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——《科学》论文证实了我的微塑料污染路径理论分析

李尚勇(独立学者、现实制度问题研究者、两部“制度困局”作者)

 

【导读】塑料称得上是我们这个时代最伟大的发明,但塑料的应用却是当代人类不计后果滥用科技成果的突出表现。由于体积微小,塑料微粒尤其是“PM5.0塑料微粒”,会散入空气,深入土壤,渗入地下水,进入江河水系,汇入大海,并在自然界的大气和水系统、动植物和人体之间循环往复,千年而不腐。尽管人们已经做了很大努力,但全球塑料产量和消费完全没有放缓的迹象,因此,笔者主张“减塑限塑应该是国家行动,而非个人行为”。

(一)

20181月,笔者撰写了《如何应对“PM5.0塑料微粒”之困?》一文[1],文中重点论述了六个问题:

1)塑料的应用是当代人类不计后果滥用科技成果的表现之一,也是当代人类人口激增造成的现实困境,即塑料的滥用与世界人口爆增到70多亿互为因果。(2)尽管塑料不会自然降解,但它们正在以人类无法干预的铁的规律分解并“细微化”,并形成粒径小于5微米的“PM5.0塑料微粒”。(3)除了塑料制品通过分解老化形成微型塑料外,还有两种途径形成“微塑料”,一是人造“塑料微珠”分解,二是人工合成纤维细微化。(4由于体积微小,塑料微粒尤其是“PM5.0塑料微粒”,会散入空气,深入土壤,渗入地下水,进入江河水系,汇入大海,并在自然界的大气和水系统、动植物和人体之间循环往复,千年而不腐。5)动植物可以直接摄入塑料微粒,而粒径更小的“纳米塑料”甚至可以进入生物组织细胞内。(6)“PM5.0塑料微粒”,会通过呼吸、饮水和食物进入人体的血液循环,同其它动植物一样,人体免疫系统没有办法“分解、消化”这些不溶性微粒,结果便在血液中形成了以不溶性微粒为核心的“肉芽肿”类团状块,对人体健康构成潜在和现实的严重威胁。

我的上述第(2)、(3)、(4)三个问题的理论分析结论已经被612发表在国际权威杂志《科学》上的两篇论文所证实。

加拿大和美国研究者Chelsea M. RochmanTimothy Hoellein发表在2020612《科学》杂志上题为《The global odyssey of plastic pollution》(《全球塑料污染之旅》)的论文显示,科学家已经在全球的土壤、生物群和地球大气中发现了碎片尺寸小于5毫米的“微塑料”(microplastics)。为了解释全球“微塑料”分布广泛的现象,科学家们开始提出有关“微塑料循环”的问题。他们试图回答,微塑料来自哪里?如何转变?如何从一个区域(如海滩、生物体内或河床)移动到另一片区域?哪些因素或要素(fluxes)在这些转移或转变过程中发挥了怎样的作用?高分辨率的时空数据提供了全球和区域微塑性转移或转变的证据,从而加深了科学家对“微塑性循环”的理解。[2]

五位美国学者发表在同一期《科学》杂志上的论文提供了美国国家保护区内“微塑料”污染的具体数据。题目为《美国保护区的塑料雨》(《Plastic rain in protected areas of the United States》)的论文的结论用语很沉重:Here, there, and every where: No place is safe from plastic pollution.这里,那里,每一个地方:没有一个地方不受塑料污染。

Brahney等人的研究显示,即使是在美国国家公园和国家荒野地区最孤立的地区,也会因为风和雨的输送而积累起相当数量的“微塑料颗粒”(microplastic)。他们估计每年有1000多吨“微塑料颗粒”落入美国南部和西部的保护区[3]

仅仅在美国国家保护区,每年便有1000多吨“微塑料颗粒”随风雨降落堆积,那么,在总人口分别是美国4.14.4倍的印度和中国,每年该有多少吨“微塑料颗粒”堆积呢?

*              *              *

上述论文的第一作者珍妮丝·布拉尼(Janice Brahney)是美国犹他州立大学环境科学家,她的研究团队在全美11个国家公园和荒野地区,摆放采样器。包括一个“湿”桶,专收雨雪,每周回收1次;一个“干”桶,收集空气、尘埃,每月回收1次。

经过14个月的采样,研究人员带回百余升样本。他们在显微镜下,手动计数微塑料颗粒,并根据颜色、纹理等,将其与灰尘、有机材料等区分开来。

最终,研究团队有了三大发现:

1)每个样本——无论是雨雪还是空气——都含有鲜艳的塑料碎片。

230%的沉积物是塑料微珠。这种塑料微珠广泛用于日常洗护用品。那些宣传能深度清洁、局部按摩、去角质的洗面奶、磨砂膏、按摩霜等,靠的就是它。

 

3)微塑料来源广泛,包括地毯、化妆品、野营用具等,但最大的“贡献主”是化纤类服装。化纤类服装在洗涤、烘干及日常穿着时,会脱落超轻、超细的纤维。在湿样本中,超细纤维占沉积物总量的66%,在干样本中则占70%

2019年,美国《纽约邮报》报道,美国地质勘探局在落基山国家公园的山峰雨雪中,发现不计其数细小的塑料碎片、塑料微珠和超细合成纤维。“从样本量看,那简直是在下塑料雨”。

这个推论已得到德国和瑞士联合研究的证实:在地球北极,科学家于皑皑白雪中,发现数量可观的塑料微粒、橡胶颗粒、油漆和合成纤维碎片。每升雪的塑料微粒含量超过1万粒。[4]

(以上3张图片均来自燕小六的《全球在下“塑料雨”?美国每年降水含33亿个塑料瓶》一文,声明版权即删。)

(二)

如上所述,珍妮丝·布拉尼(Janice Brahney)团队的研究显示,每年在美国保护区堆积的上千吨塑料颗粒(plastic particles)中,大多是用于制衣的超细合成纤维(synthetic microfibers)和塑料微珠。[5]

“超细合成纤维和塑料微珠”!这在笔者《如何应对“PM5.0塑料微粒”之困?》一文[6]中已经有所论述。

笔者早已注意到,除了塑料制品通过老化分解形成微型塑料外,还有两种途径形成“微塑料”,一是人造“塑料微珠”的分解,二是人工合成纤维的细微化。

如今,将大量“塑料微珠”加入牙膏、沐浴露、指甲油、口红、发胶和洁面乳等日用化妆品中,已经是一种非常普遍的做法。联合国的研究报告指出,“这些微塑料在污水处理过程中难以过滤,最终会直接排放到河流、湖泊和海洋之中”。[7]“据估计,中国每年都有209.6万亿粒、约306吨塑料微珠被排入大海”[8]

图片来自燕小六的《全球在下“塑料雨”?美国每年降水含33亿个塑料瓶》一文,声明版权即删。

瑞士的研究显示,塑料微珠不溶于水,但最终会分解成纳米颗粒,小到只能靠特殊设备才能检测出来。因此,污水处理厂的常规过滤器对它们无效,只能任其排入江河湖海。

水生动物若是吃了微珠,会积聚在肠胃消化系统中,导致诸多伤害,使其面临慢性中毒等危险。此外,微珠还可能进入血液循环,从生长激素到新陈代谢,多方面影响健康。[9]

人造化学纤维形成微型纤维碎片的数量同样惊人。比如,化纤或含化纤类衣物在洗衣机的作用下,会脱离并形成很多细小颗粒物,这些微型塑料随洗衣废水进入环境。实验样品表明,每件衣物在每次洗涤过程中能产生多达1900个纤维碎片。[10]中国超过14亿人口,如果按平均每4天换一次衣服,每次平均洗5件衣服计算(将团体衣被洗涤归算计入其中),那么,仅仅洗衣服,14亿国人每年就有大约1214万亿粒、约1772吨微型纤维碎片排入环境。

不仅如此,科技进步还在“勾起”人们更多更高的欲望:科技人员还在试图大量制造纳米级(1微米=1000纳米)的“纳米塑料”。专业报告显示,这种企图“正处于一种‘一哄而上’的形势”[11]“纳米塑料”更容易被动植物直接吸收且难以“消化”,这应该更容易被科学实验所证实。

事实上,笔者刚刚有了第一个发现纳米塑料影响陆生植物的证据,而“先前的研究已经评估了纳米塑料在水生植物中积累的后果”。

2020622出版的权威杂志《自然-纳米技术》发表了中国山东大学研究团队的论文《不同电荷的纳米塑料在拟南芥中有明显的积累》[12]

拟南芥(一种陆生植物,常用于科学研究)

这篇以孙晓东(Xiao-Dong Sun)为第一作者的论文显示,“纳米塑料可以在植物中积累”,“带正电和带负电的纳米塑料都可以在拟南芥中积累”,但带负电荷的纳米塑料的积累更高,“并且更强烈地抑制植物的生长和幼苗发育”;“纳米塑料的植物蓄积既可以具有直接的生态影响,也可以影响农业的可持续性和食品安全”。

自然界在常温常压下自然生成的物质,在常温常压下会被自然界以这种或者那种方式自然分解、消化、还原,而不留下长期污染;相反,人工合成物质往往需要高温高压,而以常温常压为常态的自然界往往难以消化、分解、还原,或者动辄需要成千上万年才有分解、消化的可能性,所以,当代人天量人口不仅污染当代,而且还为子孙后代留下难以消除的天量海量污染物。

这便是人口爆增与人造物质爆涨互为因果,导致环境污染持续恶化的根本原因。

(三)

2018年新年伊始,央视新闻报道说,中国首次在南极海域发现“微塑料”[13]

此前(2016年),日本科学家已在南极海域发现微塑料,而且,南极部分地区的污染水平与北太平洋地区相当,“这反映了全球海洋塑料污染的严重性”[14]

2020612,《科学》网站刊发了《科学》杂志视频制作人梅根·坎特威尔(Meagan Cantwell的文章《在深海洋流下有海洋中最厚的微塑料堆》。塑料无处不在:高高的山顶,遍布国家公园,漂浮在太平洋的垃圾场。现在,研究人员又在深海海底追踪到了迄今为止海底浓度最高的微塑料样本,每平方米有190万片微塑料。

研究人员的采样对象是“快速流动的洋流附近的深海堆积沉积物”,这意味着深海环流对微塑料沉积起着重要作用。这些快速流动的洋流往往给海底带来了丰富的营养和氧气,这表明微塑料“热点”(hot spots)可能与生物多样性丰富的地区重叠。[15]

微塑料浓度最高的海洋区域与生物多样性丰富地区重叠,这可是一个“坏消息”!

事实上,“微塑料”早已“侵入”人类食物,问题只是相关数据表现得“零星、零碎”,而缺乏全面、系统、权威的研究数据。例如:

201511月,《新京报》报道,华东师范大学的研究人员在中国15个超市销售的海盐、湖盐和井盐中均发现了塑料微粒。研究者认为,海盐中有塑料微粒的首要原因是海水被塑料微粒污染,而地表水循环则是造成湖盐和井盐塑料微粒污染的首要原因。

颇具戏剧性的是,中国海盐企业对上述研究结论不服气,说海洋塑料污染已经非常普遍,“人们常吃的海产品中的塑料微粒含量有可能比海盐中还要高”。后有研究者表示,实际上,人类食物中的塑料微粒已经无所不在,例如,“蜂蜜中每千克最高达400个塑料微粒,加拿大养殖贻贝每千克软组织中最高达1.3万个(塑料微粒)”。[16]

20169月,美国地质调查局的科学家披露,他们在来自美国29条河流的水样中都发现了塑料微粒,其中浓度最高的是31/立方米,“这29条河流都流入美国五大湖,五大湖占有地球约20%的淡水”。[17]

20183月,“BBC中文”报道,由非盈利新闻机构Orb Media牵头,开展了当时全球最大规模的“瓶装水塑料微粒检测”。他们购买了世界9个国家、11种畅销名牌的250瓶瓶装水进行检测。这些检测样本,包括6个“著名世界级品牌”和5个“著名国家级品牌”,其中有中国瓶装水品牌“娃哈哈”。

被研究机构检测的中国瓶装水品牌是“娃哈哈”

结果发现,几乎所有品牌瓶装水都含有塑料微粒,且每升瓶装水中平均含有10颗大于100微米的塑料微粒,而小于100微米的“可能为塑料微粒”的颗粒多达314粒。

研究人员特别指出,“这不是要指出某个特定的品牌,这是要显示,塑料无处不在,塑料已经是渗透进我们这个社会的物质,渗入了水,渗透到这些我们消费的非常基本的产品中[18]

(以上2张图片均来自给力英语新闻网“BBC中文”的《全球调查:名牌瓶装水究竟含多少塑料微粒?》一文,声明版权即删。)

(四)

200812563届联大会议通过决议,决定自2009年起,将每年的68定为“世界海洋日”。设立“世界海洋日”的背景是,此前,联合国环境开发署和海洋保护协会共同发布了一份有关海洋环境现状的报告。该报告指出,塑料制品、特别是塑料袋和聚酯瓶是最为常见的海洋垃圾,这些塑料垃圾慢慢地变成越来越小的碎片,被海洋生物所吞食,其有毒成份在有机生物体内不断积累,不仅威胁到这些生物本身,也有可能随之进入食物链,造成更广泛的危害。

显然,联合国设立“世界海洋日”,主要就是呼吁全球携手解决塑料污染问题。

然而,10年、12年过去了,全球塑料产量完全没有放缓的迹象。2017年,全球塑料产量为3.48亿吨,2018年增长为3.59亿吨。

来自中国产业信息网的资料显示,19502015年,人类生产了83亿吨塑料制品;而全球塑料使用量未来还将继续呈现增长态势,并将以每年8%的速度增长;到2030年全球塑料的年消耗量将达到7亿吨[19]。这差不多就是2018年全球塑料产量的2倍。

作为14亿人口的大国,中国早已是世界第一大塑料生产和消费大国。2018年,中国的塑料生产量占全球的30%。每年产生的塑料废弃物多达8000多万吨,而再生利用率仅约20%[20]

多年以来,尽管国际社会和包括中国在内的一些国家在制止或减轻塑料污染方面付出了不少努力,但是,这一问题依然非常严重。

 

另一方面,国际、各国和国内环保组织很早就通过各种各样的方式,不断呼吁人们减少塑料使用,尤其是减少一次性薄膜塑料袋的使用。

然而,事与愿违。如前所述,“全球塑料产量完全没有放缓的迹象”,这意味着塑料消费依然旺盛。

你去过垃圾场吗?在所有垃圾场,最“打眼”的就是塑料垃圾。

塑料污染散布在更广泛的地区。

 

下面是一个家庭一早买菜提回去的一次性薄膜塑料袋。有多少家庭不是这样的情形?无非是多几个或者少几个塑料袋而已。

下面是笔者买的2片药,药厂给了一个硕大的包装盒,药店给了一个一次性薄膜塑料袋。尽管大多数情况下,我只拿药盒不拿塑料袋,但这样做对于减少塑料污染有多大作用呢?

上述情况在国内、在各国、在全世界,每天都在发生。作为个人,你能够“拒绝”吗?你一个人或者一些人、一群人“拒绝塑料”,对人类的塑料生产和消费,究竟有多大影响?

*       *       *

显然,无论是国际社会的“限塑”呼吁,还是各国出台的“限塑”政策,以及各类环保组织的“限塑”呼吁,都没有(也不可能)从根本上解决问题。尽管少数环保组织、环保人士及其响应者的确有“有限限塑”的实践,但对全局的影响微乎其微。在整体上,几乎所有的个人(家庭)、组织(企业)、政府(国家)依然我行我素。“全球塑料产量和消费完全没有放缓的迹象”便是“铁证”。因此,要从根本上解决人类的塑料污染问题,在很大程度上,不能依靠或沿用现在有限限制塑料使用、减少塑料污染的思路。

联合国2018年的数据显示,每年,世界范围内塑料袋的消耗数量为5000亿个。每年,至少有800万吨塑料制品泄漏到海洋中,相当于平均每秒钟就有一卡车塑料垃圾倾倒入海。由此导致全世界海洋约含有51万亿个塑料微粒,这是银河系中恒星数量的500倍。这些微塑料进入食物链,成为鱼、肉、菜的一部分,出现在人类的餐桌上。最终,“塑料变成人类身体不可分割的一部分”。[21]

上述“全球每年消耗5000亿个塑料袋”的数据严重偏低。因为,2017年,仅仅中国快递业使用的塑料袋就高达147亿个[22];每年,仅仅中国个人和家庭使用并随手丢弃的各类塑料袋更是庞大的天文数字。

那么,在这个塑料污染的一长串连环套中,应该从哪个结点入手呢?

笔者的思路,是要从生产企业“下手”,因为,没有塑料产品就没有塑料消费。谁能够“管”住企业?当然是政府(国家)。这是典型的经济“外部性”问题,市场和经济规律不起作用,没有政府(国家)强有力介入肯定不行,而且,政府的零星、零碎以及“羞羞答答”的象征性政策也只是“隔靴搔痒”,其执行力往往很低、很低。

因此,笔者提出的命题是:“减塑、限塑”应该是国家行动,而非个人行为。

图片来源:绿色和平2020619日微博视频的截屏 ​​​​

塑料是从化石燃料中提炼出来的,许多化石燃料企业同时也生产大量的一次性塑料。所谓“国家行动”,就是由国家立法实质性地“减塑、限塑”,即在社会能够承受的条件下,实质性地限制化石燃料企业逐步减少塑料生产,并在尽可能短的时期内寻找真正能够“自然降解”的替代材料,从而最终实现人类淘汰塑料的终极目标。

除此之外,无论是自觉或者不自觉的个人行为都无济于事,当然,“国家行动”没有“全球携手”亦难以奏效。

自然降解,应该是在自然条件下(这意味着是以“常温常压”为条件),在自然物质循环的周期内(这意味着降解时间短),将“替代材料”最终分解成二氧化碳和水。

2018年,所谓“生物塑料”,约占全球塑料生产总量的1%[23],而其中,许多只是概念性的“降解”[24],仅仅“降解”成为塑料碎片,而真正能够最终分解成二氧化碳和水的比例很小。

*        *        *

科学正在逐步证实,不仅人类,地球上所有高级生物,都与塑料微粒,尤其是“PM5.0塑料微粒”不相容!

人体免疫系统没有办法“分解、消化”这些不溶性塑料微粒,结果便会在血液中形成以不溶性塑料微粒为核心的“肉芽肿”类团状块,这对人体健康构成严重威胁。[25]

笔者相信,科学研究应该能够证明,地球上所有高级生物体,都会受到类似于人体这样的健康威胁。

塑料称得上是我们这个时代最伟大的发明,但塑料的应用却是当代人类不计后果滥用科技成果的突出表现。如果人类没有智慧淘汰塑料,任由塑料垃圾继续泛滥,那么,在遥远的将来,也许有一天,未来的智慧生命会发现,在地球地壳积层岩中有一层夹杂着众多塑料的岩层,这可能就是我们智人在这个需要深刻反思的塑料时代留给后世的遗产。[26]

2020623于小书房

 



参考文献(略)

 

李尚勇:《如何应对“PM5.0塑料微粒”之困?》

(纸质媒体刊用需要作者授权)

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李尚勇

李尚勇

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现实制度问题研究学者、《人口困局》和《大地震临震预报的曙光》作者。 近些年以经济类现实制度问题为主要研究方向,有10多篇研究报告发表在各类高层“内参”,数十篇学术论文发表在《农业经济问题》、《中国改革》等学术期刊和专业报纸。中国改革网、光明网和中国改革论坛网(曾)为作者辟有个人专栏,财新网和财经网特邀作者开博。 作者拟出版“制度困局三部曲”,已出版《人口困局——中国能否承受人口之重》(中国经济出版社2014年1月)和《大地震临震预报的曙光:求解地震预报的制度困局》(东方出版社2018年7月)。《求解三农困局》(待出版)。 邮箱:lsyongs@163.com

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