从“白色革命”到“白色污染”

木子耕夫

你如果走进一片农田，随机捧起一抔土壤，其中包含什么？疏松多孔的土壤团粒结构，植物赖以生存的有机质，不计其数的微生物菌群，可能还有大量肉眼可见或不可见的塑料碎片。

农田塑料的存在，不但破坏土壤结构，阻断根系下扎，影响农作物生长，而且还会通过食物链的传递，在人类和动物身体中积累，危及生命健康。

农田塑料的源头在哪里？相当一部分来自农用地膜。作为继化肥、农药、种子后的第四大农资，这一影响深远的农业发明具有保温、保湿、保肥、抑制杂草生长等功能，有力促进农作物稳产增产，逐渐成为农业生产上的“标配”。然而，传统农用地膜主要原料为聚乙烯，在大自然中难以完全分解，如若不及时回收，残留于土壤中，经年累月会给农田造成令人闻之色变的“白色污染”。

大棚，给庄稼建个“温暖的家”；地膜，给农田穿上“保暖衣”

传统农业是露天农业，在四季分明的我国，特别是北方地区，春天播种、夏天生长、秋天收获、冬天休耕，是亘古不变的农事节令，但是随着高分子塑料的发明，特别是薄膜在农业上的应用，改变了这一状况，带来了农业生产革命性的飞跃。

我国农膜的使用最初是为蔬菜地搭建小型保温棚。蔬菜是鲜食作物，冰冷的冬天无法生长，漫长的冬天是蔬菜供应的淡季，人们想要吃到新鲜的蔬菜，只能从温暖的南方调运，十分不便。随着设施大棚的应用，我国北方地区在冬季也能吃上地产的新鲜蔬菜。这种透明的温室大棚，能透光（主要是太阳短波光线），保温（阻断膜内外的气体交换，阻断地表的长波辐射，从而保存地热）可提高温度5—8℃，如果采取膜套膜，则保温效果更好，即使膜外寒风刺骨，膜内照样温暖如春。在栽培上，采取“秋延后，春提早”模式，可大大缩短蔬菜生产供应的空档期，极大地提高了蔬菜的生产能力。

地膜覆盖是塑料薄膜应用于农业的另一种形式。地膜覆盖的保温原理类似于大棚，地膜不仅能保温，还能保湿，（阻断土壤水分的蒸发损失，蒸气水在遇到地膜冷凝后，重新回到土壤中），还能抑草（黑色地膜，杂草见不到光照，或在地膜中添加除草剂），甚至能减轻农作物的病虫害（阻断地表水蒸发，田间湿度小，不易滋生病虫害）。此外，地膜还有保肥的功用，可避免水土流失，避免土壤中的肥料随雨水流淌到河流。在作物播种季节覆盖地膜，促进苗好苗壮，好处不胜枚举。

我国北方地区雨水少、积温低，露天情况下许多作物都种不了。20世纪70年代，地膜覆盖技术从日本传人我国，率先在西北地区取得成功，对当地贡献了超过30%的粮食增产，并逐渐推广到东北、华北，乃至全国。地膜覆盖成为我国农业重要的增产措施。近年来全国农膜年使用总量在250万吨左右，其中地膜约140万吨，地膜覆盖面积近3亿亩，是世界上农用塑料薄膜使用量最大的国家，没有之一。

然而，技术是把双刃剑。由于塑料薄膜的常年累用且没有及时有效回收，大量农膜残留在农田的田间地和地头，对土壤和周围环境造成了严重污染，严重困绕着农业的可持续发展。残膜留于土中，犹如人体血管中长了斑块，影响土壤的透水、透气，阻碍植物根系下扎，影响作物生长，严重时可能导致农田无法耕种而报废。废弃残膜碎片与秸秆、饲料混在一起被牛羊等家畜误食，会引起消化道疾病，甚致死亡……

白色污染，是当今人类面临的严峻挑战

塑料造成的白色污染是当今社会的普遍现象。随着塑料产业的飞速发展，各种塑料制品（塑料瓶、塑料袋、塑料薄膜、一次性饭盒、各种包装材料、生活用品）应运而生，极大地方便了人们的生活，但人们在使用后随意丢弃，未能及时回收，成为令人头疼的固体废物，由于其难于降解，通常采取填埋、焚烧或倾倒的方式集中处置，而这些方式都会给环境造成严重的污染，比如焚烧会产生大量的有毒气体（其中二恶英是公认的致癌物）而污染空气，倾倒又会顺风顺水四处飘移，成为新的污染源。填埋，看上去好一点，但也要占用大量的土地，而且若干年后，说不定哪一天又会重见天日，形成新的污染。

2019年，世界自然基金会发布报告指出，自1950年以来，世界原始塑料的产量激增了200倍，且自2000年来，每年仍以4%的速度增长。报告认为，塑料没有被充分回收，大部分的塑料是通过垃圾填埋、焚烧或是倾倒来处理的。2024年4月，慈善机构“EA地球行动”发布的年度研究显示，2024年全球每人将产生28公斤的塑料垃圾。白色污染不但破坏市容环境，还污农田土壤，甚至威胁人类健康，亟待采取有效措施进行防治。

此外，大量塑料垃圾被随意丢弃，飘洋过海，到达地球的每一个角落。海洋中的塑料污染已经成为一大公害，对海洋动物构成巨大威胁。为解决日益严重的白色污染，联合国环境规划署于2017年发起“清洁海洋”运动，致力于消除海洋塑料污染。世界各地在联合国环境署的引领下，为减少塑料废物和抗击塑料污染采取了一系列行动。如利用渔网回收海洋塑料，并出台相关法规，杜绝塑料入海。2022年3月2日，第五届联合国环境大会通过《终止塑料污染决议（草案）》，旨在推动全球治理白色污染。

塑料到底是什么？它是怎么生产出来的？为什么不容易腐烂分解？

塑料生产源于对高分子化合物的人工合成，主要原料为石油、天然气等化石资源。生产时，这些原料先经过裂解，转化为乙烯、丙烯等小分子单体，随后，单体在催化剂与高温高压条件下，通过聚合反应连接成大分子聚合物。例如，乙烯聚合形成聚乙烯，根据聚合方式不同，可生产出低密度聚乙烯（LDPE）和高密度聚乙烯（HDPE），前者质地柔软用于塑料袋、塑料薄膜，后者强度高适合制造容器。此外，还会添加增塑剂、稳定剂等助剂，改善塑料的柔韧性、耐热性等性能。最后，通过注塑、吹塑、挤出等成型工艺，将聚合物加工成各类塑料制品，广泛应用于生活与工业领域。

塑料高分子聚合物，包括聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等，虽然组成成分与有机物一样（事实它也来自于有机物，比如石油、天然气）由碳氢等基本元素组成，在高温高压和催化剂的作用下聚合而成，各单体之间以牢固的化学键相连，是个聚合在一起的庞大分子，分子量高达20000以上。按理说，所有有机物都可以在自然条件下，经风吹日晒雨淋而分解，最后都会变成微生物的食物养料，但是塑料这种人工合成材料，其化学结构与天然有机物有着巨大的差异，牢固的化学键决定了塑料在自然界很难分解，其“生命周期”甚至长达数百年之久。

为了化解塑料的白色污染，科学家们想了许多物理、化学和生物降解的方法，但这些方法都存在各自的问题。物理降解方法，如焚烧，虽然能够快速分解塑料，但会产生大量的有害气体，对环境造成污染。化学降解方法需要使用大量的化学试剂，成本较高，且可能会产生二次污染。生物降解方法虽然相对环保，但至今尚未找到降解塑料的酶和微生物（也许是因为塑料是近两百年人类创造的新生事物，能够分解利用塑料的微生物还没进化出来），且速度慢，适用范围有限。从现有的情况来看，解决白色污染的最有效办法只能是回收再利用。

农膜污染重点在地膜，地膜回收难在一个“薄”字

农膜造成的白色污染，重点在地膜。建造大棚所用的棚膜比较厚，一旦破损用户会及时更换，回收起来十分方便。而地膜就不一样了。地膜覆盖后，从播种到作物成熟收获，要贯穿一个完整的生长季。由于地膜很薄，到作物收获时已破烂不堪，且作物的根茬布满田间，致使机收或人工回收变得十分困难，需要投入相当大的成本，而且很难捡拾干净。更有一些农户嫌麻烦图省事，干脆将地膜连同作物根茬一同耕翻入田，长此以往，农田残膜越积越多，造成严重的土壤污染，部分农田甚至因残膜过多无法耕种而“报废”。

长期以来，我国聚乙烯（PE）地膜生产采用的是1992年出台的“双零八”标准，即0.008毫米的厚度标准，在抗老化性与耐候性方面也相对较差。为了方便地膜回收，2018年5月我国出台了地膜新国标。该标准提高了地膜厚度、力学性能及耐候性能，厚度要求不得低于0.010毫米。但由于市场监管不严，生产企业为迎合农户降低生产成本的要求，仍有大量不达标的超薄地膜充斥市场，增加了回收的难度。

为什么有国标，市场上还能买到超薄膜？一方面，农民有需求。同样重量的一卷地膜，不达标的超薄膜更受农民欢迎，价格甚至比达标的还要贵。为什么？因为农膜是按重量卖的，一卷10千克的农膜，厚度0.01毫米，延展800米，可以覆盖2.5亩，摊到每亩地的成本是60 元；如果厚度是0.006毫米，延展就超过 1200米，可以覆盖4亩地，每亩地的成本就降到40元。农民为省钱当然要选用薄的。

另一方面，地膜生产门槛低，监管难度大。一台吹塑机10万—20万元，稍微有点场地就能开始生产，一年就能回本甚至盈利。很多小作坊甚至不进行工商登记，其生产的产品并不进入门店销售，而是通过网络或电话“点对点”快递给农户，或直接送到田间地头，因此也就未进入监管视野。还有部分企业虽然有正式的工商注册，但不执行国家农膜标准，采用企业自有标准，标明是“非农用薄膜”以逃避监管，但实际上却卖给了农民，进入了农田。农膜一薄，许多问题就随之而来，为废膜捡拾、再利用制造了障碍。因此，加强市场监管，加强农田地膜科普宣传，促进农田地膜的回收再利用乃当务之急。

生物降解膜推广难，难在哪里？

尽管塑料降解是个世界级的难题，但是科学家从未停止对塑料的降解研究。科学家把研究的重点不是放在对传统塑料的分解上，而是放在改进塑料的材料结构，研制开发新型的塑料上。

科学家提出的生物降解路径主要有两条：一条就是光降解，一条就是借助于微生物进行生物降解。光降解是在传统塑料的化学结构上加入光敏基团，或者直接在材料里添加光敏剂，它们会在紫外光线的作用下，让材料从高分子结构变成分子质量较低的化合物，听起来很厉害，但问题是这些分子质量更低的化合物，它依然是传统塑料，只是变成了更小的微塑料。

由于光降解后塑料分子原本的结构还都在，对环境的污染也还在，所以仍然不够环保，科学家看重的是生物降解塑料，它会在自然环境中，通过微生物的分解作用，被代谢成水、二氧化碳、甲烷等能够融入生物循环的成分，听起来就很环保。

生物降解塑料又分为两种，一种是“掺混型”，它的思路和光降解塑料一样，也是在传统塑料中，加入能被生物降解的结构或成分，同样会产生分子质量更小的微塑料，所以也没多环保。而另一种“结构型”全生物降解塑料，听名字就能知道，只有它才能被自然界微生物完全降解。

最典型的就是PLA（聚乳酸）塑料，由于它多是用玉米、木薯淀粉发酵乳酸，取代化工塑料粒子生产而成，所以又称玉米塑料。用玉米塑料制成的新型地膜，不仅继承了传统塑料产品增温保墒、抑制杂草的核心功能，更具备“落叶归根”的环保特性。实验数据显示，使用后的聚乳酸地膜在自然条件下仅需数月即可完全降解，成为作物能够吸收的肥料，最终变成二氧化碳和水，不会形成微塑料污染。该技术实现了农业废弃物的高值化利用，每吨玉米可产出700公斤聚乳酸原料，真正形成“从田间来，回田间去”的绿色闭环。

当然，全生物降解地膜生产成本仍然较高，其价格是普通地膜的2—4倍，离市场化应用还有较远的距离，就像农民不喜欢选用较厚的地膜一样，难以推广使用，需要政府制定相应的补贴政策，更需要企业进行技术创新，不断降低其生产成本。