來源：星球科學評論
今年5月1日開始，最新制定的《北京市生活垃圾管理條例》正式啟用，嚴格的垃圾分類舉措將重新定義這座城市的街頭巷尾。也許，類似去年上海市垃圾分類時的全網狂歡場面將再度出現，不知又有多少類似於「你是什麼垃圾」的段子被網友們製造出來。
2020年4月22日，新型垃圾分類箱亮相西城區金融街
垃圾是「被放錯位置的資源」。廚餘垃圾和剩飯剩菜等有機垃圾可以用來生產肥料或者沼氣，金屬、玻璃、塑料、廢紙、布料、大木材、廢輪胎等垃圾可以回收，重新加工成產品。即便是看似無用的建築垃圾，人們也可以用填海造陸的方式讓它發揮一些餘溫。
垃圾分類從娃娃抓起
在所有的垃圾中，有一大類垃圾非常特殊：合成高分子化合物，簡稱高聚物。它們是一大類相對純粹的人類造物，是現代有機合成工業將許多簡單有機物組合而成的物質。人們根據彈性、塑性等性能差異，又將這類物質劃分為三種用途不同的材料：塑料、橡膠和合成纖維。
塑料製品，橡膠製品（如膠皮管等）和合成纖維製品（如漁網、纜繩）等是當代海洋「塑料汙染」的主要來源。這裡的「塑料汙染」與「廢塑料回收」，在對「塑料」的定義上有區別，後者不包括廢橡膠。
當代海岸垃圾一景
儘管在自然界也有許多天然的高分子有機物，如松香等由樹木分泌的天然樹脂，但它們的分子更輕、結構更簡單，通常作為工業合成塑料、橡膠和合成纖維的原料。換言之，經過人類有機合成工業製造的高聚物，在自然界中幾乎沒有類似物質。
琥珀裡的鳥化石，鳥足清晰可見
正是憑藉在自然界中的獨特性和在人類生活中廣泛的應用，高聚物製品具有十分特別的地位：一方面是在20世紀之前的世界裡幾乎不存在，另一方面則是在20世紀50年代後出現爆炸式增長，充斥在每個現代人的周圍，這給了它們轉變為人類文明紀念碑的機會。
它們將佔領全球的每個角落，在地質歷史中留下自己的印記，並最終轉變為一種出人意料的物質。
但就像所有偉大的故事都有一個平凡的開頭一樣，這趟專屬於塑料/橡膠/合成纖維的華麗變身之旅，也始於那輛早已默默消失在巷口的垃圾車。
堆積如山的塑料垃圾
Part.1
踏上旅程：塑料去哪兒？
由於近年來國內的垃圾分類實在不理想，塑料垃圾（本節所指的塑料垃圾不包括廢舊輪胎）在離開我們的視野後，通常仍與其他垃圾混合在一起，即便是北京也不例外。人們必須用機械和人工的方式進行分揀後，才能分別送往垃圾填埋場、焚燒站或回收企業[1-2]。大城市尚且如此，欠發達地區的情況可想而知。
2009至2013年，我國廢塑料垃圾的回收率為23%-29%（發改委算法，為廢塑料回收量/塑料總消費量）[3-4]。如果考慮到一些塑料製品的使用年限長，不會在短期內被人們丟棄，那麼按照國際通行算法，這一數據將變成41%-47%（國際通行算法，為廢塑料回收量/廢塑料產生量）[4]。
以2013年為例，當年我國消費塑料5879萬噸，產生廢塑料3292萬噸，通過垃圾分類回收了1366萬噸廢塑料，按照兩種算法得到的廢塑料回收率，分別為1366/5879≈42%（國際通行），或1366/3292≈23%（發改委算法）。
2009-2013年中國內地廢塑料回收率
但考慮到垃圾分類在中國還是一個新鮮事物，發達國家是否就做的更好呢？
在德國，2013年產生廢塑料共計568萬噸，其中有57%被焚燒，42%被分類回收。乍一看，這個比例似乎與中國在一個水平（按國際標準計算），但這裡面也有一半以上作為「廢塑料資源」出口到其他國家（如中國），真正自行處理加工的廢塑料，只佔到19%，其中僅有1%作為原料進行再利用[4]。
在美國，2013年廢塑料產生量為2300萬噸，分類回收了270萬噸，毛回收率佔到10%左右。而根據2012年數據，有215萬噸分類好的廢塑料出口到其他國家（其中出口中國169萬噸，為歷史峰值，佔79%），本土加工利用廢塑料的比例僅為2%[4]。
青島海關工作人員查驗進口「洋垃圾」 ：2013年10月15日，4000餘噸「洋垃圾」因實際類別與報關信息不符，從黃島退運出境。
如果要給「廢塑料去哪兒了」找一個國家作答案，那便是中國。2018年「洋垃圾」進口禁令之前，中國每年進口超過700萬噸塑料垃圾[5-6]。其中，絕大多數來源於歐美發達國家。根據聯合國商品貿易統計資料庫，自1992年以來，中國一共回收處理了1.06億噸廢塑料，佔全球同期回收廢塑料總量的45.1%以上[7-8]，為世界做出不可磨滅的貢獻。
中國內地進口廢塑料的主要來源
由於多年為全世界處理廢塑料，中國早已培養出一個胃口驚人的廢塑料處理行業，對廢塑料的實際回收利用水平明顯高於美國和歐盟[4]。2018年1月1日「洋垃圾」進口禁令生效之後，這個全球最大規模的廢塑料處理行業竟出現供不應求——2019年全年處理廢塑料僅為1890萬噸，分類回收工作遇到的瓶頸，直接制約了廢塑料處理的能力。
近年來我國廢塑料加工量變化圖：2018年後，我國廢塑料加工行業出現供不應求。 製圖@陳隨/星球科學評論，數據綜合出自文獻[4，7，9-10]
塑料回收利用率在全球範圍內偏低的另一面，自然是居高不下的焚燒率、填埋率和遺棄率。2019年，中國產生廢塑料6300萬噸，其中有7%遭到遺棄，32%被填埋在垃圾場——這意味著，有39%進入了自然界[9]。
2019年中國廢塑料的各種處理方式佔比：填埋和遺棄的廢塑料都進入自然界，佔總量的39%。
有學者做過估算，從1950年至2015年，人類已經生產出共計83億噸的塑料，其中有25億噸仍然在人們的生活中發揮作用（比如每個人家裡都會有的一些「祖傳老電器」），有7億噸被扔進焚化爐燒成一縷黑煙，通過回收的方式重新進入人們生活的廢塑料僅有5億噸，剩下的46億噸則以填埋和遺棄的方式，流失在自然界的各個角落[11]。
1950至2015年全球塑料的產量及塑料的命運
5億噸被回收的塑料經過二次利用後，又會有相當一部分被遺棄或焚燒。於是，最終被焚燒的廢塑料達到8億噸，而遺棄或填埋的廢塑料達到49億噸——這意味著，人類生產的所有塑料製品，有近59%留在了自然界。
在當代，廢塑料的處置情況僅比歷史總體情況好一點：有55%的廢塑料被遺棄或填埋，25%被焚燒，20%得到回收利用[12]。儘管回收和焚燒佔比越來越大，但填埋和遺棄仍是當代最主要的廢塑料處置方式。
1980年至2015年全球廢塑料處置比例變化圖
就這樣，因為人類自己的漫不經心和亂扔垃圾，性質穩定的塑料垃圾正在以一種出人意料的方式「佔領」地球，將自己變成這顆星球歷史的一部分。
菲律賓馬尼拉附近的一處大型垃圾填埋場
在時光的輕撫下，這些被人們拋棄在自然界的塑料垃圾將存在多久？
Part.2
旅程中：塑料有多難分解？
全球海洋和陸地上的塑料汙染早已不是新聞，至少49億噸的塑料已經成為這顆星球的一部分，參與到地球所有的生態系統裡。其中可降解塑料的比例能夠忽略不計——因為即便是可降解塑料佔全球產能25%的中國，2018年的生物降解塑料產量僅有65萬噸，還不到中國當年塑料產量的1%[13-14]。而其中可以完全降解的塑料，僅有不足10萬噸。
對於已經廣泛分布在自然界中的難降解塑料，它們大多被人類工程師有意設計成經久耐用的結構，分解速度慢到令人髮指。在海洋等環境中，塑料可以在紫外線、溫度、水流、砂石和微生物的共同作用下，逐漸遭受物理破壞、化學分解和生物降解作用。
塑料在海洋中的變化示意圖圖源
註： 「微塑料」是直徑小於4.75mm的塑料顆粒，「納米塑料」是直徑小於0.1微米的塑料顆粒。
物理破壞，能將塑料破碎成大小不一的碎塊，從大塊塑料轉變為小塊塑料、微塑料甚至納米塑料；化學分解可以將塑料轉變為其他物質，有助於它們破碎甚至消失；生物降解對於塑料的最終消失至關重要，總有一些奇怪的微生物以塑料為食物，它們或許是未來幫助人們處理塑料垃圾問題的關鍵之一。
塑料分解所需要的時間也很重要。如果你關注環境話題，相信一定通過不同途徑了解到許多關於塑料分解的時間數據，它們通常是數年到數百年不等，如下圖所示。
常見塑料被完全生物降解所需的時間，數據仍有較大商榷餘地。
但實際情況卻是，塑料對於自然來說還是一種非常年輕的物質，類似上圖的數據其實並不具有很大的參考價值，人們對於塑料在真實環境裡的分解速率還缺乏明確的認識。在僅有的一些研究中，人們只是將塑料樣品表面厚度、直徑的減少作為「分解」的參考指標，強調一大塊塑料的體積損失和質量損失，並未深究它到底變成什麼[16-18]。
從廢塑料殘留質量的角度，有研究者效仿放射性物質的半衰期，建立起一個「質量半衰期」的塑料分解速率概念，如下表所示[17]。使用計算機模擬得出，其中地表和海面具有紫外線和較大熱量等有利於分解的因素。「超過2500年」表示在計算中未觀測到明顯的降解，需要的時間可能很長。
不同材質和形態的塑料在不同環境中的質量半衰期
由此可見，不同塑料在不同的環境中有截然不同的保存時間。一個漂在海面的PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）礦泉水瓶，可能兩年半後就能在紫外線、微生物和海浪的共同作用下損失一半的質量。
漂浮在海面的塑料垃圾
但是，一個埋在地下的HDPE（高密度聚乙烯）水管，可能需要5000年以上才能損失一半的質量。還有一些PS（聚苯乙烯）塑料製品，不排除要數千甚至數萬年後才能損失一半的質量。
一處實驗塑料在地下分解速率的微型垃圾填埋坑
上圖最早的塑料是在30年前埋下的，但仍然保存完好，毫無分解跡象，這是因為隔絕了陽光和高溫，也沒有海洋的波浪拍打和鹽分作用，分解速率很慢。
籠統地說，塑料可以在海面留存成百上千年，在土地裡留存成千上萬年，也不排除數萬年之久，這是現階段人們對塑料留存時間的初步認識。更多的細節，比如沉積到深海沉積物中的微塑料會存續多長時間，目前還是未知數。而且質量的損失不等於化學意義上的完全分解——它們也有可能只是碎成了微塑料，並且人們對微塑料留存在自然界時間更不了解。
雖然不是永恆，但對於人的壽命、國家的興亡、王朝的更迭來說，勝似永恆。
但有沒有一種可能，讓塑料存續得更久？
還記得前文裡的琥珀嗎？目前已知最古老的琥珀，形成於3.2億年的石炭紀[20]。琥珀由樹木分泌的天然樹脂形成，其有機質結構遠比塑料簡單。但是，在適當的環境中，固態樹脂卻能在地層裡保存數億年，在經過一系列化學改造後，轉變為琥珀，為人們打開一扇通往古代的大門。
從固態樹脂到琥珀，中間經過了複雜的機械磨損、氧化破壞、有機化學反應、生物降解作用等變化，但終究有很多樹脂挺了過來，變成琥珀。
塑料垃圾，在某種意義上會有著與天然樹脂類似的命運，它們不會一直停留在海面或者地表一動不動，而是會逐漸停止運動，沉到泥沙中去，最後轉變為地層中的物質。
這就為塑料轉變成人類文明的紀念碑，提供了可能性。
Part.3
永恆的塑料：人類文明的紀念碑
塑料碎片已經實現了字面意義的「無處不在」：從天上的雲中水滴到地下的石油鑽井，從數千米高的高山之巔到幾千米深的大海之淵，從赤道地區的偏遠島嶼到兩極和高原的冰層，從馬裡亞納海溝的深海動物到夏夜路邊攤上的小海鮮，大大小小的塑料碎片分布在你我不曾注意的地方，甚至也分布在你我體內，為人類世地球送上最獨特的點綴[21-30]。
如前文所述，在不同的環境中，受塑料材質、紫外線強弱、溫度高低、微生物種類多寡及活動是否活躍等因素影響，塑料在自然界的存續時間大為不同，短則數年數十年，長則數千數萬年。但在一些地質過程的幫助下，塑料可能在地球上保存更久。
飄散到極地或者高山的微塑料，可能會比其他環境的微塑料保存得更好。當微塑料隨著雨雪落到冰面上以後[30]，它們會被逐漸凍結在冰裡。冰層會遏制大多數微生物的生命活動，也能漸漸隔絕氧氣和紫外線，有利於塑料的保存。如果轉變為冰川內的塑料，則能夠在冰川的生命周期裡一直保存——它可能是數十萬至數千萬年。
南極海岸的塑料垃圾，宏觀塑料垃圾早已分布在南極洲各處，微塑料自然不會少。
在陸地上，數十億噸計的塑料被埋在地下的垃圾坑裡，可以保存至少成千上萬年。但地下垃圾場並非一成不變，它們可能被後世的人們意外挖出，可能發生滑坡，也可能被河流侵蝕。最後，一部分填埋塑料可能在一段時間後，重新歸於江河湖海。
圖源@VCG
上圖美國加州的玻璃海灘是垃圾填埋場遭受破壞的結果，這裡曾經有過一個垃圾填埋場，後來填埋場受到破壞，許多玻璃流落海邊，被海水打磨成圓潤的玻璃塊，在俄羅斯也有一處類似的玻璃海灘景觀。
如果埋藏地點未遭破壞，配合上地表一直緩緩下沉，最終讓含有塑料的砂土深埋地下轉變為巖石，那麼天然樹脂轉變為琥珀的過程也有可能出現。這個過程可短可長，短則幾十上百年，長則超過數十萬年。
在一些地質過程活躍的地區，一些塑料經過幾十年已經與周圍的砂粒粘為一體，成為學術意義上成立、但超過人們平常認識的巖石，只不過此類巖石並不穩定，隨後還會發生其他變化[37-38]。
塑料保存在巖石中的實物證據，這處海灘位於巴西南澳格蘭德州。
就像天然樹脂一樣，即使一些塑料已經保存在巖石中，它們也會發生複雜的化學變化，形成我們無法預知的模樣。也許它們會保留一點塑料的外觀，也許會變成碳化的顆粒，就像這片遠古的樹葉，曾經複雜的生命物質如今僅剩黑色的碳膜。
有機物在地層裡逐漸分解，逐漸失去碳以外的大多數化學元素，變成碳膜。
即便巖石裡的塑料消失，但它的形狀可以繼續存在，會有其他的礦物充填這個空間，變成一個「帶有形狀信息的化石」，例如下圖就是菊石的生物遺骸消失後，黃鐵礦充填在遺骸存在過的空間裡，長出菊石的形狀和精細結構。換言之，後世的某處砂巖地層裡，或許可以發現一串（塑料）珍珠耳墜形狀的「黃鐵礦充填物」，也許可以將它命名為「黃鐵礦化耳墜化石」，作為人類世的一種「技術化石」，成為人類文明的紀念碑。菊石是一種生活在海洋的古生物，主要生存在中生代（距今2.5億年~0.66億年前）。這類金光閃閃的菊石化石很受收藏家的歡迎。
黃鐵礦化的菊石化石
海底則是這顆星球上規模最大的微塑料埋藏地——垃圾填埋場裡埋著的，主要是大塊塑料。雖然海水裡也漂浮著許多塑料，但微塑料最終會大部分沉到在幽深的海底（及湖底），與淤泥混合在一起[22，31]。
海底是塑料的主要匯聚地 ，雖然海水中也懸浮著很多塑料，但他們最終也有很大一部分會沉降到海底。
即便是地球上最深的馬裡亞納海溝，也早在1998年就發現了塑料垃圾。近年來研究也進一步表明，此處的淤泥中存在數量驚人的微塑料[33-34]。
1998年，深潛器在馬裡亞納海溝10898米深處發現的一攤塑料垃圾
總有一天，這些海底或湖底的淤泥，將會一如億萬年前的淤泥，變成富含有機物的泥巖。微塑料也會藉此機會混進深海/深湖泥巖裡，將旅途進行到底。它們的終極命運並不會與周圍的生物殘渣存在什麼不同——都會遭受微生物降解、都會遭受氧化破壞、都會在高溫高壓的作用下釋放出一些物質、都會殘留下一些東西。這些釋放出來的物質，被我們叫作石油和天然氣[35]。
阿拉斯加北坡中上三疊統Shublik組巖石露頭
殊途終將同歸。
千百萬年前乃至更古老時代的生物殘骸，將石油和天然氣饋贈給當代地球，人們將它們加工成塑料；千百萬年以後，保存在地層裡的塑料將有可能重新轉變為石油或天然氣，完成一個精彩的超級輪迴[19，37-38]。
在實驗室裡，人們早已可以利用特定的催化劑，在高溫高壓條件下，使塑料分解成簡單的烴類，生產出柴油、汽油甚至更簡單的甲烷、乙烯[39-43]。類似的過程一樣可以在自然環境中出現，只是需要的時間十分漫長。
將塑料轉化為燃料油
也許，數百萬年或數千萬年後，這顆星球上的石油資源裡，會有一部分來源於今日人類排放到大自然裡的數十億噸塑料，和未來將會繼續排放的N億噸塑料。
而只有到了那時，塑料的旅程才算真正結束。
源於石油，歸於石油，這是專屬於塑料垃圾的終極旅程。而在這個旅程裡，它也留下了一些「技術化石」，作為記錄人類文明的永恆紀念碑。
Plastiglomerate，一種當代形成的全新巖石
Plastiglomerate，這個單詞來源於塑料（plastic）和礫巖（conglomerate），用來描述在自然火場中融化的塑料將一些砂石、貝殼或其他生物硬體，及其他人造物質粘合起來的產物，也許可以翻譯為「塑化礫巖」。它質地比較堅硬，也許可以作為「技術化石」，在自然界裡存在很久。
該如何評價塑料的終極旅程，和它給人們留下的文明豐碑？
從石油到塑料，人類的工業文明將自然造物轉變為工業造物，創造出一種自然界不曾擁有的物質形態，創造出古人不曾享有的便捷材料和便利生活。這是塑料旅程的前半段，輝煌並且榮耀。
石油化工的力量點亮暗夜
從塑料原材料到微塑料垃圾，人類的無序活動為世界加入了一種新的物質，卻沒有很好地處置它們，使之散布全球，成為「人類世地球」的一部分，保留在這個時代形成的地質記錄裡，默默記載下人類活動後果。它們就像一座座豐碑，定格下這個時代的剪影。這是塑料旅程的後半段，蒼白並且沉默。
在石油化工裝置轟鳴作響的同時，白色汙染也早已蔓延到每個角落。
從微塑料到地層中的分散高分子有機質，再到未來將要形成的石油和天然氣，自然的偉力終將接手一切，用漫長的時光來消弭人類無序活動引發的種種後果。這是塑料旅程的終點，波瀾不驚，但卻也有幾分精彩的回味。
這樣的旅程應該對人們有所啟迪。增加可降解塑料的產能、增加塑料無害化分解途徑的研究、增加廢塑料制油的產能、增加塑料回收利用的力量，都是人們應該從中學到的東西。
但人改變自己的意識和行為同樣需要一個過程。如果一定要在現在找出一個第一步，嚴格的垃圾分類措施，或許是改變未來的一個小小起點。
「再也不能如此豪放地扔垃圾了……」
末了，是時候問自己一聲了：
嚴格的垃圾分類要來了，家裡的分類垃圾桶，都準備好了嗎？
（責任編輯：唐欣欣 HN060）