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那个秋天,摩尔、汤普森、高田英冢和安东尼·安德瑞蒂在洛杉矶海洋塑料峰会上碰面。安德瑞蒂是北卡罗莱纳州研究三人组的资深研究员,他来自斯里兰卡——东南亚橡胶生产大国。他在研究生阶段学习的是聚合物科学,他的兴趣逐渐从橡胶转移到兴起的塑料生产加工业。他后来汇编了一本800页厚的著作《环境中的塑料》,这本书被学术界和环保主义者奉为经典。
安德瑞蒂告诉齐聚一堂的海洋科学家,对塑料的预测无非就是这两个字了:长期。他解释道,塑料给海洋带来如此持久的混乱并不是什么意外。它们的弹性、多功能性(它们能沉能浮)、在水中的隐蔽性、持久性和超强的牢固性正是渔网和钓鱼线的生产商放弃天然纤维而使用尼龙、聚乙烯之类人工合成材料的原因。时间久了,前者就会分解;但后者就算因断裂而不再具备使用价值,却依然是海洋生物的杀手。因此,几乎所有的海洋生物,包括鲸鱼,也遭到海洋中尼龙“陷阱”的威胁而陷入险境。
安德瑞蒂说,和所有的碳氢化合物一样,即便是塑料也“不可避免地会发生生物降解,但是因为速度太慢,并没有什么实际用途。不过,光降解的效果会好很多。”
他解释到:当碳氢化合物生物降解的时候,它们的聚合体分子会分解为组合前的原料:二氧化碳和水。当它们光降解的时候,紫外线辐射把塑料长链状的聚合体分子打碎成为较短的片断,从而减弱了它的拉力。因为塑料的牢固程度取决于连接在一起的聚合体链的长度,当紫外线将它们断开的时候,塑料也就开始分解和腐烂了。
每个人都看到过聚乙烯和其它塑料制品在阳光下发黄老化并且掉屑。塑料经常被覆上添加剂,使之更能抵御紫外线的侵蚀;另外一些添加剂则有相反的效果,使它们对紫外线更加敏感。安德瑞蒂暗示说,如果罐装饮料的手提纸箱用的是后者,那么便能拯救许多海洋生物的生命。
然而,这里有两个问题。第一,塑料在水中光降解的速度相当缓慢,在陆地上,阳光照射下的塑料会吸收红外线热量,不用过多久就会比周围的空气更热。在大海中,塑料不仅受到了海水的冷却,海藻也使其免于阳光的照射。
第二个问题是,即使可光降解的塑料制成的渔网真的能够分解,而不再溺死海豚,可塑料的化学特性在几百年、甚至几千年之内都不会发生任何变化。
“塑料就是塑料。这种材料还是聚合体。聚乙烯生物降解的过程漫长无比,很不现实。海洋环境中没有任何机制能生物降解如此之长的分子。”他最后说,即使可进行光降解的渔网真能拯救海洋哺乳动物的生命,它们粉状的残余物还是在海水中,滤食动物终会发现它们。
“除了一小部分已经烧为灰烬,”安德瑞蒂说:“我们五十年来制造的每一小片的塑料依然存在着。它们肯定存在于自然环境中的什么地方。”
半个世纪的总产量超过了10亿吨。塑料的种类成百上千,还有添加了可塑剂、遮光剂、颜料、填料、加固剂和稳定剂等数不清的新品种。每种塑料的寿命有很大的差异。到目前为止,没有任何一种塑料消失于世。研究者曾做过实验,把聚乙烯样本放在有活细菌的环境下,调整到最佳状况,看看生物降解到底需要多少年。一年之后,降解掉的塑料连百分之一都不到。
第九章 永不消逝的聚合物(8)
“这是在控制得最好的实验室条件下得出的数据。在现实生活中根本无法达到这样的结果,”安德瑞蒂说:“塑料存在的时间还不长,微生物还未进化出对付它的酶,所以它们只好降解塑料中分子量最低的部分。”这指的是已经破裂的最小聚合体链。虽然来自天然植物糖、真正可以进行生物降解的塑料已经出现,细菌做成的可降解聚酯也已问世,但是它们取代现有塑料制品的几率并不高。
“包装的目的就是保护食物不受细菌的污染,”安德瑞蒂已经关注过这个问题:“用吸引微生物的塑料来包裹食物或许不是件聪明的事。”
然而,即使这些方法真的有效,即使人类消失再不生产“纳豆”,业已存在的塑料还是留在环境中——它们要停留多久呢?
安德瑞蒂脾气温和,做事严谨,脸宽宽的,说起话来字正腔圆、思维清晰、颇具说服力:“埃及金字塔保存了玉米、种子,甚至头发之类的人体组织部分,因为它们被封闭起来,远离阳光的照射,也很少接触氧气和水汽。我们的垃圾场和金字塔很像。埋藏在少有水份、阳光或氧气的地方的塑料在很长一段时间内都会保持原状。如果它沉入海洋,被埋藏在沉积物的下面,结果也是如此。洋底没有氧气,也很寒冷。”
他突然笑出了声。“当然,”他接着说:“我们对那么深处的微生物知之甚少。或许那里的厌氧生物有本事降解它们。这并不是完全不可能。但是没有人能潜入水底探个究竟。根据我们现在的观察,这样的可能性实在是很小。我们认为海底的生物降解速度要慢得多,需要的时间更长。甚至会相差一个数量级。”
数量级指的是两个数字相差十倍。那么,要长多久呢?一千年?还是一万年?
没人说得清楚,因为人类至今未曾见过“寿终正寝”的塑料。今天能够分解建筑材料中的碳氢化合物的微生物是在植物出现后很久才学会了降解木质素和纤维素。最近,它们甚至学会了降解油类物质。现在还没有什么微生物有能力降解塑料,因为五十年对于进化出必要的生物化学成分而言实在是太短了。
安德瑞蒂对此持乐观态度。2004年圣诞节时发生海啸的时候,他正巧在斯里兰卡老家,尽管经历了老天爷的水灾惩罚,人们还是保留希望、保持乐观。“给它们十万年时间,我相信你到时会发现,有很多微生物已经具备降解塑料这个壮举的基因。它们的数量将增加,欣欣向荣。今天那么多的塑料需要几十万年才能被微生物消耗,但最终,它们还是会被降解掉的。木质素的结构要复杂得多,但它还是被降解了。我们要做的是等待,等待微生物的进化赶上我们制造的材料。”
如果生物的时代已经过去,可塑料依然还有,地质时代总还是能接管下去的。
“地质突变和压力会使塑料变为其它物质。这好比许久以前埋藏在沼泽中的树木——是地质过程,而非生物降解将它们转变为石油和煤炭。或许高度浓缩的塑料会变成什么类似的物质。总之,它们肯定会变。变化是大自然的特点。没有什么可以永恒不变。”
第十章 石化加工区(1)
人类离开以后,最直接的受益者将是蚊子。尽管我们总持着人类为中心的观点,认为我们的血液对于蚊子的生存是至关重要的,可这是高估了我们自己,事实上,它们是爱好广泛的美食家,大多数温血哺乳动物、冷血爬行动物、甚至鸟类的静脉都是它们啜饮血液的地点。我们消失以后,许许多多的野生生物会填补我们的空白,在我们遗弃的空间安营扎寨。它们的数量不再会受到致命的交通事故的限制,于是大肆繁殖,人类的消失造成的空白很快就会被弥补。著名的生物学家E。 O。 威尔逊估算了一下,全体人口也无法填满美国的大峡谷。
与此同时,因我们的离去而没法再吸人血的蚊子会从我们的两样遗赠中感到一丝安慰。第一,我们不再能够消灭它们。杀虫剂发明之前,人类早就开始了剿灭蚊虫的行动:在它们进行繁衍的池塘、河口和水坑的表面撒上油。油具有杀灭幼虫的功能,它不让蚊子的幼虫获得氧气,这种方法至今仍广泛使用。当然,形形色色的化学杀虫剂也用得很多,它们有阻碍孑孓发育为成虫的激素,也有在空中喷洒的DDT——这在疟疾泛滥的热带地区尤为常见,尽管世界上只有少数国家严禁使用这种杀虫剂。无数原先本该夭折的蚊子现在存活下来。第二大的受益者将会是许多淡水鱼类,在这条食物链中,蚊子的卵和幼虫是它们的主要食物。其它的受益者还有各种花卉:蚊子不吸血的时候,它们吮吸露水——露水是雄蚊子的主食,不过吸血的雌蚊子有时也喝它。这使蚊子无意中担起了授粉的任务,因此,没有我们的世界将会是花团锦簇的全新景象。
蚊子受到的另一样遗赠是它们繁衍生息的家园又回来了——这里指的是它们栖息的水域。仅仅在美国,从1776年建国开始,蚊子们所失去的栖息地——湿地的面积有两个加利福尼亚州那么大。把这么大的面积想象为沼泽,你便能更好地进行理解。(蚊子的数量增长必须和吃蚊子的鱼类、蟾蜍和青蛙的数量增长保持一致——不过,关于后两者,人类的所作所为或许给了昆虫大好的发展机会:买卖实验室青蛙的国际贸易一不小心泄漏出一种名为“壶菌”的真菌,我们并不清楚多少两栖动物能够经受住“壶菌”存活下来。随着气温的升高,它已经导致了全球范围内数以千计的物种的灭绝。)
不管是不是栖息地,不管是偏远的康涅狄格州还是内罗毕的贫民区,那从前的湿地沼泽抽干了水、开发起来,可任何人都知道蚊子还能在上面生存——它们总能想出办法。即便是一个盛有露水的塑料瓶盖也能成为它们繁衍的温床。等到柏油路和人行道腐烂分解,沼泽重新收回它们对这片土地的主权,蚊子又将在水坑和下水道里安居乐业起来。它们大可放心:最受它们青睐的人工育儿室至少在未来的一百年里完好无损,它凹凸不平的表面在之后更为长久的年代里都不会发生任何变化——这就是汽车的橡胶废胎。
橡胶是一种被称为弹性体的聚合物。大自然中的橡胶,比如说从亚马逊流域的帕拉树中提炼出来的乳状树液,在理论上是可以生物降解的。在1839年马萨诸塞州的一名五金销售员把天然树胶与硫磺混合之前,它在高温下融化、在低温下变硬开裂的特性一直限制着它的实用性。查尔斯·固特异一不留神把一些混合物掉在了炉子上,但它竟没有融化,于是这名销售人员意识到,他发明出了大自然从未尝试过的东西。
直到今日,大自然也未产生出能降解橡胶的微生物。固特异所做的加工叫做硫化——把长长的橡胶的聚合物链连接到硫原子的短链上,事实上是把它们结合成单个巨大的分子。一旦橡胶硫化(受热后加入硫,倒入一个模子——比如说卡车轮胎的模子),所形成的大分子便会永远保持这个形状。
因为是单分子,所以轮胎既不会融化,也不会转变成其它物质。除非把它撕成碎片,或驾驶六万英里后摩擦力使其磨损——两者都需要消耗极大的能量,否则它永远都能保持圆形。轮胎让垃圾掩埋场的工作人员很头大,因为就算埋藏起来,它们当中那油炸圈饼状的气囊也总想回到地面上。大多数的垃圾场都拒收轮胎,但是在未来的几百年中,破旧轮胎肯定会回到被人遗忘的垃圾掩埋场的地面上来,里面盛满了雨水,又一次成为蚊子繁衍的温床。
第十章 石化加工区(2)
在美国,平均每个公民每年丢弃一只旧轮胎,这样加起来每年就达到了三亿多只。当然这还没算上美国之外的其它国家。目前我们使用中的汽车有七亿辆,废弃的汽车更是不计其数,我们用旧的轮胎未超过一万亿,但肯定达到了百亿、千亿级。它们还将存在多久呢?这取决于日照的长度和强度。除非进化出一种微生物喜欢混合了硫的碳氢化合物,否则在此之前,只有地层臭氧(就是那种让你的鼻子闻了发痛的污染物)的腐蚀氧化作用,或者穿透了平流层臭氧层的紫外线才能够打破硫键。因此,汽车轮胎中含有防紫外线的抑制剂和抗臭氧剂,当然还有其它添加剂,比如增强轮胎强度、给轮胎着色的炭黑填充剂。
轮胎中含有碳元素,因此它们是易燃的。轮胎燃烧时释放出巨大的能量,很难熄灭,一起释放出来的还有数量惊人的油烟灰,其中含有的一些有害成分是我们在二次大战中匆匆发明制造出来的。日本侵略东南亚之后,几乎控制了全世界的橡胶供应。德国人和美国人意识到自己国家的战争机器靠着皮垫圈和木轮子支撑不了多久,于是他们最尖端的工业领域开始寻找橡胶的替代品。
当今世界上生产合成橡胶的最大的工厂位于德克萨斯州。它属于固特异轮胎及橡胶公司,建于1942年,当时科学家才刚刚摸索出生产人造橡胶的方法。他们使用的并非活生生的热带树木,而是死亡了的海洋植物:30000-35000万年前死去后沉入海底的浮游生物。经历的变化过程人们很难理解,理论本身有时也会遭到质疑,但不管怎么说,浮游生物的上面最终覆盖了好几层沉积物,而巨大的挤压力量又使其转变为粘滞的液体。科学家已经知道如何从原油中提炼出几种有用的碳氢化合物。其中的两种:苯乙烯——聚苯乙烯泡沫塑料的原料,还有丁二烯——一种易爆、高度致癌的液态烃,为人造橡胶的合成提供了原材料。
六十年之后,固特异的橡胶厂还在老地方运作,同样的设备大批生产出日常生活的一切,大到全国汽车比赛协会的赛车轮胎,小到口香糖。尽管工厂很大,但它的周围已被某些东西环绕起来:人类在地球表面强行竖起的最有纪念意义的建筑。长长的工业建筑群始于休斯顿的东面,一路绵延到墨西哥湾,长达五十英里。这里集中着世界上最多的石油精炼厂、石化公司和石油存储库。
通往固特异公司的大路上是锋利的收缩金属丝,金属丝的后面是贮油站:这里布满了成群的圆柱形原油存储塔,每一片存储区的直径都赶上了足球场的长度,因为数量众多,它们看起来仿佛蹲伏在地上一般。铺天盖地的石油管道将它们与定位系统连通起来,上下管道也相通:白色、蓝色、黄色、绿色的管道,最粗的接近四英尺。像固特异这样的大工厂,石油管道形成的拱道卡车足以从下面通行。
这些还只不过是看得见的管道而已。一台安装了卫星装置的CT扫描仪可以在休斯顿的上方拍摄到地下三英尺处有庞大、复杂、碳钢制成的循环系统。这里和所有发达国家的城镇一样,细小的管道排过每条街道的中心,伸到每栋房屋的下面:这些是天然气管道。如此之多的钢铁管道竟未使指南针直接指着地面,还真是个奇迹。然而在休斯顿,天然气管道的使用还刚刚处于起步阶段。精炼厂的石油管道把城市团团包围,紧得像只编制篮。他们把较轻的物质——用蒸馏或催化的手段得到的裂化原油,输送到休斯顿的化工厂里,比如德克萨斯州固特异公司后面的石化厂。固特异公司向它提供丁二烯,并调配出一种能使塑料外套紧紧贴牢的物质。它也生产丁烷——聚乙烯和聚丙烯塑料小球的原料。
其它成百上千条装满了精炼石油、民用燃料油、柴油和射流燃料的管道都连接着“管道之父”:一条5519英里长、三十英寸粗的主干道。它还是殖民时期埋下的,始于休斯顿远郊的帕萨迪纳区。它穿过路易斯安那州、密西西比河和阿拉巴马州,朝东海岸一直延伸过去,时而露出地表,时而埋在地下。这条殖民时代大管道装满了不同的燃料,人们抽取燃料的速度大概是4英里/每小时,管道的终端在纽约港附近新泽西州的林登。不计停工日和飓风的影响,管道燃料需要二十天的时间才能到达终端。
第十章 石化加工区(3)
假设未来的考古学家通过这些管道。他们会怎样理解德克萨斯州石化厂后面又厚又旧的钢铁汽锅和不计其数的烟囱呢?(不过,如果人类再多逗留几年——此时已经没有电脑来精确计算容量上限——所有那些陈旧的存储塔都将被拆除、卖给中国。中国现在正在大批购买美国的废旧铁制品,有些二战以来的历史学家对此举的目的表示警惕和怀疑。)
如果那些未来的考古学家沿着管道深入到地下几百英尺的地方,他们肯定会遇到我们制造的最为持久的物品。在德克萨斯湾海岸的下面,有五百个盐丘——当五英里以下盐床中的浮盐穿过沉积层升起的时候,盐丘便形成了。有一些就位于休斯顿的下面。它们的形状像弹头,绵延一英里之多。如果在上面钻孔、泵入水,我们可以溶解盐丘的内部,用它来存储东西。
有些城市下面的盐丘存储洞有600英尺长、半英里高,容量是休斯顿天文观测舱的两倍。因为盐晶体墙不具备渗透性,因为被用来存储气体,其中包括乙烯之类的易燃气体。这些气体被直接输送到地下的盐丘构造中存储起来,这里的压力有1500磅,之后它们被制成塑料。因为乙烯极易挥发,它能迅速分解,一露出地面就炸裂管道。如果这样,那未来的考古学家最好还是别管那些盐丘存储洞了,免得消失已久的文明留下的古老遗产在他们的面前无情爆炸。但是他们又怎么会知道这些呢?
回到地面上。休斯顿存贮石油的圆柱形白罐和银色的分馏塔看上去像极了伊斯坦布尔博斯普鲁斯海峡岸边的清真寺和伊斯兰尖顶,在航道的两岸排列开来。盛放液体燃料的方罐在常温下是接地的,这样形成的蒸气就不会在电闪雷鸣的暴雨中引起爆炸。在没有人类的世界中,再也没有谁来检查和粉刷内外两层的罐身,也没有谁会在二十年的使用期过后来更换零件,于是罐底和接地管展开了一场“腐蚀竞赛”——到底是罐底先腐烂,液体燃料全部撒在土壤中?还是接地管先老化,片片剥落呢?不管是哪种情况,剩下的金属零件都会在爆炸中更迅速地走上毁灭之路。
有些存储罐的顶部可以自由移动,它们盖在液体燃料的上方以免蒸气的进入。