可生物降解微塑料研究有助于量化其对气候变化和生态毒性的影响

据估计，每年有超过 2000 万吨塑料最终进入环境，其中大部分分解成对人类和野生动物健康有害的微塑料。由有机材料制成的可生物降解和生物基塑料通常被吹捧为更可持续的替代品，但到目前为止，科学家们还没有工具来评估未妥善处理的可生物降解塑料的影响。

耶鲁大学环境学院工业生态中心的一组研究人员最近开发了一种有价值的环境影响评估方法，以量化自然环境中可生物降解的微塑料对气候变化和生态毒性的影响。

该项研究发表在《自然化学工程》杂志上，由博士后研究员朴正银领导，工业生态与可持续系统副教授姚远和博士生 Amma Asantewaa Agyei Boakye 共同撰写。

事实上，只有 50% 的生物塑料是可生物降解的，而且许多可生物降解的塑料都是基于化石燃料的。在废物管理设施的受控条件之外，可生物降解塑料会产生与传统塑料相同的影响，包括分解成小块、有害物质。虽然它们降解所需的时间较短，但也会释放温室气体。

“许多人都在对可生物降解塑料进行生命周期评估，但却无法量化这些塑料进入自然界时的影响，”姚说。“目前还没有任何可用的方法。”

为了进行这项研究，该团队修改了现有工具，以模拟可生物降解微塑料在水环境中的命运，从而创建了一种更具动态性的方法，可以解释塑料降解过程中排放量的波动。他们使用占据全球市场主导地位的五种可生物降解塑料进行了测试，其中两种由石油制成，三种由有机材料制成。

姚指出，人们普遍认为，生长中的生物质吸收的二氧化碳足以抵消生物基可降解塑料的排放。然而，研究小组发现，这些微塑料在自然环境中降解时释放的甲烷比生物质生长吸收的碳具有更大的全球变暖潜力。

研究还表明，权衡取决于降解速度和微塑料的大小。从传统选择转向降解速度更快的替代品可能会降低生态毒性，但可能会导致更高的温室气体排放。对于较小的微塑料，负担转移似乎确实消失了。对于测试的最小尺寸——比一英寸小一百万倍的颗粒——生物降解性较差的塑料的排放量和毒性最高。

“当塑料工程师尝试设计塑料时，他们通常认为生物降解性越高肯定越好，”姚说。“我们的结果表明，这并不是线性关系。”

研究人员表示，他们希望这项研究能为未来可持续塑料和废物管理系统的设计提供参考。该团队目前正在完善该模型，以扩大其规模，进行全球分析。

姚说：“进行这种大规模的分析非常重要，这样才能更好地了解塑料行业如果想减少所有这些环境影响可以采取什么策略。”