石炭纪煤层的形成对治理塑料污染的启示

石炭纪煤层的形成对治理塑料污染的启示

塑料是人类在材料学上的一个巨大进步，解决了很多天然材料和金属材料无法应付的难题。但越来越多的塑料遗留在生物圈中形成了塑料污染。废弃的塑料进入了海洋、河流、土壤，在太平洋中废弃的塑料和其它垃圾写成了巨大的垃圾岛。

中国和很多国家、地区都采取了垃圾分类的办法，一些饮料瓶等废塑料制品被回收利用；一些企业推出了可降解的塑料制品。我们自己在超市买东西时拿到的购物袋就是可降解塑料袋。但可降解塑料袋的强度和耐久性比传统塑料袋差很多。因此可降解塑料的使用受到很大限制，在很多场合无法使用可降解塑料。

海洋中漂浮的塑料垃圾

残留在土地的塑料地膜

现在认为进入人体的微塑料带来很多健康风险。2024年发表在《新英格兰医学杂志》上的一项研究表示，微塑料和纳米塑料已经侵入颈动脉组织中，与心脏病、中风和死亡的风险增加有关。与那些动脉中没有检测到微塑料和纳米塑料的人相比，检测到这些塑料的人在未来34个月的随访中，发生心脏病、中风或全因死亡的风险高出4.53倍。2025年1月，发表在《科学进展》上的一项研究证实，微塑料颗粒会被免疫细胞吞噬，然后随着血液流动，最终停留在大脑的血管中，可能会导致血管堵塞、脑血栓，并导致神经行为异常。

各国政府也注意到了微塑料的危害。中国中国已出台《限制一次性塑料制品污染的指导意见》，并持续推进微塑料检测研究和生态风险评估，为后续立法奠定基础。2019年10月30日，国家发改委发布的《产业结构调整指导目录（2019年本）》于2020年1月1日正式实施，其中第三类淘汰类中规定：“含塑料微珠的日化用品，到2020年12月31日禁止生产，到2022年12月31日禁止销售。”。2020年7月，国家发改委发布的《关于扎实推进塑料污染治理工作的通知》（发改环资〔2020〕1146号），附件《相关塑料制品禁限管理细化标准（2020年版）》中细化了“含塑料微珠的日化产品”的标准，具体包括为起到磨砂、去角质、清洁等作用，有意添加粒径小于5毫米的固体塑料颗粒的淋洗类化妆品（如沐浴剂、洁面乳、磨砂膏、洗 发水等）和牙膏、牙粉。

2015年美国通过《无微珠水域法案》（Microbead-Free Waters Act），该项法案禁止生产和营销人为添加塑料微珠的冲洗型化妆品。从2017年7月1日起，个人护理品厂商不得再生产含有塑料微珠的洗面奶、洗发水和牙膏等，2018年7月1日起全面禁止销售。

2023年，欧盟委员会条例 (EU) 2023/2055发布，用于修订REACH法规附件XVII，添加第78条，以限制单独使用或有意添加到混合物中的合成聚合物微粒（俗称“微塑料限制”）。该法规于2023 年 10 月 17 日开始实施。要求供应链中的参与方提供产品中微塑料的数据。另外，2025年10月17日起，食品添加剂中含有合成聚合物微粒的供应商需要提供相关微粒的使用和处置说明；2026年10月17日起，体外诊断设备中含有合成聚合物微粒的供应商需要提供相关微粒的使用和处置说明；自2031年10月17日至2035年10月16日，相关化妆品中含有合成聚合物微粒的供应商应声明：“本产品含有微塑料。” 但是，2031年10月17日之前投放市场的产品无需在2031年12月17日之前提供该声明。

上述措施对减少塑料污染的危害有不小的作用。但是我们的生活离不开塑料，从脸盆到手机、电脑、医疗器械都离不开塑料。任何东西用到最后总归是要坏的。限制了产品中的微塑料，但无法让塑料制品停止老化。老化的塑料会破碎、变成粉末。大家看下阳台上的塑料花盆的结局就知道了。这些塑料碎片自然进入环境中。塑料碎片无论如何变成微粒，分子结构没有变化。聚乙烯还是聚乙烯，没有变成乙烯。只有设法让聚乙烯分解成乙烯甚至二氧化碳才是最终从环境中清除了。很多人以为乙烯来自石化工业，实际上几乎所有的植物都能产生乙烯，不过在水果成熟阶段，乙烯的分泌量会大幅增加。它就像是水果成熟的 “启动开关”，当水果中的乙烯含量达到一定浓度时，便会触发一系列复杂的化学反应，推动水果从青涩走向成熟。

我认为石炭纪煤层的形成对处理塑料污染有启示作用。地球上的煤层绝大部分形成于石炭纪，后面的地质年代虽然还有植物很繁茂的时期，但形成的煤层就少了很多。主要的原因是石炭纪的时候树木生成了木质素。木质素是一种天然高分子物质。当时的微生物还没有进化出分解木质素的酶。对于当时的微生物面对木质素就像我们现在面对塑料。石炭纪的树木在死后，其木质部得以保存下来，经过漫长的地质时期，最终演变成了我们今天所见的煤炭。某些煤层厚度甚至超过了120米，这相当于2440米原始植物堆积的厚度。到了二叠纪，微生物进化出可以消化木质素的酶类，这使得大部分树木在死后都被迅速分解。因此，与石炭纪相比，二叠纪形成的煤炭数量相对较少。

木质素结构式

石炭纪和二叠纪差了5000万年，说明微生物进化出分解木质素需要漫长的时间。对于我们来讲太久了。但我们毕竟进入了工业化时代，有了比较强的运输手段。人类对地球上的矿产进行了上千年的开发，一些矿区在资源枯竭后会留下很多废弃矿井。可以把这些废弃矿井利用起来。在垃圾收集阶段把塑料尽量分离出来，集中后投到废弃的矿井中。地下矿井中由于地热，温度会比较高。加上几百米或上千米塑料自重的压力，就像石炭纪植物堆积物的效果，这些塑料可能变成新的煤层。一些采空的废矿井还会带来地面塌陷的问题，填入废塑料后说不定还可以减少塌陷。说不定几十万年后的人类可以在这些煤层中挖出有着饮料瓶印痕的煤块，作为标本放在博物馆中。

含塑料瓶“化石”的煤炭（AI生成）

能收集的塑料可以填到废矿井，一些进入土壤、水环境的塑料碎片和微粒就比较难搞。这就希望微生物学家能不能用转基因或其他办法培养出能分解塑料的微生物。把这种微生物放到环境中去分解塑料，从分子水平上分解塑料。不知道这样会不会出去旅游一段时间，回家发现塑料水杯已经被微生物分解了一半。