新研究发现生物基塑料和塑料混纺纺织品在海洋中不会生物降解

塑料污染在社会上似乎无处不在，虽然塑料袋、杯子和瓶子可能首先会浮现在脑海中，但塑料也越来越多地用于制作衣服、地毯和其他纺织品。

加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所于 5 月 24 日在PLOS One杂志上发表的一项新研究首次追踪了天然、合成和混纺织物在海洋中直接生物降解的能力。

主要作者 Sarah-Jeanne Royer 在 Ellen Browning Scripps 纪念码头进行了一项实验，发现天然和木质纤维素织物会在一个月内降解。合成纺织品，包括聚乳酸 (PLA) 等所谓的可堆肥塑料材料，以及纺织品混合物的合成部分，即使在海中浸泡一年多后也没有任何退化迹象。

“这项研究表明需要标准化测试，以了解被宣传为可堆肥或可生物降解的材料是否真的在自然环境中进行了生物降解，”Royer 说，他在斯克里普斯海洋学 Dimitri Deheyn 实验室担任博士后学者时进行了这项研究。Royer 目前作为夏威夷太平洋大学的访问学者继续隶属于斯克里普斯海洋学。“在工业环境中可能会生物降解的东西不一定会在自然环境中生物降解，最终会成为海洋和环境污染物。”

智利和肯尼亚的垃圾填埋场堆满了堆积如山的废弃衣物，这些惊人的图片展示了快时尚的全球影响。据估计，62% 的纺织品 ( 6800 万吨)现在由塑料纤维和塑料混合物制成，它们可以在环境中存在数十年甚至数百年。合成纺织品还会因经常穿着和洗涤时脱落的超细纤维而造成塑料污染。大多数洗衣机并非设计用于过滤超细纤维，超细纤维最终会进入废水，最终进入海洋。

由玉米淀粉或甘蔗等可再生自然资源制成的生物基塑料已作为塑料问题的潜在解决方案上市销售。PLA 是生物基塑料市场中的一种聚合物，通常被标记为可生物降解和可堆肥。该团队选择这种纺织品进行研究，因为它被广泛用作油基材料的替代品。

在实验中，使用了十种不同类型的织物，包括木质纤维素(商业上称为莱赛尔、莫代尔和粘胶);天然纤维素(有机原棉和非有机原棉);生物基塑料(PLA);油基塑料(聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯)，以及莱赛尔纤维与聚酯和聚丙烯的混纺织物。这些都是纺织工业常用的。聚对苯二甲酸乙二醇酯是一种聚酯，通常作为回收纺织品销售。聚丙烯用于纺织品、地毯、土工布、包装材料和口罩等一次性医用纺织品。

纺织品样品被放置在部署在海面和海底约 10 米(32 英尺)深的流通式容器中。每 7 天对样本进行一次检查，并拍摄图像，并从重复的样本中取出小块，以便在实验室进行进一步检查。这包括用于以高分辨率检查纤维的扫描电子显微镜，以及用于获取有关纤维的化学成分和分子结构的信息的拉曼光谱。然后将样本再次浸入水中，这一过程在海面持续 231 天，在海底持续 196 天。

斯克里普斯码头实验结束后，样品被转移到斯克里普斯海洋学的实验水族馆，在那里样品暴露在流动海水的受控条件下。天然的纤维素基纺织品在 30-35 天内反复分解，而油基和生物基材料即使在总共 428 天后也没有分解的迹象。

“天然的纤维素基材料会在大约一个月内分解，因此我们会在旧样品分解后更换新样品，”Royer 说。“天然样品被复制了五次，而塑料样品在一年多的时间里保持不变。”

通过电子显微镜检查样本，该研究的资深作者、斯克里普斯海洋生物学家 Dimitri Deheyn 能够测量每根纤维的尺寸和结构。随着时间的推移，天然纤维变得越来越细，而塑料纤维的直径保持不变，没有生物降解的迹象。研究合著者 Francesco Greco 在中国西北大学地质系进行了拉曼光谱分析，研究了纤维的结构化学降解。Greco 现在在魏茨曼科学研究所，发现纤维素基材料的化学指纹发生了显着变化，而生物基和油基塑料则保持不变。

混合纤维将天然纤维束与生物基或油基塑料束交织在一起，通常被宣传为比完全由合成塑料制成的纺织品更具可持续性的替代品。然而，这项研究表明，只有纤维的天然部分发生了降解，混合物的塑料部分保持完好。

此外，同一类型的织物由一家独立公司在封闭系统生物反应器中进行了测试，该公司在封闭的室内系统中复制了海洋环境。生物反应器允许测量微生物活动产生的二氧化碳的百分比，使用织物作为营养物，因此被用作测量生物降解性的代表。纤维素基材料在 28 天内完全生物降解，而油基和生物基纤维没有任何生物降解迹象。

研究作者指出，生物基聚乳酸塑料作为一种有前途的生态材料销售，石油基聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯是人为污染的重要来源，以及这些材料在自然环境中的命运应进一步探讨。

Deheyn 说：“这项比较研究凸显了我们对塑料的重视。”

鉴于这些结果，Royer 和团队希望消费者能够更加意识到自己选择的力量

“担心超细纤维塑料污染的消费者应该注意他们购买的材料，”Royer 说。“我们都应该致力于减少购买服装，选择优质的纤维素材料，如棉花、美利奴羊毛或经久耐用的羊毛，或者寻求更具循环性和可持续性的选择，重新利用服装交换和 Buy Nothing groups 等物品。 ”