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02 旅程中：塑料有多难分解？ 全球海洋和陆地上的塑料污染早已不是新闻，至少49亿吨的塑料已经成为这颗星球的一部分，参与到地球所有的生态系统里。其中可降解塑料的比例能够忽略不计——因为即便是可降解塑料占全球产能25%的中国，2018年的生物降解塑料产量仅有65万吨，还不到中国当年塑料产量的1%[13-14]。而其中可以完全降解的塑料，仅有不足10万吨。 对于已经广泛分布在自然界中的难降解塑料，它们大多被人类工程师有意设计成经久耐用的结构，分解速度慢到令人发指。在海洋等环境中，塑料可以在紫外线、温度、水流、砂石和微生物的共同作用下，逐渐遭受物理破坏、化学分解和生物降解作用。
塑料在海洋中的变化示意图 | “微塑料”是直径小于4.75mm的塑料颗粒，“纳米塑料”是直径小于0.1微米的塑料颗粒。图源@Cj Beegle-Krause/文献[15] 物理破坏，能将塑料破碎成大小不一的碎块，从大块塑料转变为小块塑料、微塑料甚至纳米塑料；化学分解可以将塑料转变为其他物质，有助于它们破碎甚至消失；生物降解对于塑料的最终消失至关重要，总有一些奇怪的微生物以塑料为食物，它们或许是未来帮助人们处理塑料垃圾问题的关键之一。 塑料分解所需要的时间也很重要。如果你关注环境话题，相信一定通过不同途径了解到许多关于塑料分解的时间数据，它们通常是数年到数百年不等，如下图所示。
常见塑料被完全生物降解所需的时间 | 只是，它的数据仍有较大商榷余地。图源@statista.com 但实际情况却是，塑料对于自然来说还是一种非常年轻的物质，类似上图的数据其实并不具有很大的参考价值，人们对于塑料在真实环境里的分解速率还缺乏明确的认识。在仅有的一些研究中，人们只是将塑料样品表面厚度、直径的减少作为“分解”的参考指标，强调一大块塑料的体积损失和质量损失，并未深究它到底变成什么[16-18]。 从废塑料残留质量的角度，有研究者效仿放射性物质的半衰期，建立起一个“质量半衰期”的塑料分解速率概念，如下表所示[17]。
不同材质和形态的塑料在不同环境中的质量半衰期 | 使用计算机模拟得出，其中地表和海面具有紫外线和较大热量等有利于分解的因素。“超过2500年”表示在计算中未观测到明显的降解，需要的时间可能很长。数据来源@文献[17] 由此可见，不同塑料在不同的环境中有截然不同的保存时间。一个漂在海面的PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）矿泉水瓶，可能两年半后就能在紫外线、微生物和海浪的共同作用下损失一半的质量。
漂浮在海面的塑料垃圾 | 海洋表面是塑料分解很快的环境，类似图中右侧的水泡可能两年多就能损失过半。图源@NOAA 但是，一个埋在地下的HDPE（高密度聚乙烯）水管，可能需要5000年以上才能损失一半的质量。还有一些PS（聚苯乙烯）塑料制品，不排除要数千甚至数万年后才能损失一半的质量。
一处实验塑料在地下分解速率的微型垃圾填埋坑 | 最早的塑料是在30年前埋下的，但仍然保存完好，毫无分解迹象，这是因为隔绝了阳光和高温，也没有海洋的波浪拍打和盐分作用，分解速率很慢。图源@文献[19] 笼统地说，塑料可以在海面留存成百上千年，在土地里留存成千上万年，也不排除数万年之久，这是现阶段人们对塑料留存时间的初步认识。更多的细节，比如沉积到深海沉积物中的微塑料会存续多长时间，目前还是未知数。而且质量的损失不等于化学意义上的完全分解——它们也有可能只是碎成了微塑料，并且人们对微塑料留存在自然界时间更不了解。 虽然不是永恒，但对于人的寿命、国家的兴亡、王朝的更迭来说，胜似永恒。 但有没有一种可能，让塑料存续得更久？ 还记得前文里的琥珀吗？目前已知最古老的琥珀，形成于3.2亿年的石炭纪[20]。琥珀由树木分泌的天然树脂形成，其有机质结构远比塑料简单。但是，在适当的环境中，固态树脂却能在地层里保存数亿年，在经过一系列化学改造后，转变为琥珀，为人们打开一扇通往古代的大门。
树干上的树脂块 | 从固态树脂到琥珀，中间经过了复杂的机械磨损、氧化破坏、有机化学反应、生物降解作用等变化，但终究有很多树脂挺了过来，变成琥珀。图源@VCG 塑料垃圾，在某种意义上会有着与天然树脂类似的命运，它们不会一直停留在海面或者地表一动不动，而是会逐渐停止运动，沉到泥沙中去，最后转变为地层中的物质。 这就为塑料转变成人类文明的纪念碑，提供了可能性。
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