海洋中的塑料垃圾和微塑料：從污染到治理

李道季 蔣春華

輕便、耐用的塑料制品自1960年代量產(chǎn)以來，迅速在全球得到廣泛應(yīng)用。到了1990年代，塑料污染逐漸成為環(huán)境污染的重要議題，特別是海洋中的塑料垃圾與微塑料污染成為亟待解決的全球性海洋環(huán)境問題。許多塑料垃圾在海洋環(huán)境中難以降解并持久存在，小型海洋塑料垃圾，即微塑料，對海洋生態(tài)系統(tǒng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)也使得海洋塑料垃圾和微塑料問題備受關(guān)注。目前，國際上尚未形成全球?qū)用媲揖哂蟹杉s束力的行動。海洋中的塑料垃圾和微塑料要實(shí)現(xiàn)從污染到治理，還有很長的路要走。

塑料垃圾與微塑料定義

塑料垃圾指未被妥善處理而泄漏到環(huán)境中的塑料材質(zhì)垃圾。微塑料是直徑小于5 mm的小型塑料，主要分為非纖維類微塑料和纖維類微塑料，其中非纖維類微塑料是組成、大小、形狀和密度各異的塑料微粒。另外可以根據(jù)浮游生物攝食尺寸大小進(jìn)一步細(xì)分微塑料尺寸。這些塑料微粒也具有不同的組成成分和表面效應(yīng)，被認(rèn)為具有與大型塑料垃圾一樣的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。小于1 μm的塑料被定義為納米塑料，仍有待進(jìn)一步研究認(rèn)識。

海洋塑料垃圾引發(fā)關(guān)注

1972年，美國伍茲霍爾海洋研究所愛德華 · 卡彭特（Edward J. Carpenter）團(tuán)隊(duì)先后在《科學(xué)》（Science）上發(fā)文，分別介紹了美國新英格蘭近海及馬尾藻海中的塑料分布，是最早關(guān)于海洋塑料垃圾的科學(xué)記錄。到了1997年，具有歷史性的事件是美國阿爾加利特海洋研究中心摩爾（Moore）船長由夏威夷駕駛帆船返回洛杉磯途中，在北太平洋發(fā)現(xiàn)大量塑料垃圾的經(jīng)歷，從而引發(fā)關(guān)注，這也是著名的太平洋垃圾環(huán)流帶的由來。2004年理查德 · 湯普森（Richard Thompson）提出“微塑料”的概念，從此，海洋微塑料污染問題進(jìn)入人們的視野。

2022年，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）的《全球塑料展望》報(bào)告顯示，全球塑料年產(chǎn)量從2000年的2.34億噸升至2019年的4.60億噸，塑料垃圾從2000年的1.56億噸增至2019年的3.53億噸。若考慮回收過程的塑料垃圾損失，2019年有2.2億噸塑料垃圾泄漏到環(huán)境中，微塑料占12%，而管理不善的垃圾占比高達(dá)82%。截至2015年，人類至少產(chǎn)生了69億噸塑料垃圾。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，海洋中漂浮的塑料制品已超過5萬億件，海洋表層塑料垃圾主要聚集在全球大洋五大渦旋區(qū)域，海洋塑料垃圾和微塑料分布密度主要集中在人口密集的地方，污染具有相似之處。這些只是海洋表層能被監(jiān)測的塑料污染，更多的塑料可能賦存在海底或者海洋其他水層中，表層水中微塑料約占總體的2%。2021年聯(lián)合國環(huán)境署（UNEP）相關(guān)評估報(bào)告顯示，目前海洋中的塑料垃圾約占海洋垃圾總重量的85%。

潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

管理不善的塑料垃圾經(jīng)由不同途徑泄漏到海洋環(huán)境中被海洋生物誤食，或被纏繞等受到物理損傷，以及塑料表面可能攜帶的有害痕量有機(jī)污染物產(chǎn)生的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)均值得關(guān)注。

大型塑料垃圾的風(fēng)險(xiǎn)主要可以分為航行和工業(yè)危害、漁業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖以及影響生物多樣性的風(fēng)險(xiǎn)。海洋微塑料由于粒徑小，容易被海洋生物誤食，可能導(dǎo)致有害的物質(zhì)被生物體吸收，因此可在食物鏈中傳遞。微塑料表面附著的病原微生物也可能產(chǎn)生傳播的風(fēng)險(xiǎn)。人們對微塑料的海洋環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)尚需進(jìn)一步認(rèn)識，且對環(huán)境中納米塑料風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識更顯不足。人類因飲食和呼吸接觸微納米塑料，目前沒確鑿證據(jù)表明其存在健康風(fēng)險(xiǎn)。

我國相關(guān)研究與應(yīng)對

我國是較早應(yīng)對塑料垃圾污染問題的國家。早在1995年國家就頒布了相關(guān)的固廢法，2000年《關(guān)于立即停止生產(chǎn)一次性發(fā)泡塑料餐具的緊急通知》（禁塑令）、2007年《國務(wù)院辦公廳關(guān)于限制生產(chǎn)銷售使用塑料購物袋的通知》（限塑令），以及2012年《中華人民共和國清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》等涉及塑料垃圾問題的相關(guān)法律法規(guī)相繼頒布。具有重大意義的是2018年國務(wù)院發(fā)布了《禁止洋垃圾入境推進(jìn)固體廢物進(jìn)口管理制度改革實(shí)施方案》。由于廢塑料占進(jìn)口洋垃圾的比例較大，在回收利用時容易泄漏到環(huán)境中，該方案的實(shí)施極大程度地減少了塑料洋垃圾的進(jìn)口。

目前我國塑料污染治理工作已經(jīng)上升到國家政策層面，從2019年中央全面深化改革委員會通過的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見》到2021年發(fā)改委與生態(tài)環(huán)境部等聯(lián)合印發(fā)的《“十四五”塑料污染治理行動方案》等，我國對加強(qiáng)塑料污染治理、開展海洋塑料垃圾和微塑料監(jiān)測與防治技術(shù)等提出了新要求。

我國從2013年開始研究海洋微塑料問題，隨后開展關(guān)于塑料垃圾向海洋排放的問題研究。2016年，科技部正式啟動了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“海洋微塑料監(jiān)測與生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評估技術(shù)研究”，對海洋微塑料的監(jiān)測、分析關(guān)鍵技術(shù)，源解析、輸運(yùn)和歸趨機(jī)制，毒性效應(yīng)與機(jī)制，風(fēng)險(xiǎn)管理與源頭控制等開展一系列研究。系統(tǒng)調(diào)查研究了我國典型河流、河口、沿海潮灘、近海、大洋、極地、大氣與海洋生物的微塑料分布特征，并奠定了技術(shù)方法基礎(chǔ)，形成了我國海洋微塑料重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集。通過我國科學(xué)家不斷獲取實(shí)地監(jiān)測數(shù)據(jù)，更正了部分外國專家根據(jù)假設(shè)和模型高估的我國塑料垃圾入海量，使得不同模型對我國河流入海塑料垃圾的估算量大幅降低，為我國河流入海塑料垃圾管控提供了科學(xué)依據(jù)。

國際推動解決海洋塑料垃圾問題的進(jìn)程

自從2004年聯(lián)合國大會開始關(guān)注海洋垃圾問題以來，2011年聯(lián)合國環(huán)境署將海洋垃圾問題作為三大主題之一納入《2011年聯(lián)合國環(huán)境署年鑒》中，尤其關(guān)注海洋微塑料的污染。2014年到2022年，聯(lián)合國連續(xù)召開了五屆環(huán)境大會，通過了五項(xiàng)關(guān)于海洋垃圾問題的決議。特別是2015年聯(lián)合國大會通過了《21世紀(jì)議程》，其中可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（SDGs）特別強(qiáng)調(diào)應(yīng)對海洋塑料污染問題。2015—2020年多個海洋國際組織響應(yīng)并制定了涉及海洋塑料垃圾和微塑料問題的指導(dǎo)文件。

在聯(lián)合國環(huán)境大會中，多次會議以海洋塑料垃圾為主題，設(shè)定海洋垃圾和微塑料不限成員名額特設(shè)專家組（AHEG），著力推動海洋塑料垃圾污染防治的全球公約與區(qū)域合作行動。在國際公約中，《聯(lián)合國海洋法公約》《關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》《控制危險(xiǎn)廢物越境轉(zhuǎn)移及其處置的巴塞爾公約》等都涉及海洋塑料垃圾問題。2019年，聯(lián)合國環(huán)境署海洋環(huán)境保護(hù)科學(xué)問題聯(lián)合專家組（GESAMP）等開展海洋塑料垃圾和微塑料風(fēng)險(xiǎn)評估，并發(fā)布評估報(bào)告，對海洋塑料垃圾和微塑料對生態(tài)環(huán)境和人類健康的影響和風(fēng)險(xiǎn)、決策和行動提供指南。聯(lián)合國第四屆環(huán)境大會（UNEA 4）呼吁加強(qiáng)關(guān)于海洋塑料的科技研究和技術(shù)知識分享與合作。同期，我國成立了聯(lián)合國教科文組織政府間海洋科學(xué)委員會海洋塑料垃圾和微塑料區(qū)域培訓(xùn)與研究中心，我國科學(xué)家也在2019年聯(lián)合國環(huán)境署項(xiàng)目“海洋垃圾熱點(diǎn)評估方法”的白皮書編制、2021年《從污染到解決方案：海洋垃圾和塑料污染全球評估》報(bào)告中作出貢獻(xiàn)。

具有重大歷史意義的海洋塑料污染治理進(jìn)程是2022年2月聯(lián)合國環(huán)境署不限成員名額常駐代表委員會第五屆會議續(xù)會（OECPR）討論了三項(xiàng)關(guān)于塑料污染的提案，其中秘魯和盧旺達(dá)的方案涉及塑料的全生命周期，日本針對海洋塑料污染問題，印度針對一次性塑料污染。最后，3月2日在聯(lián)合國第五屆環(huán)境大會第二階段會議（UNEA 5.2）上通過了終結(jié)塑料污染決議，這是一項(xiàng)歷史性決議，內(nèi)容包括到2024年結(jié)束塑料污染，并達(dá)成一項(xiàng)具有法律約束力的國際協(xié)議。這項(xiàng)決議涉及塑料的整個生命周期，設(shè)立了一個政府間談判委員會（INC），目標(biāo)是在2024年底前完成一項(xiàng)具有法律約束力的全球協(xié)議草案。INC已召開多次會議，不斷向前推進(jìn)草案工作。目前，“塑料公約”的國際談判正在進(jìn)行中，我國也在積極參與。

塑料全生命周期過程與碳循環(huán)

在石油基塑料的生產(chǎn)過程中，石油經(jīng)提煉裂解成單體，通過聚合反應(yīng)生成高分子聚合物，經(jīng)過增加添加劑及一系列設(shè)計(jì)與制作工序，成為市場上流通的塑料制品。塑料生產(chǎn)與使用后產(chǎn)生的塑料垃圾與微塑料有一部分被消費(fèi)者遺棄，有的進(jìn)入垃圾填埋場填埋，有的被焚燒或被回收利用。填埋或回收中產(chǎn)生的塑料垃圾在不同環(huán)境下降解，這些降解的以及最初被收集焚燒的產(chǎn)物都會參與到全球碳循環(huán)中，部分進(jìn)入碳的生物地球化學(xué)循環(huán)，也有部分作為溫室氣體逃逸到外層大氣。

全球塑料全生命周期過程與全球碳循環(huán)

在考慮到低碳減排的情況下，生命周期短的可降解塑料制品，以及不耐用、快速降解、需要被迅速替換的塑料制品（如一次性塑料制品）可能存在高碳排放。相比之下，堅(jiān)固耐用、壽命長的塑料制品在降解過程中碳排放的速率較慢，因此耐用的塑料制品在較長時間內(nèi)將有相對更少的碳排放，使用耐用的非一次性塑料制品將能夠達(dá)到碳減排的目的，這也為塑料制品的環(huán)保設(shè)計(jì)提供了新思路——設(shè)計(jì)與生產(chǎn)更低碳、更環(huán)保、可循環(huán)、產(chǎn)品更堅(jiān)固耐用的塑料制品。近年流行的可降解塑料是相對一般塑料而言更容易降解的塑料，碳排放速率更快，如果將其降解成更小的塑料也可能出現(xiàn)新的環(huán)境問題。如何低碳、綠色、高質(zhì)量、可循環(huán)地使用塑料是我們面臨的更重要的課題。從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的角度考慮，不只是要防止塑料垃圾泄漏到環(huán)境中，也要考慮如何更好地可循環(huán)再生利用它，讓它作為一種性能優(yōu)良的材料持續(xù)為人類服務(wù)。人類應(yīng)設(shè)計(jì)綠色、更好使用和回收的塑料，發(fā)展塑料循環(huán)經(jīng)濟(jì)，而不應(yīng)將它污名化。

塑料全生命周期的污染治理

塑料的全生命周期過程中，在產(chǎn)品生產(chǎn)、消費(fèi)和包裝、運(yùn)輸、廢棄物管理，直到泄漏到環(huán)境中的全生命周期各個環(huán)節(jié)均應(yīng)采取針對性措施進(jìn)行綠色低碳設(shè)計(jì)，避免環(huán)境泄漏污染。在上游應(yīng)增加對離岸的石油和天然氣企業(yè)關(guān)于產(chǎn)品環(huán)保設(shè)計(jì)的倡導(dǎo)，消費(fèi)者使用中建設(shè)零廢棄社區(qū)，下游的廢棄物管理中改變焚燒的政策、倡導(dǎo)垃圾分類，對于泄漏到環(huán)境中的塑料垃圾開展河流、岸灘凈灘活動，實(shí)現(xiàn)清潔海洋的目的。

塑料的循環(huán)利用技術(shù)也有待進(jìn)一步發(fā)展。以往的塑料回收以物理回收為主，將塑料潔凈后加工成小塑料顆粒，重新生產(chǎn)為低價(jià)值的塑料制品，但由于塑料種類多、回收效率低，未能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。如今發(fā)展出的低耗能溫和條件下化學(xué)回收的新技術(shù)，回收處理過程中通過添加低價(jià)值化學(xué)品將廢塑料降解為單體，利用單體生產(chǎn)新的塑料，相比普通的物理回收利用，可生產(chǎn)更高品質(zhì)的新塑料制品。隨著化學(xué)回收技術(shù)持續(xù)發(fā)展，若能夠找到一種針對不同塑料材質(zhì)的新化學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廢塑料低成本降解為可被重新利用的單體的方法，將推進(jìn)人類加快塑料循環(huán)的步伐，從而能更加持久、低碳地使用材料。塑料循環(huán)利用與碳排放過程中，若能在全生命周期的各個環(huán)節(jié)減少碳排放，減少一次性塑料制品的使用，塑料將會是非常低碳的材料。比如在生產(chǎn)塑料時可以減少它的重量、縮小體積，使用可再生能源來生產(chǎn)，以減少塑料本身背負(fù)的碳排放，再通過減少廢棄物的產(chǎn)生等，可實(shí)現(xiàn)塑料更好的生產(chǎn)利用與回收。

塑料與微塑料污染與防治

如今全球塑料垃圾和微塑料污染仍存在很多問題。全球塑料垃圾的排放量仍然保持增長，若不采取迅速的實(shí)質(zhì)行動，塑料廢物排放到海洋生態(tài)系統(tǒng)中的量預(yù)計(jì)將持續(xù)增加，所以有必要采取有效的管控措施，減少塑料廢棄物，從而減緩海洋塑料污染。

海洋塑料污染治理中塑料垃圾和微塑料監(jiān)測方法面臨著一致性的挑戰(zhàn)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化方法的制定、塑料垃圾入海通量以及它們在全球的輸運(yùn)和積累的相關(guān)科學(xué)研究需要進(jìn)一步深入。塑料管理方面，塑料全生命周期管理和塑料循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的藍(lán)圖設(shè)想進(jìn)展緩慢。涉及塑料全生命周期管理的具有法律約束力的全球“塑料公約”談判仍然任務(wù)艱巨。

終結(jié)塑料污染的國際公約最終要求人類發(fā)展新技術(shù)實(shí)現(xiàn)塑料循環(huán)經(jīng)濟(jì)，有必要進(jìn)一步優(yōu)化塑料產(chǎn)品設(shè)計(jì)，開發(fā)高效快捷、環(huán)境友好、具有高回收率的綠色化學(xué)廢塑料回收技術(shù)，實(shí)施創(chuàng)新性的塑料制品管理和回收的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式，最大限度提高塑料制品的可重復(fù)利用性，最終消除可能進(jìn)入環(huán)境的廢塑料的產(chǎn)生。

塑料污染問題的解決不只是靠政府、企業(yè)、科學(xué)家和非政府組織等，更要靠每個公民的自覺行動。所有的利益攸關(guān)方應(yīng)齊心協(xié)力解決塑料垃圾污染問題，更好地利用塑料，在多方合力下共同解決海洋塑料垃圾污染與微塑料問題。