季君暉介紹從南海實驗點打撈的塑料垃圾。

有報道稱，至少79000噸海洋塑料垃圾聚集在太平洋深處，形成一座巨大的塑料“垃圾島”，面積約為160萬平方公里，約等于45個海南島。

這些塑料垃圾能被海水降解嗎？“不能?！敝袊茖W(xué)院理化技術(shù)研究所（以下簡稱中科院理化所）研究員、工程塑料國家工程研究中心主任季君暉在接受《中國科學(xué)報》采訪時坦言，“照此速度發(fā)展，2050年海洋塑料垃圾重量將超過海洋魚類的重量。”

那么，如何讓塑料在海水中降解消失呢？

被忽視的海洋塑料污染

1965年，瑞典人斯圖林（Sten Gustaf Thulin）發(fā)明了一體式PE塑料袋，以替代需要大量砍伐森林制成的紙袋。這在當時被列為“二十世紀最偉大的發(fā)明之一”，卻在2002年被英國《衛(wèi)報》評為“人類最糟糕的發(fā)明”。

據(jù)中國塑協(xié)塑料再生利用專業(yè)委員會統(tǒng)計，我國每天使用塑料袋約30億個。季君暉打了個比方：“這些塑料袋連起來不僅能從地球到月亮繞三次，還能富余出一個打結(jié)的長度?！?/p>

PE塑料是不可以被降解的。從事材料化學(xué)研究的中國科學(xué)院院士江雷解釋道：“不可降解塑料在其化學(xué)合成的過程中形成的化學(xué)鍵，是微生物無法降解的，因此很難在土壤或其他自然環(huán)境中被分解?！?/p>

為了解決白色污染問題，近年來，國際社會紛紛開展了“限塑”甚至“禁塑”工作，并取得一定成效。但遺憾的是，海洋塑料污染問題卻長時間被忽視。

“每年約有800萬噸塑料廢棄物流入海洋，海洋中已經(jīng)積攢了數(shù)億噸的塑料廢棄物?！奔揪龝煾锌?，最關(guān)鍵的是，這些塑料無法自行降解。

2015年，研究人員在哥斯達黎加的海洋中發(fā)現(xiàn)一只雄性太平洋麗龜，它的鼻孔被一根12厘米的吸管堵住，呼吸困難。實際上，每年因為塑料纏繞或誤食備受折磨甚至死亡的海洋生物數(shù)不勝數(shù)。

當前，大量陸地塑料流入海中，甚至形成塑料島，對海洋生物和全人類構(gòu)成重大威脅?！叭粘Ｉ钪械乃芰洗蠖嗄茉诤Ｑ笾邪l(fā)現(xiàn)。它們最終會形成直徑小于5毫米的‘微塑料’，通常會小于1毫米，甚至0.1毫米，跟水一樣在整個海洋彌散性分布?！奔揪龝熣f，“這意味著，有水的地方就有微塑料?！?/p>

而這些微塑料，將不可避免地走上人們的餐桌?！拔⑺芰峡赡芡ㄟ^海產(chǎn)品和食鹽被人們吃下?！奔揪龝煾嬖V記者。

為什么海洋塑料污染長時間被忽視呢？季君暉認為，一方面因為海洋污染不像土壤污染給人們生產(chǎn)生活帶來更直接的影響，另一方面是海洋污染的權(quán)責不像土壤污染那么明晰，無論是哪個國家提出，都需要從全球環(huán)境保護的角度出發(fā)。

塑料在海水中如何降解

季君暉團隊在2015年開始研究海洋可降解塑料?！敖到馑芰系慕K極研究目標是全自然域可自然降解，因為我們沒辦法控制塑料最終留在了哪里，而海水屬于較難降解的環(huán)境。如果塑料產(chǎn)品在海水中能實現(xiàn)降解，基本上也可以在其他領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)降解。”

起初，與大多數(shù)學(xué)者一樣，季君暉也希望現(xiàn)有的生物降解塑料可以在海洋中降解。然而經(jīng)過一年多的實驗，他發(fā)現(xiàn)大部分生物可降解塑料無法在海洋中降解。

為什么塑料在海水中的降解如此困難呢？“生物降解塑料的降解機理是‘生物作用’，要靠環(huán)境中的微生物來降解，而海水的鹽分高，即使最富微生物的海水也要比貧瘠的土壤微生物少很多。”季君暉解釋道，“這就意味著僅依賴微生物實現(xiàn)降解的生物降解塑料在正常土壤中只需要3~6個月就能降解，而在海洋中的降解可能需要幾十年甚至更長，這種降解是沒有意義的?！?/p>

讓塑料在海水中實現(xiàn)生物可降解這一想法破滅之后，季君暉在2017年帶領(lǐng)團隊開始研發(fā)全新的海水可降解塑料，把降解機理從生物降解調(diào)整為鹽促水解降解。

“海水中最不缺的就是鹽，鹽促水解反應(yīng)可以把塑料分子鏈先變成一個個的小‘片斷’。這些小‘片斷’慢慢會被海洋消納，最后變成二氧化碳?！奔揪龝熃忉尩?。

實驗過程并非一帆風順。在南海的一次海上實驗中，臺風吹跑了研究樣品，團隊半年多的辛苦工作付諸東流。

功夫不負有心人。一年后，季君暉團隊成功研制出在海水中可降解塑料，可以制備塑料袋、塑料瓶、餐盒、塑料泡沫等制品，其中用于制備塑料袋和塑料瓶的新型海水可降解塑料即將在海南進行中試。

他介紹道，目前所研發(fā)的海水可降解塑料，在海水中的降解時間可以控制在2~3年，而在土壤環(huán)境中只需3~6個月?！安煌破返乃芰辖到鈺r間不同，比如用于海水養(yǎng)殖的漁網(wǎng)一般使用壽命是5~6年，那它的降解時間則會控制在9~10年?！?/p>

江雷對此評價道：“海水可降解塑料是一項非常重要的突破，可以解決新增海洋塑料垃圾的消化和分解問題。”

“應(yīng)用是我們最終的目標”

2020年4月，海南省生態(tài)環(huán)境廳印發(fā)《關(guān)于開展海南省禁止生產(chǎn)銷售使用一次性不可降解塑料制品試點工作的通知》，并逐漸開展“禁塑”試點工作。

為了全面支撐海南省“禁塑”工作，同年6月，中科院理化所與海南省科技廳計劃共建海南省降解塑料技術(shù)創(chuàng)新中心，研究降解塑料領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝等，推進海水可降解塑料的產(chǎn)業(yè)化。

“海洋里發(fā)現(xiàn)的塑料廢物是什么，我們就先研究什么，而實現(xiàn)塑料制品的可降解性能只是第一步，關(guān)鍵要解決產(chǎn)品的使用性能和成本問題?！奔揪龝熣f。

在他看來，“禁塑”的關(guān)鍵前提是提高市場監(jiān)管部門對塑料產(chǎn)品的快速鑒別能力，而當時檢驗塑料產(chǎn)品能否降解需要6個月之久。

為了在短時間內(nèi)解決塑料產(chǎn)品的快速檢測問題，季君暉幾乎把北京的實驗室搬到了海南，最終促成了海南省地方標準DB46/T 519-2020《全生物降解塑料及制品快速檢測法基于電子監(jiān)管光譜指紋圖譜法》、DB46/T 520-2020《全生物降解塑料制品中可降解成分快速檢測法》的制定和發(fā)布。該標準一出臺，就被國家發(fā)改委列入國家生態(tài)文明建設(shè)區(qū)推薦措施。

此外，季君暉團隊還研制出塑料產(chǎn)品的檢測設(shè)備，檢測時間也由6個月縮短到幾分鐘?！澳壳敖到馑芰峡焖贆z測設(shè)備的價格還比較高，我們希望開發(fā)新的裝備，將價格控制在2萬元以內(nèi)，只有成本下來了，才能實現(xiàn)全面的裝備制造?！彼f。

除了海水可降解塑料，中科院理化所還研發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的PBS/PBAT（第三代新型生物降解塑料），并完成向多家企業(yè)的技術(shù)授權(quán)，順利投產(chǎn)。“我們研究的出發(fā)點永遠是行業(yè)的需求，應(yīng)用是我們最終的目標?！奔揪龝煾嬖V記者。

為更好地推動科研成果轉(zhuǎn)化，中科院理化所在2020年7月成立了中科啟程新材料科技（海南）有限公司?！翱蒲谐晒D(zhuǎn)化的過程中，很容易產(chǎn)生知識產(chǎn)權(quán)糾紛，有了自己的轉(zhuǎn)化平臺有助于解決這一問題?！奔揪龝熖寡浴?/p>

“人這一輩子難得做好一件事，當看到自己研發(fā)的產(chǎn)品被千家萬戶使用時，我很自豪?！奔揪龝煾锌溃昂Ｋ山到馑芰喜辉偈巧锝到馑芰系母?lián)Q代，而是全新的顛覆性技術(shù)，隨著工藝的完善和成本的降低，將會有更大的發(fā)展空間?！?/p>

（編輯：逍遙客）

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