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　　當(dāng)前，塑料污染已經(jīng)成為地球上直逼氣候變化的另一重大威脅，因?yàn)樗诩眲《豢赡娴匚廴久恳环N自然系統(tǒng)，并危及越來越多的生物。

　　長期以來，人們一直聚焦于陸地上土壤環(huán)境中的塑料污染，而對地球的另一組成部分——海洋中的塑料污染問題卻很少關(guān)注。事實(shí)上，海洋塑料垃圾污染以及它們對于海洋生態(tài)環(huán)境造成的危害已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們的想象。

　　海洋塑料垃圾污染有多嚴(yán)重?

　　全球每年塑料廢棄物超過3000萬噸，其中有超過2000萬噸的塑料垃圾被直接丟棄或從陸地通過河道、風(fēng)力最終進(jìn)入海洋。

圖1 海洋“塑料垃圾島”(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))　　

    目前，幾乎所有類型的塑料都已經(jīng)在海洋中找到，其中80%以上是尼龍(PA)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(pvc)等非降解樹脂材料，它們在海水中受光、風(fēng)化、渦流機(jī)械和生物群的不斷作用，最終形成直徑小于5毫米的“微塑料”(plastic debris)。在之后長達(dá)幾十年甚至幾百年的時(shí)間里，大量塑料微粒不斷積累，從赤道至兩極，從淺海到深海，遍布整個(gè)海洋。高密度且廣泛分布的塑料微粒已使無數(shù)海鳥、魚和其他海洋生物受滅頂之災(zāi)，并正在逐漸通過食物鏈將毒素帶到人類的餐桌。在歐洲，一名海鮮食客一年中通過海產(chǎn)品攝入的塑料微粒可能高達(dá)1.1萬粒。 

　 與陸地上的白色污染治理不同，受海洋特殊水域環(huán)境限制，人們幾乎無法通過傳統(tǒng)打撈方式對這些細(xì)小的塑料微粒進(jìn)行廣泛收集和處理。因此，海洋塑料污染的治理日益緊迫但困難重重。 

　　開發(fā)和使用能在海洋環(huán)境中能自行降解的塑料制品，替代PP、PA、PS等難降解塑料制品，是目前公認(rèn)的解決這一問題最根本和唯一有效的途徑。

　　海水降解材料的研發(fā)難在哪兒?

　　目前，國際上海水降解材料的相關(guān)研究才剛剛起步，很多人盲目地寄希望于生物降解材料來解決海洋中塑料污染問題。

　　中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所工程塑料國家工程研究中心長期從事降解塑料的開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用研究，針對當(dāng)前日益嚴(yán)峻的海洋塑料污染問題，在國內(nèi)率先開展了海水降解材料研究。

　　該工程中心主任季君暉研究員介紹說，當(dāng)前國內(nèi)外環(huán)保意識逐漸增強(qiáng)，各地“禁塑令”逐步推廣。聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及其共聚酯(PBAT)、聚己內(nèi)酯(PCL)和聚羥基烷酸酯(PHAs)等商品化生物降解材料，在土壤和堆肥中有良好的生物降解性能，已經(jīng)在眾多領(lǐng)域中替代了不可降解的通用塑料，一定程度上緩解了陸地上的白色污染。

圖2 中科院理化所全生物降解塑料制品

　　然而，聚酯材料堆肥降解的本質(zhì)是聚合物在微生物分泌酶作用下發(fā)生的酶促水解反應(yīng)。環(huán)境中微生物種類、數(shù)量、溫度等需要滿足一定的要求才能得到快速降解。 

　　與陸地環(huán)境相比，海洋環(huán)境以富含水、高鹽、高壓、低溫、流動和稀營養(yǎng)為特征。海洋微生物數(shù)量除了近海區(qū)密度略大外，大洋海水中微生物密度都較小，平均一般為每毫升幾個(gè)至幾十個(gè)，與堆肥降解過程中每升土壤中數(shù)數(shù)以億計(jì)的微生物數(shù)量相比，幾乎可以忽略。不同的降解環(huán)境和降解條件使得脂肪族聚酯材料在海水中的降解性能與堆肥過程有明顯差異。

　　顯然，現(xiàn)有的生物降解材料及其研究成果并不能直接應(yīng)用于海水降解材料的開發(fā)。以PLA(聚乳酸)為例，堆肥條件下，PLA樣條50天左右失重達(dá)到70%;但是在25℃海水中放置1年也沒有觀察到明顯失重，GPC測試表明分子量無明顯變化。

　　該工程中心負(fù)責(zé)海水降解材料開發(fā)的王格俠博士同時(shí)表示，通過對典型生物降解材料在不同模擬水體環(huán)境中的降解實(shí)驗(yàn)，我們已經(jīng)對海水降解過程和堆肥降解過程兩種機(jī)理有了初步的認(rèn)識;對于典型生物降解聚酯材料在海水和淡水中降解周期有了初步掌握。

　　研究結(jié)果表明，目前的生物降解聚酯材料在海水中降解性能與堆肥中有較大差異，海水中很難具備生物降解條件，因而大多數(shù)聚酯材料在海水中降解周期非常緩慢，甚至難以降解。聚酯材料在堆肥過程微生物分泌酶作用下發(fā)生的酶促水解反應(yīng);而海水降解則更傾向于高鹽復(fù)雜水體環(huán)境中的非酶促水解反應(yīng)。海水降解過程受聚酯材料鏈段結(jié)構(gòu)、結(jié)晶性能，以及水體中鹽度、溫度的影響巨大。

　　總體來說，人們已經(jīng)清楚認(rèn)識到了目前使用的難降解的塑料制品對于海洋生態(tài)環(huán)境帶來的巨大破壞，并正在積極開展海水降解材料的研究來改善這一狀況。

　　但正如在陸地上實(shí)行“禁塑令”使用完全生物降解塑料制品代替通用塑料的進(jìn)展緩慢一樣，開發(fā)使用可海水降解的塑料制品來防治海洋塑料污染才剛剛開始，單一聚酯類生物降解材料并不能直接應(yīng)用于海水中有效解決海洋塑料污染問題。 

　　海水降解材料研究需要在現(xiàn)有生物降解材料基礎(chǔ)上構(gòu)建新的材料體系，可以說是，任重道遠(yuǎn)。