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固废处理

旗下栏目: 固废处理 危废处理

地球人丢弃的塑料垃圾,都去哪了?(4)

来源:星球科学评论 作者: 人气: 发布时间:2020-05-02 08:18:59

 03 永恒的塑料:人类文明的纪念碑

塑料碎片已经实现了字面意义的“无处不在”:从天上的云中水滴到地下的石油钻井,从数千米高的高山之巅到几千米深的大海之渊,从赤道地区的偏远岛屿到两极和高原的冰层,从马里亚纳海沟的深海动物到夏夜路边摊上的小海鲜,大大小小的塑料碎片分布在你我不曾注意的地方,甚至也分布在你我体内,为人类世地球送上最独特的点缀[21-30]。

如前文所述,在不同的环境中,受塑料材质、紫外线强弱、温度高低、微生物种类多寡及活动是否活跃等因素影响,塑料在自然界的存续时间大为不同,短则数年数十年,长则数千数万年。但在一些地质过程的帮助下,塑料可能在地球上保存更久。

飘散到极地或者高山的微塑料,可能会比其他环境的微塑料保存得更好。当微塑料随着雨雪落到冰面上以后[30],它们会被逐渐冻结在冰里。冰层会遏制大多数微生物的生命活动,也能渐渐隔绝氧气和紫外线,有利于塑料的保存。如果转变为冰川内的塑料,则能够在冰川的生命周期里一直保存——它可能是数十万至数千万年。

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南极海岸的塑料垃圾 | 宏观塑料垃圾早已分布在南极洲各处,微塑料自然不会少。图源@VCG

在陆地上,数十亿吨计的塑料被埋在地下的垃圾坑里,可以保存至少成千上万年。但地下垃圾场并非一成不变,它们可能被后世的人们意外挖出,可能发生滑坡,也可能被河流侵蚀。最后,一部分填埋塑料可能在一段时间后,重新归于江河湖海。

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美国加州的玻璃海滩是垃圾填埋场遭受破坏的结果 | 这里曾经有过一个垃圾填埋场,后来填埋场受到破坏,许多玻璃流落海边,被海水打磨成圆润的玻璃块,在俄罗斯也有一处类似的玻璃海滩景观。图源@VCG

如果埋藏地点未遭破坏,配合上地表一直缓缓下沉,最终让含有塑料的砂土深埋地下转变为岩石,那么天然树脂转变为琥珀的过程也有可能出现。这个过程可短可长,短则几十上百年,长则超过数十万年。

在一些地质过程活跃的地区,一些塑料经过几十年已经与周围的砂粒粘为一体,成为学术意义上成立、但超过人们平常认识的岩石,只不过此类岩石并不稳定,随后还会发生其他变化[37-38]。

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塑料保存在岩石中的实物证据 | 一些特殊情况下,泥沙在几十年间就可以发生胶结,转化为岩石,但它并不稳定,会继续发生其他变化。塑料的样品被圈出。这处海滩位于巴西南澳格兰德州。图源@文献[32]

就像天然树脂一样,即使一些塑料已经保存在岩石中,它们也会发生复杂的化学变化,形成我们无法预知的模样。也许它们会保留一点塑料的外观,也许会变成碳化的颗粒,就像这片远古的树叶,曾经复杂的生命物质如今仅剩黑色的碳膜。

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有机物发生碳化的植物化石 | 有机物在地层里逐渐分解,逐渐失去碳以外的大多数化学元素,变成碳膜。图源VCG

即便岩石里的塑料消失,但它的形状可以继续存在,会有其他的矿物充填这个空间,变成一个“带有形状信息的化石”,例如下图就是菊石的生物遗骸消失后,黄铁矿充填在遗骸存在过的空间里,长出菊石的形状和精细结构。换言之,后世的某处砂岩地层里,或许可以发现一串(塑料)珍珠耳坠形状的“黄铁矿充填物”,也许可以将它命名为“黄铁矿化耳坠化石”,作为人类世的一种“技术化石”,成为人类文明的纪念碑。

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黄铁矿化的菊石化石 | 菊石是一种生活在海洋的古生物,主要生存在中生代(距今2.5亿年~0.66亿年前)。这类金光闪闪的菊石化石很受收藏家的欢迎。图源@fossilera.com

海底则是这颗星球上规模最大的微塑料埋藏地——垃圾填埋场里埋着的,主要是大块塑料。虽然海水里也漂浮着许多塑料,但微塑料最终会大部分沉到在幽深的海底(及湖底),与淤泥混合在一起[22,31]。

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海底是塑料的主要汇聚地 | 虽然海水中也悬浮着很多塑料,但他们最终也有很大一部分会沉降到海底。图源@grida.no

即便是地球上最深的马里亚纳海沟,也早在1998年就发现了塑料垃圾。近年来研究也进一步表明,此处的淤泥中存在数量惊人的微塑料[33-34]。

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1998年,深潜器在马里亚纳海沟10898米深处发现的一摊塑料垃圾 | 图源@JAMSTEC

总有一天,这些海底或湖底的淤泥,将会一如亿万年前的淤泥,变成富含有机物的泥岩。微塑料也会借此机会混进深海/深湖泥岩里,将旅途进行到底。它们的终极命运并不会与周围的生物残渣存在什么不同——都会遭受微生物降解、都会遭受氧化破坏、都会在高温高压的作用下释放出一些物质、都会残留下一些东西。这些释放出来的物质,被我们叫作石油和天然气[35]。

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阿拉斯加北坡中上三叠统Shublik组岩石露头 | 这些黑色的深水泥岩就是当地产生油气的烃源岩,也是页岩气的蕴藏地层。图源@文献[36]

殊途终将同归。

千百万年前乃至更古老时代的生物残骸,将石油和天然气馈赠给当代地球,人们将它们加工成塑料;千百万年以后,保存在地层里的塑料将有可能重新转变为石油或天然气,完成一个精彩的超级轮回[19,37-38]。

在实验室里,人们早已可以利用特定的催化剂,在高温高压条件下,使塑料分解成简单的烃类,生产出柴油、汽油甚至更简单的甲烷、乙烯[39-43]。,类似的过程一样可以在自然环境中出现,只是需要的时间十分漫长。

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将塑料转化为燃料油 | 只需要一些催化剂,特定的温度和压力条件,就能将废塑料重新转化为烃类物质,如汽油和柴油。图源@北卡罗来纳大学威尔明顿分校。文献[44]

也许,数百万年或数千万年后,这颗星球上的石油资源里,会有一部分来源于今日人类排放到大自然里的数十亿吨塑料,和未来将会继续排放的N亿吨塑料。

而只有到了那时,塑料的旅程才算真正结束。

源于石油,归于石油,这是专属于塑料垃圾的终极旅程。而在这个旅程里,它也留下了一些“技术化石”,作为记录人类文明的永恒纪念碑。

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Plastiglomerate,一种当代形成的全新岩石 | 这个单词来源于塑料(plastic)和砾岩(conglomerate),用来描述在自然火场中融化的塑料将一些砂石、贝壳或其他生物硬体,及其他人造物质粘合起来的产物,也许可以翻译为“塑化砾岩”。它质地比较坚硬,也许可以作为“技术化石”,在自然界里存在很久。图源@文献[45]

该如何评价塑料的终极旅程,和它给人们留下的文明丰碑?

从石油到塑料,人类的工业文明将自然造物转变为工业造物,创造出一种自然界不曾拥有的物质形态,创造出古人不曾享有的便捷材料和便利生活。这是塑料旅程的前半段,辉煌并且荣耀。

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石油化工的力量点亮暗夜 |  石油化工业是塑料的起点,也是现代生活的起点。图源@VCG

从塑料原材料到微塑料垃圾,人类的无序活动为世界加入了一种新的物质,却没有很好地处置它们,使之散布全球,成为“人类世地球”的一部分,保留在这个时代形成的地质记录里,默默记载下人类活动后果。它们就像一座座丰碑,定格下这个时代的剪影。这是塑料旅程的后半段,苍白并且沉默。

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白色垃圾污染海洋 | 在石油化工装置轰鸣作响的同时,白色污染也早已蔓延到每个角落。图源@VCG

从微塑料到地层中的分散高分子有机质,再到未来将要形成的石油和天然气,自然的伟力终将接手一切,用漫长的时光来消弭人类无序活动引发的种种后果。这是塑料旅程的终点,波澜不惊,但却也有几分精彩的回味。

这样的旅程应该对人们有所启迪。增加可降解塑料的产能、增加塑料无害化分解途径的研究、增加废塑料制油的产能、增加塑料回收利用的力量,都是人们应该从中学到的东西。

但人改变自己的意识和行为同样需要一个过程。如果一定要在现在找出一个第一步,严格的垃圾分类措施,或许是改变未来的一个小小起点。

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分类家庭生活垃圾,从我做起 | “再也不能如此豪放地扔垃圾了……” 图源@VCG

末了,是时候问自己一声了:

严格的垃圾分类要来了,家里的分类垃圾桶,都准备好了吗?

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(编辑:逍遥客)


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