加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所的一项新研究发表在5月24日的《科学》杂志上《公共科学图书馆•综合》首次追踪了天然、合成和混纺织物在海洋中直接生物降解的能力。

主要作者莎拉-珍妮·罗耶在艾伦·布朗宁·斯克里普斯纪念码头进行了一项实验，发现天然和木质纤维素织物在一个月内就会降解。合成纺织品，包括所谓的可降解塑料材料，如聚乳酸(PLA)，以及纺织混合物的合成部分，即使在海洋中浸泡了一年多也没有显示出降解的迹象。

罗耶说:“这项研究表明，有必要进行标准化的测试，以确定被宣传为可堆肥或可生物降解的材料是否真的在自然环境中可以生物降解。”罗耶是在斯克里普斯海洋学迪米特里·德海恩实验室做博士后学者时进行这项研究的。罗耶目前作为夏威夷太平洋大学的访问学者，仍然隶属于斯克里普斯海洋学。“在工业环境中可以生物降解的东西，在自然环境中不一定可以生物降解，最终可能成为海洋和环境污染物。”

在智利和肯尼亚，垃圾填埋场堆积着堆积如山的废弃衣服，这些令人震惊的照片显示了快时尚在全球的影响。据估计，62%的纺织品——6800万吨——现在是由塑料纤维和塑料混合物制成的，它们可以在环境中存留数十年至数百年。在日常穿着和洗涤过程中，由于微纤维脱落，合成纺织品也会产生塑料污染。大多数洗衣机的设计都不能过滤微纤维，这些微纤维最终会进入废水，并最终进入海洋。

由玉米淀粉或甘蔗等可再生自然资源制成的生物基塑料已作为解决塑料问题的潜在方案推向市场。聚乳酸是生物基塑料市场上的一种聚合物，通常被标记为可生物降解和可堆肥。该团队选择这种纺织品进行研究，因为它广泛用作油基材料的替代品。

在实验中，使用了十种不同类型的织物，包括木质纤维素(商业上称为Lyocell, Modal和Viscose);天然纤维素(有机原生棉和非有机原生棉);生物基塑料(PLA);油基塑料(聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯)，以及Lyocell与聚酯和聚丙烯混合的织物。所有这些都是纺织工业中常用的。聚对苯二甲酸乙二醇酯是一种通常作为回收纺织品销售的聚酯。聚丙烯用于纺织品、地毯、土工布、包装材料和一次性医用纺织品，如口罩。

纺织品样品被放置在位于海面和海底约10米(32英尺)深的流动容器中。每七天对样本进行一次检查，并拍摄图像，并从重复样本中取出小块，以便在实验室进一步检查。这包括扫描电子显微镜，以高分辨率检查纤维，拉曼光谱，以获得有关纤维的化学成分和分子结构的信息。然后，这些样本再次被淹没，这个过程在海面上持续了231天，在海底持续了196天。

在斯克里普斯码头实验结束后，样本被转移到斯克里普斯海洋学的实验水族馆，在那里样本暴露在受控的流动海水中。天然的纤维素基纺织品在30-35天内反复分解，而油基和生物基材料即使在总共428天后也没有出现分解的迹象。

罗耶说:“天然的纤维素基材料将在大约一个月内分解，所以我们将在旧样品分解后更换新样品。”“天然样本被复制了五次，而塑料样本保持不变超过一年。”

通过电子显微镜检查样品，Scripps海洋生物学家Dimitri Deheyn，该研究的高级作者，测量了每根纤维的大小和结构。随着时间的推移，天然纤维变得越来越细，而塑料纤维的直径保持不变，没有生物降解的迹象。该研究的合著者弗朗西斯科·格列柯在中国西北大学地质系进行了拉曼光谱分析，观察了纤维的结构化学降解。目前在魏茨曼科学研究所工作的格列柯发现，纤维素基材料的化学指纹发生了重大变化，而生物和石油基塑料则保持不变。

混合纤维是将天然纤维股与生物或油基塑料股交织在一起，通常被认为是一种比完全由合成塑料制成的纺织品更可持续的替代品。然而，这项研究表明，只有纤维的天然部分降解，混合纤维的塑料部分完好无损。

此外，一家独立公司在封闭系统生物反应器中测试了同一类型的织物，该生物反应器在封闭的室内系统中复制了海洋环境。生物反应器允许测量利用织物作为营养物的微生物活动产生的二氧化碳的百分比，因此它被用作测量生物可降解性的代理。纤维素基材料在28天内完全生物降解，而油基和生物基纤维则没有任何生物降解的迹象。

研究作者指出，生物基聚乳酸塑料，作为一种有生态前景的材料销售，以及油基聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯，代表了人类造成的污染的重要来源，这些材料在自然环境中的作用命运应该进一步探索。

Deheyn说:“这项比较研究强调了我们的语言对塑料的重要性。”“事实上，像聚乳酸这样的生物塑料，通常被认为在环境中是可生物降解的，因为它含有‘生物’的前缀，实际上并非如此。”

鉴于这些结果，罗耶和他的团队希望消费者能够更加意识到他们自己选择的力量

罗耶说:“担心微纤维塑料污染的消费者应该注意他们购买的材料。”“我们都应该以少买衣服为目标，选择高质量的纤维素材料，如棉花、美利奴羊毛或羊毛，这些材料的使用寿命更长，或者寻求更循环和可持续的选择，重新利用衣物交换和‘不买’团体等物品。”

这项研究由Deheyn实验室的新兴科学技术仿生计划(BEST)资助，并得到了Lenzing, Walter Munk海洋基金会和Preserve Calavera的捐款。拉曼分析得到了中国青年千人计划的支持。

除了Royer, Deheyn和Greco，来自Lenzing的Michaela Kogler也是这项研究的合著者。