塑料污染，已经成为全球环境领域的重大难题之一。近期发表在《Nature》上的文章《从地方到全球的宏观塑料污染排放清单》为我们提供了关于这一问题的全面图景。这篇研究不仅揭示了塑料污染的来源和传播路径，还为全球范围内的政策制定者提供了重要的决策依据，呼吁采取更加有效的措施来减少塑料污染的影响。

 

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前言

 

塑料污染已成为全球性挑战，因其在环境中的长期存在及对生态系统、基础设施、社会和经济的负面影响，亟需采取行动。联合国近期通过的决议，旨在制定一项具有法律约束力的国际条约，即“塑料条约”，以终结这一问题。建立全球塑料污染排放清单被视为该条约成功的关键，类似的清单在气候变化和汞污染治理中已发挥了显著作用，并促成了《水俣公约》的诞生。

 

此前的研究揭示了全球塑料废物的排放规模，特别是在废物管理不完善的沿海和人口密集地区。然而，证据表明，需要更高分辨率的数据，尤其是在次国家层面，以便识别污染热点并考虑地方条件。研究人员明确了“排放”这一概念，将塑料排放分为两类：大于5毫米的塑料碎片和露天焚烧的排放量。露天焚烧排放指的是焚烧过程中物质的量，而非产生的气态、液态或固态排放物。

 

由于缺乏详细的本地废物管理数据，塑料废物流动的绘制和量化面临挑战，但建立可测量的基准对于履行塑料条约义务至关重要。为此，研究团队开发了新方法，绘制了覆盖50,702个市政区域的宏观塑料排放清单，分析了五大类陆基塑料废物排放源，并使用机器学习技术预测未测量的数据。

 

这一研究为全球塑料污染治理提供了科学依据，帮助政策制定者制定更加合理的策略和行动计划，同时为塑料条约的进一步谈判奠定了基础。

 

图1  全球塑料污染排放清单的方法学流程：塑料污染起源和运输时空量化模型

 

 

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全球塑料废物排放量

 

研究估算，2020年约有52.1百万吨宏观塑料废物排放至未管理系统中，占全球市政塑料废物总产生量的21%（251.7百万吨）。其中约43%（22.2百万吨）为未燃烧的塑料碎片，这些塑料不再受任何管理或控制，极易通过陆地和水体传播。

 

大多数现有塑料污染模型报告的排放量并不与本研究直接可比，它们通常侧重于水体环境或管理不善的塑料废物。然而，两项研究提供了类似的数据。Ryberg等人估算2015年宏观塑料碎片排放量为6.2百万吨，其置信区间的上限与我们的5%分位数相符，但其中央估算值约比我们的平均值低3.5倍。Lau等人报告2016年陆地和水体排放量为29百万吨，虽然其平均值高出我们23%，但低端置信区间与我们的碎片排放量相似。

 

与之前的研究相比，本文提出的模型有五大改进：

 

1. 采用自下而上的方法，而不是依赖区域平均值；

2. 更精细的分辨率，考虑次国家级别的废物管理差异；

3. 模型区分了五大下游排放源，而不是使用“管理不善的废物”这一笼统概念；

4. 我们的排放定义涵盖了垃圾场中暴露于风和水的废物，但不包括被埋在垃圾堆积层下的废物；

5. 考虑了露天焚烧的排放，这在大多数塑料污染模型中并未具体涵盖。

 

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塑料污染热点分布

 

绝对排放量方面，南亚、撒哈拉以南非洲和东南亚国家的塑料污染排放量最高。印度的排放量最大，每年约9.3百万吨，约占全球塑料排放量的五分之一。与以往将中国列为最大塑料污染国的模型不同，本文的结果显示，中国排放量排名第四，反映了中国在废物焚烧和填埋控制方面取得的显著进展。

 

图2  2020年排放到环境中的宏观塑料(碎片和露天燃烧塑料)

a: 各国平均排放量 b: 按区域和住区类型分列的排放量 c: 按区域和排放类型分列的排放量 d: 按塑料形式分列的排放量的平均比例（详细分布图见原文）

 

露天焚烧是全球多个地区的主要排放形式，尤其是在低收入国家和中低收入国家。然而，撒哈拉以南非洲地区的碎片排放量略高于焚烧排放，这与该地区较低的露天焚烧率有关。

 

全球约69%的塑料废物排放来自20个国家，其中4个为低收入国家，9个为中低收入国家，7个为中等收入国家。尽管高收入国家塑料废物生成率较高，但由于其高覆盖率的废物收集系统，它们并未跻身前90位排放国。低收入国家和中低收入国家则因未收集废物和露天堆放的处置方式导致了更高的塑料污染排放。南亚地区的9个国家每年排放的塑料废物总量（15.1百万吨）与撒哈拉以南非洲的51个国家（13.3百万吨）相近。柔性塑料在全球南方地区的排放概率更高（56:44），而全球北方则更倾向于刚性塑料（33:67），这与两地的废物组成和气候条件有关。

 

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人均排放热点分布

 

全球北方与全球南方的塑料废物排放在总量上差异显著，但从人均排放量来看，各国地方和国家废物管理系统的不足更为明显。例如，中国虽然是全球第四大排放国，但在人均排放量上却属于污染最少的中等收入国家之一，全球排名第153位，人均排放量为1.97公斤/年。而印度是全球排放量最大的国家，人均排放量为6.64公斤/年，全球排名第127位。相比之下，俄罗斯不仅是全球第五大排放国，其人均排放量也较高，为11.71公斤/年，原因是该国废物处理的控制水平较低。

 

图3  2020年排放到环境中的宏观塑料(碎片和露天燃烧塑料)

a: 各国宏观塑料平均排放量（见原文） b: 全球个人口>100万的城市宏观塑料排放的概率分布 c: 按收入类别划分的国家一级宏观塑料排放量

 

撒哈拉以南非洲许多国家的绝对塑料排放量较低，但在人均排放量上却是全球热点地区。随着该地区人口的迅速增长，预计其人均排放量将达到12.01公斤/年，未来几十年内可能成为全球最大的塑料污染源之一。

 

在市政级别上，不同城市的塑料排放量存在显著差异。例如，印度阿格拉市的人均塑料排放量中位数为3.62公斤/年，而委内瑞拉马拉开波市则仅为0.34公斤/年。德国汉堡市的人均排放量中位数仅为0.02公斤/年，而索马里摩加迪沙市高达13.63公斤/年，显示出不同城市间塑料排放管理水平的巨大差异。尽管各市政区域内部存在较大不确定性，但这些差异仍足以区分污染问题最严重的地区和污染较轻的地区。这说明，通过优化固体废物管理，可以显著减少塑料排放。为提高模型准确性，未来需要更全面的监测和测量数据，尤其是那些目前很少被测量的流向数据。

 

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塑料排放源

 

在全球南方，未收集的废物是塑料污染的主要来源，约占全球塑料废物排放量的68%（每年35.6百万吨），其中85%为塑料碎片（每年18.7百万吨）。从人均排放来看，未收集废物在中等收入国家、低中等收入国家和低收入国家中分别占排放量的69%、66%和80%。尤其是低中等收入国家，未收集废物排放约占全球塑料排放的38%，其中碎片排放占51%。

 

图4  2020年按排放源和排放类型划分的平均排放量

a: 绝对质量和收入类别 B: 人均和收入类别 c: 绝对质量和联合国分区域 d: 人均和联合国分区域

 

其他研究通常将未收集的废物归为“管理不善的废物”一类，或与垃圾场碎片排放混为一谈。我们的研究表明，来自未受控垃圾填埋场的塑料排放占全球总排放量的25%，其中98%的塑料通过露天焚烧处理。相比之下，直接作为碎片排放的塑料仅占全球未受控填埋场塑料的0.4%。

 

高收入国家的塑料排放量仅占全球的0.3%。其中，未收集的废物约占这些国家排放量的21%，但仅占全球排放量的0.06%。在高收入国家，塑料碎片排放的最大来源是垃圾随意丢弃，约占这些国家总排放量的49%。这与全球南方地区不同，那里更多的塑料污染源于废物管理系统的不足，而随意丢弃垃圾在很大程度上与个人行为有关。此外，全球范围内，来自塑料分类和再加工过程中被弃材料的排放量为每年1百万吨。虽然这些排放常成为关注焦点，但它们相比未收集废物带来的污染负担要小得多。

 

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支持条约的清单

 

本研究的目的在于建立一套宏观塑料污染清单，为当地规模的排放基准设定和监测提供方法。塑料一旦进入环境，技术和经济上都很难去除，并会逐渐分解为微塑料，因此在源头减少塑料排放至关重要。我们的研究结果表明，解决未收集废物问题将比治理其他陆基塑料污染源更具影响力。

 

未来的干预措施应着重减少上游的材料使用，减少废物产生，或大幅改进废物收集服务和基础设施建设。我们还指出，露天焚烧问题在塑料条约谈判中尚未得到足够重视，但其对人类健康和环境的威胁重大，因此应将其纳入未来的谈判议程中。

 

虽然目前全球废物管理活动数据仍然不足，但我们通过概率方法处理了这些不确定性，并设计了一种可持续更新模型输入数据的框架。随着更多高质量的本地测量数据的出现，模型的精确度将得到进一步提升。塑料条约签署国可以利用我们的清单方法，以高分辨率估算其塑料废物排放，为制定国家和地方行动计划提供依据。