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年代量產以來，迅速在全球得到廣泛應用。到了1990年代，塑料污染逐漸成為環境污染的重要議題，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境問題。許多塑料垃圾在海洋環境中難以降解并持久存在，小型海洋塑料垃圾，即微塑料，對海洋生態系統的潛在風險也使得海洋塑料垃圾和微塑料問題備受關注。目前，國際上尚未形成全球層面且具有法律約束力的行動。海洋中的塑料垃圾和微塑料要實現從污染到治理，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境中的塑料材質垃圾。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。另外可以根據浮游生物攝食尺寸大小進一步細分微塑料尺寸。這些塑料微粒也具有不同的組成成分和表面效應，被認為具有與大型塑料垃圾一樣的環境風險。小于1 μm的塑料被定義為納米塑料，仍有待進一步研究認識。

海洋塑料垃圾引發關注

1972年，美國伍茲霍爾海洋研究所愛德華 · 卡彭特（Edward J. Carpenter）團隊先后在《科學》（Science）上發文，分別介紹了美國新英格蘭近海及馬尾藻海中的塑料分布，是最早關于海洋塑料垃圾的科學記錄。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，在北太平洋發現大量塑料垃圾的經歷，從而引發關注，這也是著名的太平洋垃圾環流帶的由來。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入人們的視野。

2022年，經濟合作與發展組織（OECD）的《全球塑料展望》報告顯示，全球塑料年產量從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境中，微塑料占12%，而管理不善的垃圾占比高達82%。截至2015年，人類至少產生了69億噸塑料垃圾。

據統計，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年聯合國環境署（UNEP）相關評估報告顯示，目前海洋中的塑料垃圾約占海洋垃圾總重量的85%。

潛在生態風險

管理不善的塑料垃圾經由不同途徑泄漏到海洋環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污染物產生的生態風險均值得關注。

大型塑料垃圾的風險主要可以分為航行和工業危害、漁業和水產養殖以及影響生物多樣性的風險。海洋微塑料由于粒徑小，容易被海洋生物誤食，可能導致有害的物質被生物體吸收，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生傳播的風險。人們對微塑料的海洋環境風險尚需進一步認識，且對環境中納米塑料風險的認識更顯不足。人類因飲食和呼吸接觸微納米塑料，目前沒確鑿證據表明其存在健康風險。

我國相關研究與應對

我國是較早應對塑料垃圾污染問題的國家。早在1995年國家就頒布了相關的固廢法，2000年《關于立即停止生產一次性發泡塑料餐具的緊急通知》（禁塑令）、2007年《國務院辦公廳關于限制生產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促進法》等涉及塑料垃圾問題的相關法律法規相繼頒布。具有重大意義的是2018年國務院發布了《禁止洋垃圾入境推進固體廢物進口管理制度改革實施方案》。由于廢塑料占進口洋垃圾的比例較大，在回收利用時容易泄漏到環境中，該方案的實施極大程度地減少了塑料洋垃圾的進口。

目前我國塑料污染治理工作已經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《關于進一步加強塑料污染治理的意見》到2021年發改委與生態環境部等聯合印發的《“十四五”塑料污染治理行動方案》等，我國對加強塑料污染治理、開展海洋塑料垃圾和微塑料監測與防治技術等提出了新要求。

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研發計劃項目“海洋微塑料監測與生態環境效應評估技術研究”，對海洋微塑料的監測、分析關鍵技術，源解析、輸運和歸趨機制，毒性效應與機制，風險管理與源頭控制等開展一系列研究。系統調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，并奠定了技術方法基礎，形成了我國海洋微塑料重要的基礎數據集。通過我國科學家不斷獲取實地監測數據，更正了部分外國專家根據假設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依據。

國際推動解決海洋塑料垃圾問題的進程

自從2004年聯合國大會開始關注海洋垃圾問題以來，2011年聯合國環境署將海洋垃圾問題作為三大主題之一納入《2011年聯合國環境署年鑒》中，尤其關注海洋微塑料的污染。2014年到2022年，聯合國連續召開了五屆環境大會，通過了五項關于海洋垃圾問題的決議。特別是2015年聯合國大會通過了《21世紀議程》，其中可持續發展目標（SDGs）特別強調應對海洋塑料污染問題。2015—2020年多個海洋國際組織響應并制定了涉及海洋塑料垃圾和微塑料問題的指導文件。

在聯合國環境大會中，多次會議以海洋塑料垃圾為主題，設定海洋垃圾和微塑料不限成員名額特設專家組（AHEG），著力推動海洋塑料垃圾污染防治的全球公約與區域合作行動。在國際公約中，《聯合國海洋法公約》《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》《控制危險廢物越境轉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，聯合國環境署海洋環境保護科學問題聯合專家組（GESAMP）等開展海洋塑料垃圾和微塑料風險評估，并發布評估報告，對海洋塑料垃圾和微塑料對生態環境和人類健康的影響和風險、決策和行動提供指南。聯合國第四屆環境大會（UNEA 4）呼吁加強關于海洋塑料的科技研究和技術知識分享與合作。同期，我國成立了聯合國教科文組織政府間海洋科學委員會海洋塑料垃圾和微塑料區域培訓與研究中心，我國科學家也在2019年聯合國環境署項目“海洋垃圾熱點評估方法”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》報告中作出貢獻。

具有重大歷史意義的海洋塑料污染治理進程是2022年2月聯合國環境署不限成員名額常駐代表委員會第五屆會議續會（OECPR）討論了三項關于塑料污染的提案，其中秘魯和盧旺達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日在聯合國第五屆環境大會第二階段會議（UNEA 5.2）上通過了終結塑料污染決議，這是一項歷史性決議，內容包括到2024年結束塑料污染，并達成一項具有法律約束力的國際協議。這項決議涉及塑料的整個生命周期，設立了一個政府間談判委員會（INC），目標是在2024年底前完成一項具有法律約束力的全球協議草案。INC已召開多次會議，不斷向前推進草案工作。目前，“塑料公約”的國際談判正在進行中，我國也在積極參與。

塑料全生命周期過程與碳循環

在石油基塑料的生產過程中，石油經提煉裂解成單體，通過聚合反應生成高分子聚合物，經過增加添加劑及一系列設計與制作工序，成為市場上流通的塑料制品。塑料生產與使用后產生的塑料垃圾與微塑料有一部分被消費者遺棄，有的進入垃圾填埋場填埋，有的被焚燒或被回收利用。填埋或回收中產生的塑料垃圾在不同環境下降解，這些降解的以及最初被收集焚燒的產物都會參與到全球碳循環中，部分進入碳的生物地球化學循環，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

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到碳減排的目的，這也為塑料制品的環保設計提供了新思路——設計與生產更低碳、更環保、可循環、產品更堅固耐用的塑料制品。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新的環境問題。如何低碳、綠色、高質量、可循環地使用塑料是我們面臨的更重要的課題。從循環經濟的角度考慮，不只是要防止塑料垃圾泄漏到環境中，也要考慮如何更好地可循環再生利用它，讓它作為一種性能優良的材料持續為人類服務。人類應設計綠色、更好使用和回收的塑料，發展塑料循環經濟，而不應將它污名化。

塑料全生命周期的污染治理

塑料的全生命周期過程中，在產品生產、消費和包裝、運輸、廢棄物管理，直到泄漏到環境中的全生命周期各個環節均應采取針對性措施進行綠色低碳設計，避免環境泄漏污染。在上游應增加對離岸的石油和天然氣企業關于產品環保設計的倡導，消費者使用中建設零廢棄社區，下游的廢棄物管理中改變焚燒的政策、倡導垃圾分類，對于泄漏到環境中的塑料垃圾開展河流、岸灘凈灘活動，實現清潔海洋的目的。

塑料的循環利用技術也有待進一步發展。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，重新生產為低價值的塑料制品，但由于塑料種類多、回收效率低，未能實現經濟效益最大化。如今發展出的低耗能溫和條件下化學回收的新技術，回收處理過程中通過添加低價值化學品將廢塑料降解為單體，利用單體生產新的塑料，相比普通的物理回收利用，可生產更高品質的新塑料制品。隨著化學回收技術持續發展，若能夠找到一種針對不同塑料材質的新化學技術，實現廢塑料低成本降解為可被重新利用的單體的方法，將推進人類加快塑料循環的步伐，從而能更加持久、低碳地使用材料。塑料循環利用與碳排放過程中，若能在全生命周期的各個環節減少碳排放，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，以減少塑料本身背負的碳排放，再通過減少廢棄物的產生等，可實現塑料更好的生產利用與回收。

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，若不采取迅速的實質行動，塑料廢物排放到海洋生態系統中的量預計將持續增加，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測方法面臨著一致性的挑戰，相關標準化方法的制定、塑料垃圾入海通量以及它們在全球的輸運和積累的相關科學研究需要進一步深入。塑料管理方面，塑料全生命周期管理和塑料循環經濟發展的藍圖設想進展緩慢。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”談判仍然任務艱巨。

終結塑料污染的國際公約最終要求人類發展新技術實現塑料循環經濟，有必要進一步優化塑料產品設計，開發高效快捷、環境友好、具有高回收率的綠色化學廢塑料回收技術，實施創新性的塑料制品管理和回收的循環經濟模式，最大限度提高塑料制品的可重復利用性，最終消除可能進入環境的廢塑料的產生。

塑料污染問題的解決不只是靠政府、企業、科學家和非政府組織等，更要靠每個公民的自覺行動。所有的利益攸關方應齊心協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。