自2020年新冠肺炎疫情以来,口罩成为生活必备的防护用品,世界范围内口罩的消耗量大增。现在人们常用的一次性医用口罩主要由防水层(纺粘无纺布)、过滤层(熔喷无纺布)、耳带、鼻梁条等部件组成。其中,防水层和过滤层均以聚丙烯无纺布超细纤维作为核心材料,占比90%以上;耳带以PET塑料和聚氨酯(PU)等作为常用材料;鼻梁条以聚丙烯/镀锌铁丝、聚乙烯/镀锌铁丝或铝条等作为常用材料。从成分分析可知,口罩的材料几乎都是塑料,如果处理不当,将会带来许多危害和隐患。
1. 废弃口罩的危害
受到全球疫情影响,每分钟地球上的人类都扔掉300万张口罩。研究人员警告说,许多口罩最终成为环境中潜在的有毒微纳米塑料或其他有毒物质的载体。
最近的研究估计,我们每个月在全球范围内使用的口罩数量达到惊人的1290亿个,也就是每分钟要丢弃300万个,其中大部分是由塑料微纤维制成的一次性口罩。
研究人员在科学杂志《环境科学与工程前沿》上发表评论警告说:”随着越来越多关于口罩处置不当的报道,人们需要迫切认识到这种潜在的环境威胁,防止它成为下一个塑料污染问题”。
一次性口罩是塑料制品,不能轻易地进行生物降解,而是可能碎裂成更小的塑料颗粒,即生态系统中广泛存在的微塑料和纳米塑料,一次性口罩的巨大生产规模与塑料瓶类似。然而,与塑料瓶不同(其中大部分被回收),目前没有任何官方层面的口罩回收指引,使其更有可能被作为固体废物处理。
如果不进行回收处理,就像其他塑料垃圾一样,一次性口罩最终可能会进入环境、淡水系统和海洋,在那里,风化作用会让丢弃的口罩在相对较短的时间内(几周)产生大量的微小颗粒(小于5毫米),并进一步破碎成纳米塑料(小于1微米)。
“一个更新更大的问题是,口罩是直接由微尺寸的塑料纤维(厚度约为1至10微米)制成。当在环境中分解时,口罩可能会释放更多的微塑料,比塑料袋等散装塑料更容易、更快。”研究人员表示。
研究人员强调,他们不知道口罩是如何造成环境中检测到的大量塑料颗粒的,因为目前不存在口罩降解的自然界数据。但我们知道,与其他塑料碎片一样,一次性口罩也可能积累并释放有害的化学和生物物质,如双酚A、重金属以及致病微生物。这些都可能对植物、动物和人类造成间接的不良影响。
(1)口罩如果被动物当作食物误食,将造成消化道疾病和死亡;而通过食物链的积累,口罩分解产生的塑料碎片可能影响到人体健康。
(2)口罩进入环境,如土壤,会很难降解,从而造成田地肥力衰减;口罩进入水域,尤其是海洋,会在洋流的作用下与其他物体碰撞,形成微塑料,不仅危害水生生物,也危及人类。
(3)废弃口罩上可能会携带病毒,这会造成二次传播的风险。由于当前新冠肺炎疫情形势仍然严峻,口罩可能会成为疫情传播的一个介质。研究早已揭示,新冠病毒可以在金属、玻璃和塑料上存活长达9天,有些甚至可以在低温下停留长达28天。
全球疫情的悬而未决、大量持续使用口罩的常态化趋势、不可降解的聚丙烯(PP)材料、医疗废物中病毒的二次传播,都令口罩这一“新型污染”甚至比此前的塑料污染更为严重。假设我国每天废弃约2亿只口罩,折合至少产生400吨废弃塑料,一年将产生12万吨废塑料。能否制造出平时储存稳定、废弃后可生物降解的民用口罩,凸显中国力量的“硬核”支撑,是一个亟待解决的社会热点问题。因此,国内外各研究团队也在加紧对可降解口罩的研发。
2. 聚酯纤维材料可降解口罩
有报道称,聚酯纤维材料可降解口罩的研发,突破了几项重要的关键技术。北京化工大学王朝副教授课题小组与彤程新材料集团研发团队紧密配合,首次设计合成了熔融指数高达1200g/10min的可生物降解的改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)熔喷料;突破了阻隔层无纺纤维布制备技术,实现了阻隔层纳米纤维或微米纤维的成功纺丝。耳带材料未来将采用北京化工大学先进弹性体材料研究中心开发的生物可降解聚酯弹性体材料。北京工商大学对制造的全生物降解口罩的降解性能进行了评价,该口罩储存稳定,在普通环境下不会发生降解或性能下降。基于过去大量的研究数据,口罩阻隔层材料只有在堆肥的土壤中,才会进行降解,一般在几个月内会完全降解,由微生物进行分解,释放出水和二氧化碳。
3. 纤维素纳米纤维可降解口罩
据外网报道 (bayee-exim.com),昆士兰科技大学QUT的Thomas Rainey博士和他的研究团队正在加紧研究他们正在开发的可生物降解的防污染口罩用的去除纳米颗粒的新材料。Rainey博士称:“我们已经开发并测试了一种高度透气的纳米纤维素材料,该材料可以去除小于100纳米(病毒大小)的颗粒。”
“这种新材料具有优良的透气性,更强的去除最小颗粒的能力。可以作为口罩中的一次性过滤滤芯使用。该材料的生产成本会相对较低,因此适合一次性使用。纤维素纳米纤维成分由甘蔗蔗渣等废弃植物材料和其他农业废弃物制成,因此是可生物降解的。它可以用相对简单的设备进行生产,因此我们可以快速大量生产这种材料。