编者按:
年5月18日–6月12日,中国科普博览携手知乎科学,发起「写给未来的答案」征集,邀请众多科研专家、青年学者,为这些问题留下最新的注脚。正值中科院第18届公众科学日,这也是我们为大家带来的“科学大礼包”之一。也许你恰好是相关专业的从业者,这些问题触碰到了你的知识领域;也许你是兴趣使然,早已深耕多年,对这些问题有独到见解;又或者你也有这样关于未来的问题,期待你一起加入进来,为科学执笔,把答案写给未来。
今年3月,很多人应该都刷到过一篇新闻,说的是,人体的血液中发现了微塑料。这个事,乍一听会有些惊悚,但是仔细一想吧,好像也不奇怪,人体血液又不是化外之地,和外界也有循环,怎么就不能有微塑料?此前,早就有报道,粪便中可以检测出微塑料,也曾经让人大吃一惊。
很多人担心的是,血液中的微塑料会不会有什么危害?
对此,现在也只能说,不知道。我们现在对微塑料的研究还很初级。实际上,即便是整个塑料领域而言,我们对其危害的研究也不算很成熟。造成研究滞后的原因很多,其中一个一个原因是塑料的种类太多了,相比于钢铁、陶瓷这些传统材料而言,更新换代的速度又比较快,研究内容跟不上。当然,更主要的原因还是社会原因,在此就不做深入讨论了。
塑料对于人类的危害,主要有两个方面,一个是对人类生活环境的危害,还有一个就是对人体健康的危害。
正如标题所言,我们现在已经在血液、大气和极地这些位置发现了塑料的踪迹。这个问题带给我们最大的困惑,是塑料已经成为全球物质循环的一份子,它可能会让地球的循环出现新的模式。
这么抽象地说不是很好理解,我们说一个地球上曾经发生过的事。
很多人应该都听说过“石炭纪”这个词,在地质学上,它值得是距今大约2.9到3.6亿年那段时间,跨度数千万年,不同的资料之间略有差异。不过,对于石炭纪的特征,倒是没有什么争议,顾名思义,就是形成了大量的煤炭,我们今天开挖的煤炭,有一大半都来自这段时期。
为什么不早不晚,恰好这个时候?现代科学推论,与木质素这种物质存在很大关系。
在高大乔木刚刚演化出来的时候,地球上遭遇了一个很棘手的问题。高大树木的树干主要是由纤维素和木质素构成,纤维素是老面孔,但是木质素却是个新物质。木质素的分子量不大不小,称不上高分子,但也不像甘油这样的小分子,对于当时的微生物而言,这种分子没有办法代谢,就只能不断累积。
图注:如今的煤矿很大一部分都是石炭纪的产物
于是,地球的碳循环就被打乱了,大气中的二氧化碳越来越少,通过树木转化为木质素的碳元素却越来越多,最终深埋于地下变成煤炭。这个循环直到上亿年以后才得到修复,因为地球上总算演化出了能够分解木质素的微生物。而在这段时间里,大气由于缺乏二氧化碳,而氧气却远比现在更丰富,很多物种都被淘汰,气候变化的问题也远比现在更剧烈。
可以说,小小的木质素,改变了整个地球的面貌。
这当然是一个很极端的案例,但是它可以告诉我们,地球上的物质循环有多重要,碳元素尤其如此。
我们的生态系统现在面对塑料时,就和当年面对木质素一样,束手无策。
所以,在聊起环保话题时,经常有人会问,如果没有可降解塑料,那么现在的塑料怎样处理最好?和很多人想象的不一样,焚烧反而是最环保的做法,因为这种方法强行让塑料以二氧化碳和水的形式重新进入了地球的循环中。
相反,当我们发现越来越多的塑料以它的本体形态进入地球的循环,我们就得担心一个问题,那些飘在极地上的塑料袋会不会一直保持下去?目前来看,很可能会这样。在我们人类短短几十年寿命的尺度上,这样的后果是什么,其实很难给出准确的答案。我们目前只能很肤浅地研究一些有直接因果关系的事件,比如海洋中的塑料环会让海龟窒息。
我说“肤浅”,绝不是说这样的研究没有价值,它很有价值,但只是对个体而言,对于人类而言,我们甚至现在都找不到研究大问题的入口,这比具体说什么危害更严重。
我们都听过“蝴蝶效应”通俗的表达形式:南美森林里的一只蝴蝶扇动翅膀,太平洋上刮起了风暴。一只蝴蝶当然没那么大能耐,但它的扰动却可能对结果产生重大影响,因为很多扰动,都会在后续的演化中不断放大其效应。这种现象,我们现在用“对称性破缺”去描述它。例如,地球上所有的生命都只消化D-葡萄糖,而对它的对映体L-葡萄糖不感冒,无非就是最初的那一点点“对称性破缺”。如果没有对称性破缺,那么地球上消化D-葡萄糖和消化L-葡萄糖的生物应该一样多。
所以,本着科学的精神,我们不能小看塑料干扰的任何一个循环,不是因为它带来的直接后果。我甚至可以推测,极地发现的那一点点塑料,几乎没有机会造成企鹅会因此噎死,但是,我们却不能排除,这个扰动的后果会造成智人这个物种的消亡。
说完环境的影响,我们再说点塑料对于健康的危害。
塑料本身对健康的危害其实很有限。
我们现在所用的塑料,都是以高分子材料为基础,比如常见的七大塑料,它们的成分包括:聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。对于非专业人士而言,记住这些名词都很没意义,甚至连简称都不需要太多