Climate warming accelerates plastic degradation and secondary microplastic formation
这项研究表明，全球变暖显著加速了常见塑料（PP、PE 和 PET）向二次微塑料的光降解和碎裂过程，尽管绝对速率最高的出现在热带地区，但相对增幅最显著的却发生在快速变暖的高纬度地区。
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塑料的设计初衷是持久。从我们随身携带的水瓶到为我们的家庭输送水的管道，选择这些材料是因为它们能够抵御自然元素的侵蚀而不发生破损。这种耐用性是这些日常用品的一项特性，而非缺陷。然而，一旦塑料进入环境，这种同样的顽固性就成了一个问题。塑料不会消失，而是会在数十年内缓慢分解，破碎成被称为微塑料的更小的碎片。这些微小的颗粒现在已经污染了我们的海洋、土壤，甚至我们呼吸的空气。长期以来，科学家们已经了解到阳光和物理磨损会导致这种分解，但一个关键的拼图环节一直不明朗：全球气温上升如何影响这一过程？随着世界变得越来越热，热浪也变得越来越频繁，问题不再仅仅是塑料能维持多久，而是它在变暖的天空下，失效并转化为污染的速度会有多快。
瑞典皇家理工学院的一个研究小组与来自法国和中国的同事合作，致力于回答这个问题。他们专注于目前最常用的三种塑料：通常用于食品容器和包装的聚丙烯；用于塑料袋和薄膜的低密度聚乙烯；以及构成大多数水瓶材料的聚对苯二甲酸乙二醇酯。科学家们想要观察全球变暖所带来的热量是否会加速这些材料的老化，导致它们比预期更快地变得脆弱并破碎成微塑料。为了查明真相，他们并非仅仅靠猜测；他们将塑料样本置于受控的实验室条件下，模拟阳光和热量的随时间变化的影响，仔细测量材料失去强度并破碎所需的时间。
结果揭示了热量与塑料分解之间直接且加速的联系。研究人员发现，随着温度升高，这些塑料降解的速率显著增加，其遵循的模式是：即使是微小的热量上升也会导致不成比例的大幅损伤。对于他们测试的最敏感的塑料——聚丙烯，仅需比工业化前水平高出1.5摄氏度的全球变暖情景，就足以使降解速度加快近16%。当他们模拟更极端的条件（例如变得越来越常见的5摄氏度和10摄氏度热浪）时，这种加速变得更加剧烈，降解率分别跃升了60%和160%。这意味着，在一个变暖的世界里，塑料制品不仅仅是老化得稍微快了一点，它们正在更早地达到使用寿命的终点，从而导致过早失效并引发微塑料的大量涌现。
这项研究还揭示了这一过程在全球范围内是如何展开的。在热带和亚热带地区（如北非、中东和南亚）等已经很炎热的地方，塑料分解的绝对速率最高。这些地区的热量充当了持续的加速器，导致塑料比在凉爽气候下更快地碎裂成微塑料。然而，研究人员也在高纬度地区（如北美和欧洲部分地区）发现了不同的模式。虽然那里的总分解量可能仍低于热带地区，但其降解的“速度”增长却是最剧烈的。这些较冷的地区正经历着最强的相对加速，因为它们升温的速度非常快，正在成为气候驱动型塑料失效的新兴热点。
或许最令人震惊的发现是热浪如何作为一种持久的破坏触发因素。研究人员模拟了短时间的极端高温（类似于夏季热浪），并发现这些短暂的峰值具有永久性的影响。即使在温度恢复正常后，塑料的老化速度仍比没有这次热浪时要快。这就像是热浪将材料推向了崩溃的边缘，一旦跨过了这个阈值，塑料在受到正常的磨损时就会几乎瞬间变得脆弱并破碎成微塑料。这表明，未来频繁且剧烈的热浪可能会导致塑料发生突然且灾难性的失效，而不是经过多年缓慢降解。
塑料内部的物理变化解释了其发生原因。随着塑料吸收热量和阳光，其长分子链开始断裂，这一过程被称为“链断裂”。这削弱了材料的内部结构，使其失去柔韧性并变得脆弱。研究人员观察到，一旦塑料达到了临界脆性点，它并不仅仅是缓慢磨损，而是会完全断裂。产生的微塑料并不均匀，其尺寸从微小的尘埃到较大的碎片不等，但它们都有一个共同特征：它们在化学性质上发生了改变，表面更具反应性，且更容易进一步分解。这意味着在全球变暖背景下产生的微塑料不仅是原始材料的更小碎片，而且在化学性质上也发生了变化，可能更具危害性。
这项研究凸显了一个令人不安的反馈循环。随着地球变暖，塑料分解得更快，释放出更多的微塑料。这些微塑料可以通过影响大气吸收和反射热量的方式，进而对气候变化产生影响。此外，如果塑料产品失效得更早，就必须更频繁地更换，从而导致生产和处置量的增加，进而产生更多的温室气体。研究表明，我们曾经珍视的塑料耐用性，在变暖的气候中正变成一种负担。通过理解热量是塑料分解的强大加速器，科学家和决策者可以开始重新思考如何设计材料以及管理废物。研究结果表明，如果不考虑上升温度带来的加速效应，我们目前的塑料污染模型和基础设施韧性模型可能会低估问题的规模。热量不仅在温暖空气，它还在积极地加速这个现代世界最普遍材料的解体。
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