塑料之海

去年，一个名为“海洋清理”的非盈利组织筹集了 220 万美元，用于清除太平洋垃圾带中的塑料。该组织 21 岁的创始人博扬·斯拉特计划用这笔钱建造长约 60 英里的浮动屏障，并表示大约 10 年内就能清理掉所有塑料垃圾。但科学家们对斯拉特的想法究竟有多可行——以及有多成功——提出了质疑。事实证明，垃圾带比乍一看要难处理得多。目前，我们的海洋周围有六个主要垃圾带，或者一些科学家更喜欢称之为热点。其中五个——北太平洋、北大西洋、南太平洋、南大西洋、印度洋——是由环流形成的。它们的形成是因为风和洋流，以及地球自转，将水推向海洋中部。海水汇聚的地方被称为环流，一旦海水到达环流中心，就会开始下沉。但主要由塑料组成的垃圾仍在旋转，既没有完全滞留在海面附近，也没有沉入海底。“它们就像一坨冲不掉的屎，”伦敦帝国理工学院的海洋学家埃里克·范·塞比尔 (Erik Van Sebille) 说。“这就是垃圾堆积的原因，也是垃圾带形成的原因。”大多数人都知道北太平洋垃圾环流，而这正是斯拉特希望解决的垃圾带。它是最大的垃圾带，容纳的塑料也最多，占所有环流中塑料总量的 40% 以上。

第六个热点位于北冰洋，它打破了常规。它不是环流，而是堆积区。大大小小的堆积区遍布全球，北极堆积区是其中较大的一个。这是一个垃圾聚集的区域，科学家认为，这是海洋中较温暖区域涌出的海水在冷却时重新沉入深海的地方。海冰的存在加剧了北极的塑料问题。塑料会在冰中冻结，并在春季解冻时再次释放出来，导致垃圾堆积更多，清理工作更加困难。而且，与五大环流不同，北极的垃圾构成了更为紧迫的生态问题。

北极受到威胁

当我们想到海洋中的塑料和垃圾时，我们经常会想到它们对动物造成的危害：海龟被困在汽水罐环中，鱼类吞食微小的塑料碎片。考虑到这一点，从纯粹愤世嫉俗的角度来看，垃圾环流并没有听起来那么糟糕。这些环流形成于荒芜地区，范塞比尔称之为“海洋沙漠”。那里没有营养物质，几乎没有动物。本质上，水在表面停留的时间太长了，所有营养物质都被消耗殆尽了。旋转的塑料垃圾实际上处于危害最小的区域，远离渔业和珊瑚礁。这并不是说垃圾没有造成损害，而是它已经到了造成更多损害的地步。

但北极是一个繁荣而富有成效的生态系统。这里有无数物种，从海洋哺乳动物和鸟类到鱼类和甲壳类动物。垃圾和塑料对北极这些地区造成破坏的可能性要大得多，而这里的环境已经承受着气候变化和人类活动带来的巨大压力。随着海冰越来越少，在该地区作业的渔船数量大幅增加。再加上石油和天然气开采量的增加、北部航线的扩大和游轮数量的增加（北极北部岛屿斯瓦尔巴群岛的港口越来越受欢迎），垃圾的来源也越来越多。

曾撰写大量关于海洋垃圾的文章的海洋生物学家梅拉妮·伯格曼 (Melanie Bergmann) 指出，即使是人们在寒冷气候下穿的衣服类型也会对​​海洋垃圾产生影响。“人们穿羊毛衫和功能性服装，这些服装主要由塑料制成，”她说。“每次洗这些衣服时，都会释放出微小的塑料纤维。最近的一项研究表明，羊毛衫在一次洗涤中就会失去 1900 根塑料纤维。”

清除海洋中所有的垃圾是一项巨大的挑战，也引发了许多问题：清除海洋中的垃圾是否更重要（甚至可能）？最好的方法是什么？还是我们应该从一开始就集中精力防止垃圾进入海洋？

阻止潮流

海洋清洁计划因其清理太平洋垃圾带的计划而受到高度赞扬，但在海洋中心清理垃圾可能并不是最有效的资源和资金利用方式。首先，科学家质疑漂浮装置能否承受这片海域持续不断的风和洋流。此外，还有物流问题。就连斯拉特也同意这一观点，即如果这些屏障出现问题，试图前往海洋中心修复它们将花费巨大。

与其关注这些海洋热点，不如将目光投向陆地。在 2016 年 1 月与他人合作撰写的一篇论文中，范·塞比尔发现，如果我们在靠近海岸的地方进行塑料清除，而不是担心那些垃圾环流，那么清除塑料的效果可能会更好。“清理中间地带就像是清理漏水的水龙头，却没有修好水龙头本身，”他指出。“最好尽可能靠近源头进行清理，以免它们有机会与海洋生物接触。”

谈到清理工作，与环流和热点地区漂浮的少量垃圾相比，防止垃圾进入海洋的想法变得更加重要。其他地方的垃圾数量巨大，而环流和热点地区漂浮的垃圾却很少。科学家们知道海洋中有很多塑料，但他们不知道具体有多少。“如果你测量一下海洋中漂浮的塑料数量，”范塞比尔说，“你会发现有几十万公吨。”但他随后提到了去年发表的另一篇科学论文，该论文估计每年实际上有 4.8 到 12.7 公吨的塑料进入海洋。

换句话说，每年流入海洋的塑料数量是漂浮在海面上的塑料数量的 100 倍。“99% 的塑料都不见了，”范塞比尔说。“我们知道有多少流入海洋，我们知道有多少漂浮在海面上，剩下的在哪里？这是一个价值百万美元的问题。”

大多数科学家都认为，塑料可能流入的地点只有几个——沉入海底、被冲上海滩或被动物吞食。“我们知道海鸟的胃里有很多塑料，海龟的胃里也有很多。我们知道塑料会流入动物体内。”

从总体来看，范塞比尔认为事后清理污染并不是解决问题最有效的方式。他认为，最好的第一步是让人们更加小心地处理垃圾，并考虑回收利用。

Melanie Bergman 倾向于认为，长​​期防止塑料进入海洋的唯一有效方法是首先阻止塑料进入海洋。“我认为没有办法清理它，”她说。“唯一的解决办法是首先避免乱扔垃圾，减少塑料的消耗或使用，并开发与所含物质具有相同使用寿命的产品。”她思考了一下聚合物在接触海水时会迅速降解的可能性。“人类如此聪明——为什么这不可能实现？”她问道。

打造更优质的垃圾处理设施

人类已经开始研究潜在的解决方案。越来越多的美国和国际公司生产所谓的可持续塑料或生物塑料——由玉米、土豆或甘蔗等植物制成的塑料。消费者最常在杯子、瓶子、餐具和袋子中找到它们，随着对塑料问题的认识不断提高，对这些环保产品的需求不断上升。这是一个好兆头；人们终于开始关注了。营销专家认为，到 2020 年，全球生物塑料市场的价值可能高达 308 亿美元。然而，尽管它们看起来绿色环保，但许多生物塑料都存在问题：它们仍然需要很长时间才能分解，或者只能在工业堆肥设施中才能正确分解。

但在纽约，企业家埃本·拜尔和加文·麦金太尔已经花了近十年时间研究如何打造更好的垃圾桶。拜尔说：“现实情况是，即使是最善良的人类也会偶尔乱扔垃圾。人类的物品总会从回收和垃圾收集系统中流出，这些物质会随着水和风流向海洋。垃圾带就是这种现象的直观证据。我们的理念是，从包装到耐用品，出售给消费者的材料应该 100% 与地球生态系统兼容。”

因此，拜耳和麦金泰尔成立了一家名为 Ecovative 的生物材料公司，并着手开发一种替代品，以取代环境的头号敌人：聚苯乙烯，也就是众所周知的泡沫聚苯乙烯。作为一种轻质包装材料，泡沫聚苯乙烯随处可见，因为它质量一流，价格低廉。但它对环境的影响却非常糟糕。它是城市垃圾的最大来源，也是美国海洋和海湾的主要污染物。它会导致野生动物窒息和饥饿。它至少需要 500 年才能分解。而且它还是一种致癌物。

为了替代，他们发明了一种由菌丝体或蘑菇根制成的替代品。他们利用玉米秸秆等农业废弃物培养真菌，并将其放入一个模具中，该模具的形状类似于一块包装材料，就像新电视或电器的边角一样。几天后，菌丝体就会长成模具的形状。它和聚苯乙烯泡沫塑料一样有效，但一旦暴露在水分中，它就会分解。拜耳解释说，它不会立即“溶解”，但随着时间的推移，它会分解成可以在食物链中使用的实际营养物质（而不是微小的塑料颗粒）。

拜耳认为，改变我们使用和处理的产品类型是解决海洋塑料问题的最佳选择。“这是确保这些材料不会进入我们环境的唯一切实可行的方法，”他指出。“一旦发生污染，清理起来就极其困难。人们听到‘太平洋垃圾带’，会认为它是一个集中的区域。它实际上绵延数百英里，非常分散。那里的物质当然是一个问题，但更大的问题是，如果我们继续这样下去，25 年或 50 年后我们的海洋会变成什么样子？我们的海滩边缘将堆满塑料垃圾，而不是海藻，我们的海洋生物、动物和鸟类将付出沉重的代价。”

本文版本最初刊登于《大众科学》杂志2016年9/10月刊，标题为“垃圾流入北极水域”。