这几块“塑料岩石”如何形成？

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“或许，以后的人们进行考古工作时，能够像今天的人们发现恐龙化石那样，发现地下存在一层嵌入塑料的岩石层。”

过往塑料与岩石的融合，均被认定为物理作用的结果。侯德义团队的发现，首次揭示了塑料与岩石的化学结合作用。

除了作为地质标志物外，“塑料岩石”对学界的意义还在于它对环境和人类健康的潜在影响。

清华大学侯德义团队发现的“塑料岩石”。（受访者供图/图）

南方周末记者 林方舟

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南方周末特约撰稿 朱姿伊

责任编辑 | 曹海东

这些塑料像粘了胶一样，紧紧贴在岩石上。肉眼可以明显看到，塑料边缘已经与岩石融合为一体——它们所附着的岩石有成年人半个手掌到一个手掌大小，颜色与其它石头别无二致。

这几块小溪旁与众不同的塑料吸引了清华大学环境学院教授侯德义和团队成员的注意。2023年4月，侯德义团队发表于国际学术期刊《环境科学与技术》的一篇论文报道了此次考察成果。

论文首次发现塑料与岩石以化学键形式结合，形成“塑料岩石”。塑料成为沉积岩地层的一部分，能够被长期保存在地球的地质记录中。这个发现意味着，人造的塑料产品已经进入到自然界的地质记录中，成为人类活动对地质循环造成影响的证据。

“或许，以后的人们进行考古工作时，能够像今天的人们发现恐龙化石那样，发现地下存在一层嵌入塑料的岩石层。”侯德义说。

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具体形成时间还有待进一步研究

“塑料岩石”是如何形成的？

侯德义团队将广西河池发现的样品带回了实验室，经过光谱学分析，发现了两种分别由LDPE（低密度聚乙烯）和PP（聚丙烯）构成的“塑料岩石”，团队推测其来源分别为农膜与塑料袋。

“这条小溪的水位存在季节性波动，我们推测，雨季溪水把上游的塑料冲刷到下游，随着水位下降，塑料依附在岩石上，它可以在太阳光照作用下发生氧化作用，慢慢成为‘塑料岩石’。”侯德义说。

侯德义表示，“塑料岩石”的形成需要较长时间，但具体的形成过程还有待进一步探索。团队正在全国范围内开展流域尺度的野外调查，希望能够找到更多塑料岩石，并进一步探究它们的形成条件与分布特征。

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首次发现塑料和岩石化学键结合

这并不是“塑料岩石”的首次现身。侯德义团队发现的意义在于，人类首次发现了塑料和岩石之间的化学结合。而过往塑料与岩石的融合，均被认为是物理作用的结果。

自2014年以来，前人已在加纳利群岛、夏威夷等海岛上，以及巴西、秘鲁、英国、日本等地的海滩上发现了塑料和岩石的复合体。其中以2019年在巴西特林达德岛（Trindade island）发现的塑料岩石最为触目惊心。

当地时间2023年3月22日，巴西库里提巴，巴西地质学家Fernanda Avelar Santos在巴拉那大学的实验室里检查一块“塑料岩石”。（视觉中国 / 图）

这座岛屿是一座火山露头礁石岛，也是全球绿海龟保护点之一，每年有数千只绿海龟来到这里产卵。它位置偏远，从巴西海岸坐船出发需要3-4天才能抵达。即便如此，这片净土也无法幸免于难。科学家在此处发现了一大片蓝绿色的岩石，其中掺杂了海洋中的塑料碎片。科学家分析，海洋中的渔网通过海流堆积到海滩上，温度升高，渔网中的塑料碎片熔化并嵌入海滩的天然沙石中。

侯德义向南方周末记者介绍，塑料和岩石通过物理作用结合的情形之一，是塑料在篝火或垃圾焚烧过程中熔化，凝固后和海滩上的沙粒进行了融合；另一种情形是，海浪携带塑料直接拍打到海边的礁石上，造成礁石与塑料胶结融合。

“相较于物理结合，化学结合进一步证明了塑料已经成为地球地质的一部分。”侯德义称，塑料与岩石发生了相互作用，形成了一种新的“塑料岩石”，并且由于形成了稳定的化学键，塑料岩石可以长久地保存在环境中。

产生化学反应的原因可能是氧化作用。塑料表面的碳原子可以通过氧气与岩石中的硅原子发生化学结合。“氧原子就像是一座桥，桥的左边是碳原子，桥的右边是硅原子，塑料和岩石通过桥被连接起来。”侯德义解释。

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释放微塑料影响环境

除了作为地质标志物外，“塑料岩石”对学界的震动之处还在于它对环境和人类健康的影响。

侯德义表示，溪涧的“塑料岩石”在干湿循环过程中，可向环境中释放微塑料。由于“塑料岩石”处于动态变化的环境中，它释放微塑料的速率比前人报道的其他环境中的塑料高出了几个数量级。

微塑料对环境存在潜在的负面影响。例如微塑料被水生生物摄食后，可能伤害或阻塞消化系统，使它们产生伪饱腹感，减少食物摄取量，导致饥饿甚至死亡。

塑料制品在制造过程中，通常会添加一些增塑剂或稳定剂成分，例如双酚A、重金属等，它们在微塑料长期老化的过程中也会释放到环境中。塑料微粒还可以从周边环境吸附化学污染物，对动植物产生一定的毒性效应。

微塑料也可通过食物链进入人体，但是在目前的暴露水平下，还没有在人类体内观察到微塑料引起一些不良健康效应的直接证据。微塑料如何与人体组织相互作用，还有待进一步研究。

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“人类世”

人类活动对地球表层和生态环境造成了巨大的影祥。

诺贝尔化学奖得主、荷兰大气化学家保罗·克鲁岑（Paul Crutzen）于2000年提出“人类世”（Anthropocene）的概念，认为人类活动对地球的改变足以开创一个新的地质年代；英国著名地质学家扬·扎拉西耶维奇（Jan Zalasiewicz）于2008年正式对Anthropocene进行定义，并领衔于2009年成立人类世国际工作组。学界普遍接受的一个说法是，“人类世”开端于18世纪60年代的工业革命。

侯德义称，“人类世”说明人类活动对地球地貌与环境造成的部分影响，已经在地球地质年代里留下了永久性的痕迹，不会被抹去。例如，大规模的土地利用变化和生物多样性丧失，会永久改变生态格局；化学物质污染和生态环境恶化可能会在地质时间尺度上留下可见标记，例如此次发现的“塑料岩石”；气候变化也留下永久性标志，岩石中的气候记录和地球表层的物理和化学性质变化都是表征。

“这些特征影响将会持续存在，并影响我们的子子孙孙。”侯德义说。

校对 | 胡晓 视觉 | 李一钒

本文首发于2023年5月15日南方周末转载、提供新闻线索请在后台留言

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