塑料在海洋中不死不灭，如果Ta能被海水降解就好了

目前，塑料污染已经成为全球气候变化的另一个主要威胁，因为它正在迅速和不可逆转地污染每一个自然系统，并危及越来越多的生物。

长期以来，人们一直关注陆地土壤环境中的塑料污染，但很少关注地球的另一个组成部分海洋中的塑料污染。事实上，海洋塑料废弃物的污染及其对海洋生态环境的危害远远超出了我们的想象。

海洋塑料废弃物污染有多严重？

全世界每年产生3000多万吨塑料废物，其中2000多万吨直接被丢弃，或最终通过河流和风从陆地进入海洋。

图1海洋“塑料垃圾岛”(网上照片)

目前，几乎所有类型的塑料都在海洋中被发现，其中80%以上是不可降解的树脂材料，如尼龙、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等。它们在海水中受到光、风化、涡流机械和生物群的持续作用，最终形成直径小于5毫米的“塑料碎片”。

在接下来的几十年甚至几百年里，从赤道到两极，从浅海到深海，整个海洋都积累了大量的塑料粒子。密集且分布广泛的塑料颗粒已经摧毁了无数的海鸟、鱼类和其他海洋生物，并通过食物链逐渐将毒素带到人类的餐桌上。在欧洲，一个吃海鲜的人一年可能会通过海鲜摄入多达11000个塑料颗粒。

与控制陆地上的白色污染不同，由于海洋特殊水环境的限制，人们很难通过传统的捕鱼方法广泛收集和处理这些细小的塑料颗粒。因此，控制海洋塑料污染越来越紧迫而困难。

开发和使用可在海洋环境中自行降解的塑料产品来替代难熔塑料产品，如聚丙烯、聚酰胺和聚苯乙烯，目前被认为是解决这一问题的最基本和唯一有效的方法。

开发海水降解材料有什么困难？

目前，国际上对上海水降解材料的研究刚刚起步。许多人盲目地寄希望于可生物降解的材料来解决海洋中的塑料污染问题。

中国科学院物理与化学技术研究所工程塑料国家工程研究中心长期从事可降解塑料的开发、产业化和应用。针对日益严重的海洋塑料污染问题，中国率先开展了海水降解材料的研究。

工程中心主任、研究员纪军辉表示，目前国内外环保意识正在逐步增强，“禁塑令”正在全国范围内逐步推广。聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、共聚酯(PBAT)、聚己内酯(PCL)、聚羟基链烷酸酯(PHAs)等市售可生物降解材料在土壤和堆肥中具有良好的生物降解性，并在许多领域取代了不可降解的普通塑料，从而在一定程度上缓解了土地上的白色污染。

图2中国科学院物理化学研究所全生物降解塑料产品

然而，聚酯堆肥降解的本质是在微生物分泌酶的作用下聚合物的酶水解。环境中微生物的种类、数量和温度需要满足一定的要求才能迅速降解。

与陆地环境相比，海洋环境具有富水、高盐、高压、低温、流动性和营养稀释的特点。除了近海区域密度稍高外，海水中海洋微生物的密度相对较低，平均为每毫升几个到几十个，与堆肥降解过程中每升土壤中数亿个微生物相比，这几乎可以忽略不计。不同的降解环境和降解条件使得脂肪族聚酯材料在海水中的降解性能明显不同于堆肥过程。

显然，现有的可生物降解材料及其研究成果不能直接应用于海水降解材料的开发。以聚乳酸为例，在堆肥条件下，聚乳酸样条的失重率在50天左右可达到70%。然而，在25℃的海水中放置一年后没有观察到明显的重量损失，并且GPC测试显示分子量没有明显变化。

工程中心负责海水降解材料开发的王戈霞博士同时表示，通过对典型可生物降解材料在不同模拟水环境中的降解实验，我们已经初步了解了海水降解和堆肥降解的两种机理。典型的可生物降解聚酯材料在海水和淡水中的降解周期已经初步掌握。

研究结果表明，目前可生物降解聚酯材料在海水中的降解性能与在堆肥中的降解性能有很大差异，且在海水中难以具备生物降解条件，因此大多数聚酯材料在海水中的降解周期非常缓慢，甚至难以降解。堆肥过程中聚酯材料在微生物分泌酶作用下的酶解反应:然而，在高盐复杂水环境中，海水降解更倾向于非酶水解反应。海水的降解过程受聚酯材料的链段结构和结晶性能以及水中盐度和温度的影响很大。

总的来说，人们已经清楚地认识到目前使用的耐火塑料制品对海洋生态环境造成的巨大破坏，并正在积极开展海水降解材料的研究，以改善这种状况。

然而，就像在陆地上执行“塑料禁令”以完全生物降解塑料产品代替普通塑料的进展缓慢一样，开发和使用海洋可降解塑料产品来预防和控制海洋塑料污染的工作才刚刚开始，单一的聚酯生物降解材料不能直接应用于海洋水域，以有效解决海洋塑料污染问题。

海水降解材料的研究需要在现有可生物降解材料的基础上建立新的材料体系。可以说还有很长的路要走。