人类创造的奇迹，到了今天由于塑料的庞大规模，它的弊端开始涌现。对于第二个技术-设计新分子，我们也需要考虑，如果这个新分子不能用现有的塑料产业料的设施来生产，人类有多大可能性会推倒现有的塑料工业，重建一个新的塑料工业?

不可否认，现阶段对于治理塑料污染，认识比方案多，想法比办法多，呼吁比行动多，投机比实干多。建设塑料循环经济我们需要的是政府、企业、公益、个人所有利益相关方的合作和努力。移去塑料污染的王屋太行，我们既需要愚公的坚韧，也需要广泛的智慧。希望通过人类的共同努力，在不久的将来，我们也能看到“冀之南，汉之阴，无陇断焉”，wifi信号满格:-)

本文作者：

汪军博士  CPRRA副会长技术负责人

王旺  CPRRA常务副会长政策负责人