地球人丢弃的塑料垃圾，都去哪了？
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文章来源：星球科学评论
今年5月1日开始，最新制定的《北京市生活垃圾管理条例》正式启用，严格的垃圾分类举措将重新定义这座城市的街头巷尾。也许，类似去年上海市垃圾分类时的全网狂欢场面将再度出现，不知又有多少类似于“你是什么垃圾”的段子被网友们制造出来。
垃圾是“被放错位置的资源”。厨余垃圾和剩饭剩菜等有机垃圾可以用来生产肥料或者沼气，金属、玻璃、塑料、废纸、布料、大木材、废轮胎等垃圾可以回收，重新加工成产品。即便是看似无用的建筑垃圾，人们也可以用填海造陆的方式让它发挥一些余温。
垃圾分类从娃娃抓起 | 图源@VCG
在所有的垃圾中，有一大类垃圾非常特殊：合成高分子化合物，简称高聚物。它们是一大类相对纯粹的人类造物，是现代有机合成工业将许多简单有机物组合而成的物质。人们根据弹性、塑性等性能差异，又将这类物质划分为三种用途不同的材料：塑料、橡胶和合成纤维。
尽管在自然界也有许多天然的高分子有机物，如松香等由树木分泌的天然树脂，但它们的分子更轻、结构更简单，通常作为工业合成塑料、橡胶和合成纤维的原料。换言之，经过人类有机合成工业制造的高聚物，在自然界中几乎没有类似物质。
正是凭借在自然界中的独特性和在人类生活中广泛的应用，高聚物制品具有十分特别的地位：一方面是在20世纪之前的世界里几乎不存在，另一方面则是在20世纪50年代后出现爆炸式增长，充斥在每个现代人的周围，这给了它们转变为人类文明纪念碑的机会。
它们将占领全球的每个角落，在地质历史中留下自己的印记，并最终转变为一种出人意料的物质。
但就像所有伟大的故事都有一个平凡的开头一样，这趟专属于塑料/橡胶/合成纤维的华丽变身之旅，也始于那辆早已默默消失在巷口的垃圾车。
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由于近年来国内的垃圾分类实在不理想，塑料垃圾（本节所指的塑料垃圾不包括废旧轮胎）在离开我们的视野后，通常仍与其他垃圾混合在一起，即便是北京也不例外。人们必须用机械和人工的方式进行分拣后，才能分别送往垃圾填埋场、焚烧站或回收企业[1-2]。大城市尚且如此，欠发达地区的情况可想而知。
2009至2013年，我国废塑料垃圾的回收率为23%-29%（发改委算法，为废塑料回收量/塑料总消费量）[3-4]。如果考虑到一些塑料制品的使用年限长，不会在短期内被人们丢弃，那么按照国际通行算法，这一数据将变成41%-47%（国际通行算法，为废塑料回收量/废塑料产生量）[4]。
但考虑到垃圾分类在中国还是一个新鲜事物，发达国家是否就做的更好呢？
在德国，2013年产生废塑料共计568万吨，其中有57%被焚烧，42%被分类回收。乍一看，这个比例似乎与中国在一个水平（按国际标准计算），但这里面也有一半以上作为“废塑料资源”出口到其他国家（如中国），真正自行处理加工的废塑料，只占到19%，其中仅有1%作为原料进行再利用[4]。
在美国，2013年废塑料产生量为2300万吨，分类回收了270万吨，毛回收率占到10%左右。而根据2012年数据，有215万吨分类好的废塑料出口到其他国家（其中出口中国169万吨，为历史峰值，占79%），本土加工利用废塑料的比例仅为2%[4]。
青岛海关工作人员查验进口“洋垃圾” | 2013年10月15日，4000余吨“洋垃圾”因实际类别与报关信息不符，从黄岛退运出境。图源@VCG。
中国内地进口废塑料的主要来源 | 图源@文献[7]
由于多年为全世界处理废塑料，中国早已培养出一个胃口惊人的废塑料处理行业，对废塑料的实际回收利用水平明显高于美国和欧盟[4]。2018年1月1日“洋垃圾”进口禁令生效之后，这个全球最大规模的废塑料处理行业竟出现供不应求——2019年全年处理废塑料仅为1890万吨，分类回收工作遇到的瓶颈，直接制约了废塑料处理的能力。
塑料回收利用率在全球范围内偏低的另一面，自然是居高不下的焚烧率、填埋率和遗弃率。2019年，中国产生废塑料6300万吨，其中有7%遭到遗弃，32%被填埋在垃圾场——这意味着，有39%进入了自然界[9]。
在当代，废塑料的处置情况仅比历史总体情况好一点：有55%的废塑料被遗弃或填埋，25%被焚烧，20%得到回收利用[12]。
菲律宾马尼拉附近的一处大型垃圾填埋场 | 在可预见的未来，垃圾填埋仍将是一种重要的垃圾处理方式。注意图片中下部渺小的人影。图源@VCG
在时光的轻抚下，这些被人们抛弃在自然界的塑料垃圾将存在多久？
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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。
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]。
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
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]
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
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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
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
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
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
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
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]
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]
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]
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。
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
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
策划撰稿 ｜ 云舞空城
视觉设计 ｜ 陈随
图片编辑 ｜ 谢禹涵
内容审校 ｜ 王昆，巩向杰
封面来源 ｜ VCG