保麗龍在日光下分解較快…幾十年到幾世紀就夠了

RayPeng
保麗龍在日光下分解較快…幾十年到幾世紀就夠了
保麗龍在日光下分解較快…幾十年到幾世紀就夠了

2019年10月15日 上稿編輯: RayPeng 環境資訊中心綜合外電;姜唯 編譯;林大利 審校

伍茲霍爾海洋學研究所(Woods Hole Oceanographic Institution, WHOI)發表於《環境科學與科技通訊》的最新研究顯示,聚苯乙烯(即俗稱的保麗龍)暴露在陽光下可能在幾十年或幾世紀內降解,而非過去所以為的需要數千年。

研究主要作者、WHOI海洋化學家沃德(Collin Ward)說:「目前決策者普遍認為聚苯乙烯將永遠存在在環境中,這是決定禁用的理由之一。我們進行這項研究的動機之一是了解聚苯乙烯是否真的可以永久存在。這並不是說塑膠污染沒那麼嚴重,只是聚苯乙烯在環境中的時間可能比過去所以為的短,也可能比我們所想得更複雜。幾十年的時間仍然有機會對環境造成傷害。」

聚苯乙烯是全世界最普遍的塑膠之一。自1970年代以來,全世界海洋檢出聚苯乙烯是稀鬆平常的事。沃德說,陽光可降解塑膠並不是新聞,「看看會迅速變白的戶外塑膠遊樂場、公園長椅或草地椅就能知道。」WHOI的研究顯示,陽光不僅會導致塑膠物理分解,還會使它們化學降解成溶解性有機碳和微量的二氧化碳(其含量太低而不會影響氣候變遷)。一旦塑膠經歷了這種轉變,其原始形式就會從環境中消失,變成了全新的副產品,肉眼無法看到。沃德表示,這種轉變的機制,將是估算環境中到底存在多少塑膠的重要環節。

沃德說,過去對聚苯乙烯分解速度的估計是以一系列不同的假說為基礎。先前的研究主要集中在微生物降解聚苯乙烯,沒有考慮其他因素,如陽光。WHOI海洋化學家雷迪(Chris Reddy)說,這不意外。塑膠只是有機碳的一種形式,微生物的確可能「吃掉」它。只是微生物也很聰明、懂選擇,聚苯乙烯的化學結構複雜且龐大,又有環狀結構,微生物不容易分解或不值得牠們費力去分解。

「聚苯乙烯的環基結構使其很難成為微生物的目標,卻是捕捉特定頻率的陽光的理想形狀和尺寸。」沃德說,吸收能量會破壞碳鍵。

在實驗室中,研究人員用五種不同的市售聚苯乙烯產品測試陽光能否降解聚苯乙烯。他們將每一種樣本浸泡在裝著水的密封玻璃容器中,用太陽模擬器照射。太陽模擬器是一盞燈,可以模擬太陽光的頻率。接著,科學家收集水中的二氧化碳和化合物。

沃德和團隊成員用各種化學工具,包括一個房間這麼大的加速器質譜儀,追踪在二氧化碳和過濾水中的碳原子的來源。沃德說:「我們用許多種方法來做這件事,都指向相同的結果—陽光可以將聚苯乙烯分解成二氧化碳。但是還需要更多的研究來了解溶解在水中的其他物質發生什麼變化。」

研究還發現,用來決定聚苯乙烯顏色、彈性和其他物理特性的添加劑對分解過程有重要影響力。雷迪說:「不同的添加劑似乎能吸收不同頻率的陽光,這會影響塑膠分解的速度。」

科學家們認為,在北緯0°至50°(從赤道到加拿大南部邊界),分解過程需要數十年,要完全氧化為二氧化碳則需要幾個世紀的時間。

由於聚苯乙烯對環境的影響,哥斯大黎加總統阿瓦拉多(Carlos Alvarado)今年稍早宣布全面禁用聚苯乙烯,禁令於2021年生效,「不只我們的思維需要改變,行動也是」,才能保護自然和人類的健康。 參考資料

- 英國獨立報(2019年10月11日),Sunlight can degrade polystyrene in just decades, rather than thousands of years, study finds

- Science Daily(2019年10月11日),Sunlight degrades polystyrene faster than expected

- Collin P. Ward, Cassia J. Armstrong, Anna N. Walsh, Julia H. Jackson, Christopher M. Reddy. Sunlight Converts Polystyrene to Carbon Dioxide and Dissolved Organic Carbon. Environmental Science and Technology Letters, 2019 DOI: 10.1021/acs.estlett.9b00532