轮胎:你从未想过的塑料污染源

轮胎:你从未想过的塑料污染源
研究人员发现,轮胎磨损产生的降解塑料碎片遍布自然环境,其中包括海洋。
摄影:HANNAH WHITAKER,NATIONAL GEOGRAPHIC
 
  2014年,生物学家John Weinstein和他的研究生们开始寻找微塑料,也就是降解的塑料碎片,研究人员发现这类塑料碎片遍布于自然当中。
 
  上述研究团队的总部位于南卡罗来纳州查尔斯顿的堡垒军事学院,Weinstein是该学院的一位教授。他们在沿海城市开展研究,希望至少能找到一些被冲入海洋的塑料微粒的证据。果然,微塑料样品接连不断的出现。
 
  他们收集到的大部分微塑料都来自意料之中、可识别的源头,比如降解的塑料袋。不过,超过一半的塑料碎片都是黑色的、管状的,辨识不出明显的源头。
 
  “这些塑料碎片都是细长形状,就像雪茄一样,究竟是什么还无法判断,” Weinstein说。
 
  Weinstein和学生们在查尔斯顿港周围查看了常见的黑色塑料制品,以寻求对比,比如渔网。不过,他们没有发现匹配的对象。有一天,他们在主干道旁边的水道中发现了非常相似的雪茄形塑料,这才取得了突破性进展。之后,他们恍然大悟,原来这些塑料碎片都来自汽车轮胎。
 
  “这很令人惊讶,你总会发现意想不到的东西,” Weinstein说。
 
  实际上,这一发现可能并不像最初看起来那么令人震惊。轮胎实际上是地球上最常见的塑料污染源之一。2017年,荷兰开放大学的Pieter Jan Kole在发表于《国际环境研究与公共卫生杂志》上的一项研究中估计,在全球海洋的微塑料垃圾中,轮胎的比例多达10%。国际自然保护联盟2017年的一份报告称,这一比例高达28%。
 
  “轮胎磨损是环境中微塑料的一种隐秘来源,但人们对这一点的认识远远不足,目前还没有替代轮胎的办法,” Kole和共同作者写道。
 
轮胎的制造成分
 
  数千年来,轮子一直都是用由石头或木头制造而成,不需要任何覆盖物。最终皮革被添加到轮子上面,以使乘坐更加舒适,紧接着又出现了固体橡胶的迭代。汽车发明于19世纪末,不久之后就出现了充气轮胎。
 
  当时,轮胎橡胶主要来自橡胶树——橡胶树的种植导致了全球范围内的大规模森林砍伐。不过,随着20世纪的到来,汽车变得越来越便宜,越来越普通,全球需要的橡胶量远大于供给量。1909年,德国拜耳化学公司的化学家Fritz Hofmann发明了第一种商用合成橡胶。不到一年,这种材料就开始用于制造汽车轮胎。到了1931年,美国杜邦化学公司已经将合成橡胶的生产工业化。
 
  如今,轮胎的组成成分为大约19%的天然橡胶和24%的合成橡胶,后者是一种塑料聚合物。其余的由金属和其他化合物组成。生产轮胎仍然会对环境造成巨大影响,从持续砍伐森林到制造合成橡胶所用的影响气候的化石燃料,再到装配过程,不一而足。制造现代汽车轮胎需要大约26升油,而卡车轮胎需要83升油。
 
轮胎:你从未想过的塑料污染源
随着行驶里程的增加,汽车轮胎会产生磨损,导致合成塑料的小碎片(本质上是塑料)脱落,之后从道路上进入河里,最终流入海洋。
动画:HANNAH WHITAKER,NATIONAL GEOGRAPHIC
 
  不过,越来越清楚的是,随着橡胶的磨损,轮胎上会脱落微小的塑料聚合物,而这些聚合物最终往往会进入海洋和水道,成为污染物。
 
  国际自然保护联盟研究海洋塑料的Joao Sousa说,“就微塑料问题而言,轮胎的‘贡献’真的很大”。
 
  轮胎制造商固特异、米其林和普利司通都援引了轮胎行业项目的评论,该项目是一个得到轮胎行业支持的研究小组,其成员为11家主要轮胎制造商。
 
  轮胎行业项目的代表Gavin Whitmore在一封电子邮件中写道:“目前还没有全球公认的微塑料定义。”他补充说,他们的研究“发现(轮胎和路面磨损颗粒)不太可能对人类健康和环境造成负面影响。”
 
轮胎如何分解?
 
  胎面花纹有助于确定车辆在道路上的抓地力,以及操控和制动。不过,更大的抓地力也意味着更多的摩擦。当我们开车时,磨损会导致轮胎脱落碎片。
 
  加拿大Tire Steward Manitoba公司2013年的一份报告发现,轻型客车的轮胎在使用年限(平均6.33年)期间减少了近1.1公斤的橡胶。Kohl的研究发现,美国人均产生的轮胎磨损量最高,并估计仅美国的轮胎每年就产生大约180万吨微塑料。
 
  Sousa说,究竟有多少轮胎微塑料最终会进入水道取决于许多因素,从公路的位置到天气等。比如说,雨水会导致更多的微塑料进入环境。他指出,这一研究课题的研究相对较新,因此,随着更多研究工作的完成,估计数据的准确性将会有所提升。不过,他表示,每天都有数百万辆汽车行驶在街道上,因此“轮胎(颗粒)的排放量有多大可想而知。”
 
  一旦轮胎颗粒进入河流或海洋,就会对海洋生物产生明显的影响。堡垒军事学院的John Weinstein将虾暴露于实验室环境的轮胎颗粒中,结果发现这些虾进食了这些颗粒,而后者也堵塞在它们的腮部。一旦摄入,这些轮胎颗粒就会在虾的内脏中堆积起来。
 
  “它们不会马上死掉,这些慢性长期影响还未得到真正的研究。”他说。
 
轮胎结束服役
 
  更容易理解的是,一旦结束服役并需要处理时,轮胎会发生什么——轮胎制造业称之为“生命的终结”。
 
旧轮胎的轨迹在很多方面都是积极的。例如,轮胎废料变成操场、运动场和建筑的材料,这类回收利用在过去的几年里急剧增加。美国轮胎制造商协会表示,轮胎的再利用率已经从1990年的11%上升到2017年的81%。
 
  不过,需要注意的是,上述数据之所以如此高,是因为统计者将所谓的“轮胎衍生燃料”涵盖在内,也就是燃烧轮胎以获取能量。
 
  据宾夕法尼亚大学的环境科学家Reto Giere称,如果在专门为这项任务设计的设施中燃烧轮胎,那么其过程就会非常清洁,而且是回收能源的一种体面方式。不过,他说,轮胎也含有高水平的潜在污染物,如锌和氯,因此如果在混合燃料设施中燃烧或没有实施适当的保护措施,“就会造成糟糕的结果。”
 
  根据美国轮胎制造商协会2018年的一份报告,不回收或不燃烧的轮胎大多被填埋,其比例大约为16%。2013年至2017年,人类每年填埋的垃圾轮胎数量几乎翻了一番。美国轮胎制造商协会的John Sheerin在接受《今日回收》杂志采访时表示,随着轮胎衍生燃料的需求不断下降,更多的轮胎可能会被送往垃圾填埋场。
 
我们能做得更好吗?
 
  几十年来,轮胎一直没有经过重大的重新设计,不过,最近轮胎制造商付出了更大的努力研发具更可持续性的轮胎。例如,2017年,明尼苏达大学领导的研究人员发现了一种生产异戊二烯的方法。异戊二烯是合成橡胶的重要原料,其天然来源包括草、树和玉米,而不是化石燃料。去年,固特异轮胎公司推出了一款由再生橡胶制造的概念轮胎,轮胎中间含有苔藓,其设计初衷是让轮胎在行驶过程中吸收二氧化碳。
 
  尽管如此,这些新轮胎中的微小颗粒最终也有可能进入环境。Kole的研究称,减少轮胎磨损很可能会以其他性能指标为代价,比如滚动阻力,而制造商可能会很难接受这种折衷方式。
“我不知道有什么新技术可以解决轮胎或路面磨损问题,” Weinstein说。
 
  不过,他确实发现了解决这个问题的其它方法,只是不那么直接。他建议,可以减少路面的磨蚀性,或者增加路面的孔洞,以减少或帮助收集轮胎磨损颗粒。他还认为,有更好的技术收集道路的轮胎颗粒径流。目前,他正在查尔斯顿附近的一个小镇探索这种方法。
 
  不过,总的来说,他认为目前最紧迫的是进一步的研究和提高科学和公众意识。
 
  “我们需要进行更多的研究,我不知道现在是否有很多人关注这个问题,”他说。
 
(译者:流浪狗)
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