本文選自中國工程院院刊《Engineering》2022年第10期
作者：Sean O´Neill
來源：Satellite Tracking and Global Treaty Effort Open New Front on Plastic Waste Problem[J].Engineering,2022,17(10):3-6.
編者按
2022年5月，用于監測全球陸地塑膠污染情況的全球塑膠觀察（GPW）衛星平台開始運作。GPW是一款結合了地球觀測與人工智能技術的工具，可以從太空繪制出建立實時高分辨率的塑膠污染地圖，由此形成的資料集可以幫助監管部門更有效地防止塑膠物質洩漏到海洋環境中。
中國工程院院刊《Engineering》2022年第10期刊發《衛星跟蹤和全球條約為解決塑膠垃圾問題開辟了新途徑》一文，介紹了全球塑膠污染的概況及目前為解決這一問題所采取的積極行動。文章指出，全球塑膠治理需要從塑膠生産、塑膠污染等多方面入手，運用先進的技術如衛星技術，制定全球性條約對塑膠污染問題和塑膠整個生命周期問題進行規範與限制。
随着塑膠生産速度的持續攀升，預計到2050年，塑膠産量将達到每年1 × 109 t（圖1），而塑膠垃圾量也會随之增長。2022年5月發射的一個新衛星平台——全球塑膠觀察（GPW）——已開始監測全球陸地塑膠污染情況。GPW是一個可免費通路的線上平台，它将歐洲航天局哨兵2号（Sentinel-2）衛星的13個波段光譜資料與機器學習結合起來，用以識别和監測遍布世界各地的塑膠垃圾。這是使用日益先進的衛星技術來解決氣候變化和其他長期環境問題的又一例證。
該平台用于協助政府、行業和社群防止塑膠洩漏到水生生态系統中（塑膠洩漏會對水生生态系統造成特别的破壞），目前由位于澳洲珀斯的慈善機構明德路基金會（Minderoo Foundation）提供資金支援。GPW不僅顯示了（分辨率為5 m × 5 m）富含塑膠的垃圾場目前的規模，還顯示了它們随時間的變化情況、它們與水道的距離、土壤和地形的特征以及當地人口密度等資訊（圖2）。
圖1. (a) 2017年，塑膠總産量約為8.3 × 109 t。 (b) 預計到2050年，年産量将超過10億噸。來源：聯合國環境規劃署（UNEP）和全球資源資訊資料庫阿倫達爾中心（GRID-Arendal），已獲引用許可。
圖2. 人們可通過GPW平台了解25個國家中（這些國家中的大多數塑膠垃圾均進入了水生生态系統）的塑膠垃圾場情況。這些GPW螢幕截圖樣本顯示了以下資訊：(a) 疊加在谷歌地球風格的地圖上的，印度尼西亞某省不同時間點的單個垃圾場的實體範圍；以及(b) 上一張截圖中确定的其中一個垃圾場的谷歌街景圖像。來源：全球塑膠觀察，已獲引用許可。
明德路基金會的技術創新和海洋保護負責人Fabian Laurier表示：“GPW關注塑膠從被使用者丢棄到被最終堆放于正規、無證或非法垃圾場的全過程。塑膠流入海洋就像牛奶掉進茶裡一樣，幾乎不可能被回收。我們首先必須防止塑膠進入河流系統。”
總部設在荷蘭鹿特丹的國際組織“淨洋衛士”（The Ocean Cleanup，該組織緻力于開發相關技術，以清除和攔截海洋表面和河流中的塑膠污染）的研究負責人Laurent Lebreton表示，雖然有大量塑膠是被直接傾倒在海洋中的，但更多的塑膠垃圾來自于陸地。“目前的共識是，這些垃圾大約20%來自海洋，80%來自陸地。但事實上，我們也不确定。而且，大多數從河流排放到海洋的漂浮垃圾很快又會被海浪帶回到岸上。”（圖3）
圖3. 許多從河流進入海洋的漂浮垃圾，是海洋塑膠垃圾的主要來源，但它們很快就會被帶回海灘上，就像這個在洪都拉斯的海灘一樣。來源：淨洋衛士，已獲引用許可。
GPW平台目前覆寫了25個國家，這些國家在2021年《科學進展》（Science Advances）期刊的一篇論文中被确定為塑膠污染被排放到河流中并最終進入海洋速率最高的國家。該論文的資深作者Lebreton提供了一個可證明GPW有用的例子。他當時正在瓜地馬拉莫塔瓜河（Rio Motagua）的一條支流Rio de Las Vacas上進行一個垃圾攔截項目（圖4）。Lebreton說：“我以前從未在一條河裡看到如此多的塑膠。我們發現，在瓜地馬拉城的上遊，河流之上，有一個巨大且未合理控制的露天垃圾填埋場突然出現在GPW平台上。”這份關于問題原因的額外檔案推動了與該國管理人員的讨論。Lebreton說：“僅以檔案形式将此記錄下來這點，就證明了這個平台的強大功能。它讓我們将注意力集中到了該條河流的上遊，并會對政策制定産生重大影響。”
圖4. “淨洋衛士”在瓜地馬拉Rio de Las Vacas上建造的實驗性“垃圾圍欄”暫時捕獲的塑膠垃圾。在2022年5月的試點工作中，大量的垃圾最終導緻了該屏障的失效。來源：淨洋衛士，已獲引用許可。
雖然GPW計劃覆寫世界其他地區，但歐洲國家和美國目前不在該平台監測的25個國家之列。Laurier表示：“我們知道發達國家向較貧窮的國家出口了廢物，我們也想了解這些廢物對海洋垃圾有何影響。但這并不是一個用來互相指責的工具。”
加拿大多倫多大學環境保護研究員、紐西蘭國際鳥盟（BirdLife International）太平洋區域協調員Steph Borrelle表示，盡管GPW沒有解決西方國家向開發中國家出口塑膠垃圾的問題，但對塑膠垃圾的額外監督是值得歡迎的。2020年《科學》（Science）雜志一篇論文（該論文模拟了塑膠廢物的預計增長将如何遠遠超過塑膠污染的治理速度）的主要作者Borrelle表示：“每年進入世界水生生态系統的塑膠數量非常驚人。我分析時一直在想‘這肯定是搞錯了’，但是，經過反複的資料核查，事實卻恰恰相反。”據Borrelle及其合著者稱，在2016年，有1.9 × 107~2.3 × 107 t的生活塑膠廢物進入了水生生态系統，相當于該年全球産生的所有塑膠垃圾的11%左右。根據該研究團隊“一切照舊”的設想，到2030年，每年進入海洋的生活塑膠垃圾可能會上升至9 × 107 t。
當塑膠進入河流和海洋時，波浪作用、陽光和風會使它們逐漸分解為長度小于5 mm的微塑性顆粒，進而傷害并殺死一系列水生生物。現在，海洋、陸地、極地甚至山頂上幾乎到處都可以發現微塑膠。Borrelle說：“現在，在人體、未出生嬰兒的胎盤、大多數動物，甚至在空氣中，都發現了微塑膠，我們其實已經生活在‘塑膠圈’（Plastisphere）之中。”
自20世紀50年代以來，在所産生的8.3 × 109 t塑膠中，估計有5.7 × 109 t變成了廢物，其中隻有約9%被回收利用，而其餘的則被丢棄到了垃圾填埋場或焚燒場（圖1）。據Borrelle介紹，雖然回收工作值得稱贊，但這并不是解決塑膠污染問題的答案。“塑膠并不能無限循環利用。它隻能‘降級回收’。是以，無論如何進行循環利用，它最終還是會變成廢物。”
塑膠回收還面臨經濟性的問題。例如，在歐洲2021年期間，最常見回收塑膠類型（消費後聚對苯二甲酸乙二醇酯）的成本翻了一番，變得比其原生塑膠等價物更加昂貴。
盡管如此，在塑膠污染這一黯淡的全球背景下，我們還是有理由保持樂觀的。為在全球範圍内解決塑膠污染問題，2022年3月2日在肯亞内羅畢舉行的第五屆聯合國環境大會（UNEA-5）上，世界各國上司人一緻通過了一項曆史性決議，聯合國環境規劃署（UNEP）也将這一天稱為“戰勝塑膠污染運動的曆史性一天”。決議《終結塑膠污染：制定具有國際法律限制力的文書》啟動了全球條約的談判；該條約不僅要解決所有環境中的塑膠污染問題，還将解決塑膠整個生命周期的問題，包括初級（未經加工的）生産、産品設計和廢物管理。決議還設立了一個政府間談判委員會，其目标是在2024年年底前完成這份具有法律限制力的全球協定的起草工作。
總部設在英國倫敦的非政府組織環境調查署（EIA）在會議前為該決議的通過争取支援，例如在内羅畢談判前夕争取到了數百名科學家和研究機構的簽名支援，進而形成了一份《科學家宣言》。該機構海洋運動負責人Christina Dixon表示：“在環保運動和宣傳中，要取得勝利是非常艱難的，而且極其罕見。但是UNEA-5的集體精神和共同目标非常強大。”
該決議涉及制定塑膠生産的國家報告标準，并包括設立一個專門基金來支援較貧窮國家執行該條約。至關重要的是，該決議還為強制減少原生塑膠的生産提供了談判的空間。負責協調《科學家宣言》的EIA海洋運動人士Tom Gammage表示：“解決塑膠污染意味着要解決塑膠生産問題，這兩者是不可分割的。”
同時，人們也越來越認識到塑膠污染治理的重要性，并紛紛采取了行動。例如，許多國家已經通過禁止某些形式的一次性塑膠，在解決塑膠污染方面取得了獨立的進展。2022年7月，美國加利福尼亞州通過了新的法律來限制塑膠的使用，同時要求制造商促進回收，并采取其他行動。
但是Gammage也表示，僅靠這些努力并不能解決問題。他預計聯合國（UN）條約最終會對塑膠生産的類型和數量、塑膠産品的制造作出全球協調和國家實施的新規定，并對從漁業和農業到塑膠包裝和紡織品等不同行業的塑膠問題作出新規定。
原生塑膠的主要生産者是石油化工行業。根據明德路基金會釋出的《塑膠垃圾制造者指數》報告，僅20家聚合物生産商就生産了全球一半以上的一次性塑膠，而這些塑膠最終都變成了廢物。這其中，總部位于美國的埃克森美孚和陶氏公司以及總部位于中國的中國石化公司位居前列（圖5）。
圖5. 生産一次性塑膠的前20家聚合物生産商。 PTT：泰國石油管理局。來源：明德路基金會，已獲引用許可。
環保人士預計，石化行業将使用經濟手段大力遊說，以求削弱未來條約對塑膠生産的控制。Borrelle表示：“這些公司進行此類活動，就是拒絕承認其産品對人類健康或環境的影響，并将責任推給他們的客戶。”
Dixon對此也很擔心。他說：“石油和天然氣的商業模式依靠的是對塑膠生産的無控制。他們希望的是無限制的大量生産。在内羅畢會議上，該行業遊說團體在一定程度上尚處于幕後。但我們預計，在條約談判期間，這個強大的支援者團體會有更多活動。”
與此同時，GPW将得到很好的利用，Laurier表示：“我們正在與聯合國環境規劃署密切合作，探讨如何利用這一工具為條約的制定提供資訊，并更清楚地了解全球廢物和廢物管理趨勢，或在廢物管理方面的不足之處。”
注：本文内容呈現略有調整，若需可檢視原文。
改編原文：
Sean O´Neill.Satellite Tracking and Global Treaty Effort Open New Front on Plastic Waste Problem [J].Engineering,2022,17(10):3-6.
注：論文反映的是研究成果進展，不代表《中國工程科學》雜志社的觀點。