把一根菸頭埋進土裏，然後認認真真等它十年
被扔掉的那一刻，有些垃圾的故事就結束了。
塑料袋被風捲進樹梢，易拉罐滾進水溝，外賣盒堆在垃圾桶旁。我們偶爾會想起它們，在看到某張觸目驚心的污染照片時皺一下眉頭，然後繼續刷手機。
但有一種垃圾不一樣。它太小了，小到你低頭都不一定能注意到。它太輕了，輕到一陣風就能把它吹跑。它太常見了，常見到已經成了城市地面的一部分，就像落葉或灰塵一樣理所當然。
菸蒂。
全球每年大約有四萬五千億根菸蒂被扔進環境。這個數字有點大，所以換一種說法，你正在閱讀這句話的2秒鐘裏，全世界又有近30萬根菸蒂落地。在某些城市的街角，每平方米地面上能找到130根。在某些海灘上，每100米就能撿到1600根。政府清理，志願者撿拾，環保組織呼籲，但菸蒂似乎永遠撿不完。
然後呢？菸蒂落地之後去了哪裏？它會分解嗎？需要多久？會發生什麼變化？若干年之後它還在嗎？
2015年，意大利那不勒斯費德里科二世大學的生態學研究者Giuliano Bonanomi等人想去找找答案。
研究方法很笨拙，把菸蒂埋進土裏，然後等十年。
菸蒂，都是菸蒂｜參考文獻1
一根菸蒂多久能爛掉？
在講述這十年發生了什麼之前，需要先糾正一個可能的誤解。
大多數人以爲菸蒂的濾嘴是棉花或紙做的，甚至很多吸菸者也這麼認爲，他們把菸蒂彈落在地上時，心裏覺得“反正也會爛掉”。
不會的。
菸蒂濾嘴的主要材料叫醋酸纖維素（Cellulose acetate）。名字裏雖然帶“纖維素”三個字，但它是一種貨真價實的塑料。原本來自植物的天然纖維素在工廠裏經過化學處理，每個葡萄糖單元上的羥基被乙酰基取代，大約三個裏面換掉兩個半。這個過程叫乙酰化，它賦予了材料優異的過濾性能，也讓它變得異常頑固。每一個濾嘴裏，緊密排列着大約一萬五千根這種塑料微纖維。
醋酸纖維素的重複單元結構式，其中R代表乙酰基或氫｜
sigma-aldrich.cnreagent.com
更關鍵的是，這團塑料纖維不是乾淨的。吸菸的過程中，煙氣穿過濾嘴，焦油、尼古丁、重金屬、多環芳烴、苯、甲醛、丙烯腈……上千種化學物質被截留在纖維之間。一根抽完的菸蒂，本質上是一顆浸滿了毒液的微型塑料海綿。
遇到雨水，海綿裏的東西就會滲出來。
所以當Bonanomi的團隊準備這場實驗時，提出的“多久能爛掉”的問題，其實指的是一種強韌的、裹挾着上千種化合物塑料纖維，在微生物、水、陽光和時間的共同作用下，如何緩慢地、不可預測地發生變化。
他們一共準備了一萬兩千根菸蒂，分成五組，放置在五種環境裏，包括實驗室無土壤、實驗室草地土壤、實驗室沙丘土壤、野外沙丘、野外草地。每隔一段時間取出一批，稱重、化驗、在顯微鏡下觀察、做毒理測試、分析微生物羣落、檢測揮發性氣體。
第一個月，菸蒂“一生”中毒性最強的時刻
實驗開始後的頭三十天，所有環境中的菸蒂都迅速減輕了大約20%的重量。這段數據讓人樂觀，照這個速度，似乎用不了多久菸蒂就能消失。
但這是一個錯覺。失去的那20%，幾乎全部來自菸蒂最外層，也就是包裹濾嘴的那層薄紙，以及纖維表面容易溶解的化學物質。薄紙是普通纖維素，很多微生物都能將其輕鬆拿捏。尼古丁等小分子化合物則被水沖走或被微生物迅速代謝。
這就像一顆藥丸掉進了水杯，糖衣幾秒鐘就化了，但糖衣下面那顆硬邦邦的藥芯可能紋絲不動。
與此同時，研究者用質譜儀檢測了菸蒂釋放到空氣中的揮發性物質，一共識別出了336種化合物信號。苯、甲醛、甲苯、丙烯腈、1,3-丁二烯、異戊二烯、尼古丁……在檢測圖譜上，新鮮菸蒂對應的那一列幾乎全是深色，每一種化合物都處於高濃度釋放狀態。
這是菸蒂“一生”中毒性最強的時刻。它剛被扔下，外衣還沒脫完，就忙不迭得向周圍釋放它的收藏。
漫長沉默，菸蒂好像進入了某種休眠
從第二個月到第二年年底，曲線變成了一條近乎水平的線。
所有環境中的菸蒂，在這將近兩年裏只又多損失了約10%到15%的重量。無論是埋在肥沃的公園草地下面，還是躺在貧瘠的海邊沙丘上，還是被隔絕在實驗室的托盤裏不接觸土壤，都沒區別，分解速度都一樣慢。
菸蒂好像進入了某種休眠。
研究團隊推測了兩個原因，像兩把鎖互相咬合，把菸蒂鎖在了“不可降解”狀態。
一是乙酰基。醋酸纖維素之所以被選做濾嘴材料，正是因爲它足夠緻密、足夠穩定。纖維素鏈上密密麻麻的乙酰基團像一層化學鎧甲，擋住了微生物分泌的酶。要想降解這種材料，微生物必須先把乙酰基團一個個拆掉，把鎧甲卸下來，才能碰到裏面的纖維素。但這個“去乙酰化”的過程，在自然條件下極其緩慢。
二是氮。新鮮菸蒂的碳氮比高達192，這意味着每192份碳纔對應1份氮。而微生物要正常工作需要更多的氮。氮是合成蛋白質和酶的必需元素，沒有它，微生物就算“看到”了可以喫的纖維素，也沒有能力製造足夠的酶去分解它。
鎧甲太厚，而攻城的士兵又喫不飽。兩把鎖互相加固，乙酰基擋住了酶，氮的匱乏讓微生物無力生產酶。
微生物無事可做，菸蒂無事發生，月復一月。
大地，拆去了菸蒂的“鎧甲”
從第三年開始，沉默被打破了。
那些埋在草地的菸蒂，開始起了變化。研究者注意到一個持續的趨勢，草地土壤中的菸蒂，氮含量在穩步上升。碳氮比從192一路下降，逐漸進入了微生物可以高效工作的範圍。
氮從哪裏來？從土壤裏來。
自然界落葉分解時，真菌會將菌絲伸入落葉中，把土壤中的氮順着菌絲輸送到落葉裏，供自己和其他微生物使用，就像一個微型的地下管網。
真菌會將菌絲伸入落葉中，把土壤中的氮順着菌絲輸送到落葉裏丨圖蟲創意
同樣的事情發生在了菸蒂身上。草地土壤裏的真菌網絡“認出”了菸蒂是一種含碳的有機基質，雖然是一種極不尋常的、被塑料鎧甲包裹的有機基質。它們將菌絲伸入菸蒂纖維之間的縫隙，開始從土壤中向菸蒂輸送氮。
當氮的鎖被打開，事情開始加速。到第五年，草地土壤中的菸蒂質量損失達到了81%。核磁共振分析顯示，不僅乙酰基團被大量去除，纖維素本身也在被大規模降解。顯微觀察下，原本整齊排列的纖維已經變得模糊不清，取而代之的是一種無定形的有機基質，混雜着微生物代謝的痕跡。
而同一時間，在實驗室裏不接觸任何土壤的菸蒂，只損失了大約50%的質量，它們的乙酰基團也幾乎被完全去除了，但在微觀中纖維結構依然清晰可辨，和新鮮菸蒂幾乎沒有區別。
鎧甲拆了，但沒有人來進攻。因爲沒有土壤提供氮，微生物始終喫不飽，無法發動對裸露纖維素的全面攻擊。它們完成了去乙酰化這一步，然後就停在了那裏。
同樣的菸蒂，同樣的十年。一邊有大地滋養，被真菌網絡接納，被微生物羣落一棒接一棒地分解；另一邊孤孤單單，沒有土壤，沒有氮源，鎧甲被拆了但纖維素依然完好，像一座被攻破了城牆卻空無一人的城池。
現實中，絕大多數菸蒂的命運更接近後者。它們落在柏油路，卡在路磚縫，衝進下水道，飄到海灘上。那些地方沒有肥沃的草地土壤，沒有真菌網絡，沒有人給它們送氮。
就那樣躺着，年復一年。
菸蒂在不同環境中的變化｜參考文獻1
毒性的反轉，時間越長沒有越安全
但這不只是一個關於“塑料降解很慢”的老故事，研究者們還發現了一些更令人不安的東西。
在這十年間，他們定期取出菸蒂樣本，將其浸泡在水中製成浸出液，然後用五種不同的生物來測試這些浸出液的毒性，包括髮光細菌、綠藻、水蚤、水螅、高粱。
五種生物，五種不同的生命形式，從微生物到植物到無脊椎動物。
直覺告訴我們，菸蒂的毒性應該隨着時間推移而持續下降。畢竟尼古丁會被沖走，揮發性物質會散逸，有毒化合物會被微生物分解。時間越長，似乎應該越安全。
頭幾個月的數據確實如此。新鮮菸蒂的毒性最高，尤其是對發光細菌和水蚤，幾乎達到了讓一半測試生物死亡或喪失功能的濃度。隨着分解進行，尼古丁和其他可溶性毒物被快速釋放和降解，毒性在前半年內急劇下降。
然後分解進行到中期的時候，毒性曲線改變了趨勢。
它回升了。
在對藻類的毒性分析中，出現了一個清晰的第二毒性高峯，雖然達不到最初的峯值，但確實存在五年左右重新攀升。
經過時間洗禮的部分菸頭，對水藻的生長抑制作用卻更高一點點｜參考文獻1
這是因爲一些頑固的有毒化合物難以被微生物分解，比如吡啶衍生物、某些塑料相關的短鏈化合物，它們隨着分解過程而逐漸累計，隨着菸蒂的總質量減小，這些殘留的毒物在剩餘基質中的濃度反而升高了。
這就像擰一塊浸滿髒水的海綿。一開始擰出來的水最多、最髒。但當海綿越擰越小，最後那幾滴擠出來的反而是滲透最深、最難去除的污漬。
十年之後呢？毒性確實又降低了，但並沒有降到零。
十年，三千六百天。經歷了完全的去乙酰化，經歷了大規模的纖維素降解，經歷了微生物羣落的數次更迭。一根菸蒂的浸出液，對某些測試生物仍然表現出可以被統計學檢測到的毒性效應。與完全不含菸蒂浸出液的對照組相比，差異依然顯著。
十年，還不夠讓一根菸蒂變得無害。
變形，以更隱蔽的污染形態嵌入土壤
最後一次取樣是在第3600天。
當研究者把在草地土壤中埋了十年的菸蒂放到顯微鏡下時，他們看到了一種從未被描述過的東西。
那些纖維變形了。原本直徑15到25微米的醋酸纖維素纖維，現在完全捲曲、摺疊，彼此緊緊壓實在一起，形成了一個個規則的球形結構。每個球體的直徑大約6微米。它們的表面覆蓋着一層碳酸鈣，鈣離子來自土壤之中。在元素分析中，這些球體呈現出有機物與礦物質交織的信號，碳、氧、鈣的分佈彼此重疊。
研究者稱它們爲“球粒體（Spherulites）”。
球粒體的微觀圖像｜參考文獻1
這是一種前所未見的結構。菸蒂的塑料纖維沒有被徹底礦化爲二氧化碳和水，而是在微生物的分解作用和土壤礦物質的參與下，被重新組裝成了一種緊密的有機-礦物複合體。
球粒體在形態上很像土壤中的一些混合物，但它們不是土壤，它們是塑料。
更準確地說，它們是一種新型的微塑料，是由生物降解和礦物化學作用共同塑造的、具有規則形態的二次微塑料。直徑6微米，比原始纖維更小，結構更緻密，而且被碳酸鈣包裹着，可能比裸露的塑料纖維更難被進一步降解。
菸蒂沒有消失，它變形了，以一種我們此前完全不知道的方式嵌入了土壤。
我們一直在討論微塑料污染，海洋裏的、河流裏的、飲用水裏的，但這裏揭示的是一種不同的路徑。
一根菸蒂在土壤中被微生物“消化”了十年，質量減少了84%，看起來幾乎“降解”了。但剩下的16%沒有變成無害的二氧化碳和水，而是變成了一種全新的、更隱蔽的污染形態，與土壤基質緊密結合，可能極難被檢測、被分離、被清除。
大地把菸蒂吞了下去，包裹起來藏在了自己體內。
尾聲，剋制但有力的結論
2026年春天，這項歷時十年的研究結果終於發表在《環境污染》（Environmental Pollution）期刊上。論文的作者列表很長，橫跨意大利、摩洛哥、沙特阿拉伯的多個研究機構。
追蹤一根菸蒂的命運，需要的時間之長遠超出一個人或一個實驗室的能力範圍。
論文的結論很剋制，但每一條都指向同一個方向，菸蒂污染是一個動態的、持續演變的過程，它的化學成分在變，微生物羣落在變，毒性在變，物理形態在變。
它是一個正在進行中的化學反應器，一個緩慢釋放毒物的源頭，一個最終會以意想不到的方式融入土壤的異物。
這還是在最好的情況下，有肥沃的土壤，有活躍的微生物羣落，有充足的氮源，有十年的時間。
現實中，大多數菸蒂沒有這樣的待遇。柏油路、行道磚、下水道、沙灘，那些地方，沒有土壤裏的真菌網絡輸送氮，沒有豐富的微生物羣落接力分解。它們更接近實驗中那組“沒有土壤”樣本，纖維素將長久保持原樣，毒物緩慢持續地滲出。
在你讀完這篇文章的這幾分鐘裏，全世界又有兩千萬根菸蒂被彈落在地上。
每一根，都剛剛開始它的十年。
參考文獻
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[3]Bonanomi, G., Incerti, G., Cesarano, G., Gaglione, S. A., & Lanzotti, V. (2015). Cigarette butt decomposition and associated chemical changes assessed by 13C CPMAS NMR. PLOS ONE, 10, e0117393.
[4]Bonanomi, G., Maisto, G., De Marco, A., Cesarano, G., Zotti, M., Mazzei, P., Libralato, G., Staropoli, A., Siciliano, A., De Filippis, F., La Storia, A., Piccolo, A., Vinale, F., Crasto, A., Guida, M., Ercolini, D., & Incerti, G. (2020). The fate of cigarette butts in different environments: decay rate, chemical changes and ecotoxicity revealed by a 5-years decomposition experiment. Environmental Pollution, 261, 114108.
作者：圓的方塊
編輯： 黎小球
封面圖來源：Nano Banana 2
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