這篇推送，是「玲瓏計劃」第三期的第一次作業。我們需要以小組為單位，共同完成一個氣候科普作品，面向群體為公眾群體。用通俗易懂、有吸引力的方式，向公眾科普或傳遞我們從10 月22日-10月29日期間學習到的一個或多個氣候變化基礎知識點。
由於在查閱資料的過程中缺乏一定數據，我們的計算大都基於假設以及理論值。比如我們很難找到某個地區一天做了多少核酸，核酸檢測物料每天生產多少，如何生產，最後如何處理，處理的排放如何等等。以及從核酸棉籤到試劑盒的材質和質量都難以找到，最後很多材料甚至是從淘寶上找的。
由於數據有限，我們沒有考慮到很多如不同製造商生產的物料的不同，醫療廢物的運輸等實際情況。文章只想起到一個啟發作用，拋磚引玉，呼籲大家關注核酸檢測對氣候環境的影響。
1.今日你做核酸沒？
在疫情的大環境下，我們日常免不了進行核酸檢測。在核酸檢測已經深入生活，讓我們習以為常甚至有些麻木的當下，不如讓我們換個角度看核酸檢測，了解一下這個行為為地球貢獻了多少碳排放。
說起核酸檢測，最熟悉不過的肯定是每天都和我們親密接觸的"核酸棉籤"：
核酸採樣拭子
核酸採樣拭子雖然俗稱"核酸棉籤"，但它的原料並沒有棉花，反而全身上下都是不可降解的塑料製品。
目前市面上使用的採樣拭子以非無菌居多，由杆子和採樣頭兩部分組成。杆子的材料主要為醫用級ABS塑料，而採樣頭的材質主要為尼龍短纖維絨毛頭，以垂直方式緊密固定在採樣拭子前端，相比傳統的棉籤能更高效地採集和洗脫樣本，提高檢測效率和準確率。
ABS塑料雖然不常聽到，但憑著出色的性能，它是其中一種生活中最廣泛使用的塑料材質，一個輪胎、玩具、洗衣機裡都有它的身影。然而也有研究表明，按照目前的工藝和流程，ABS塑料從生產到處理全過程的碳排放將不會在2030年前達到峰值。
而在剛結束不久的二十大則提出，積極穩妥推進碳達峰碳中和，我國將爭取於2030年前達到碳排放峰值（即碳達峰），爭取在2060前實現碳中和。
這意味著「雙碳」的曝光率只升不降，「雙碳」的目標也將滲透於各行各業。那麼，在龐大的人口基數和常態化核酸的背景下，我們可以如何去分析核酸和我國雙碳目標的關係呢？本篇文章將從生命周期視角來討論核酸檢測對氣候的影響，和大家一起走進核酸檢測的全生命過程。
如果你還沒有聽說過「碳中和」「碳達峰」「生命周期測評」，我們為你貼心準備了知識小簡餐：
碳中和：
指通過平衡二氧化碳人為排放量與人為去除量，或完全消除二氧化碳人為排放，實現淨二氧化碳零排放。碳中和目標可以設定在全球、國家、區域、城市、行業、企業、活動等不同層面。
碳達峰：
指在某一個時點，二氧化碳的排放不再增長達到峰值，之後逐步回落。碳達峰是二氧化碳排放量由增轉降的歷史拐點，標誌著碳排放與經濟發展實現脫鉤。
生命周期評價：
生命周期評價（Life Cycle Assessment,即LCA）評價某個產品系統生命周期的整個階段，即從原材料的提取和加工，到產品的生產、包裝、市場營銷、使用、再使用以及產品維護，再到再循環和最終廢棄物的處置的環境影響工具。
2.核酸的生命周期
生命周期角度看核酸流程以及環境汙染
首先我們介紹一下核酸的"生命周期"：
1.核酸試劑盒等檢測物資的生產
人群篩查用的採樣管，一般是具有病毒滅活功能如含胍鹽 （異硫氰酸胍或鹽酸胍等） 或表面活性劑的採樣管。首選含胍鹽的採樣管。
2.咽拭子/鼻拭子樣本採集
用專業的核酸棉籤對人群進行核酸檢測，一般是咽拭子。
3.樣本運輸
標本採集後室溫放置不超過4小時， 一般在2-4h內送到實驗室。（如果需要長途運輸標本，應採用乾冰等製冷方式進行保存， 嚴格按照相關規定包裝運輸。）
4.樣本運輸RNA提取和檢測
實驗室接到標本後，在生物安全櫃內對標本進行清點核對。按照標準操作程序進行試劑準備、標本前處理、核酸提取、核酸擴增、 結果分析及報告。
5.汙染物運輸與處理
核酸產生的廢管，棉籤與樣本，如為檢測前非滅活標本， 則裝入專用密封廢物轉運袋中進行壓力蒸汽滅菌處理， 隨後隨其他醫療廢物一起轉運出實驗室進行銷毀處理；如為檢測前已滅活標本， 則無需高壓滅活， 直接按醫療廢物一起轉運出實驗室進行銷毀處理。
3.做一次核酸會排放多少二氧化碳
核酸檢測的醫療廢物一般通過高溫焚燒處理。由於尼龍短纖維在一根"核酸棉籤"中用料過少，暫且忽略。現在壓力給到棉籤杆子：
來道核酸棉籤杆子應用題吧
「核酸棉籤」的杆子是abs材質，ABS材料是丙烯腈（Acrylonitrile）、1，3-丁二烯（Butadiene）、苯乙烯（Styrene）三種單體的接枝共聚物。它的分子式可以寫為（C8H8·C4H6·C3H3N）x。我們的核酸拭子通常會採用乳液法這種較低成本靈活性較高的聚合工藝，而乳液法ABS最常見的比例是A:B:S=22:17:61。
已知廣州市2021年人口約為1881.1萬人，一根核酸拭子質量約為3g，請估算廣州一天內全民核酸（每人做一次）消耗的核酸拭子有多少噸？在完全焚燒情況下釋放的二氧化碳理論值為多少？
以下是我們的解題思路：
此時算出1噸的abs塑料完全燃燒會產生2.798噸的二氧化碳，假設一天內廣州每人用了一根"核酸棉籤"：18811000✖️0.003🟰56.433噸
56.433✖️2.798≈157.899噸
答：廣州一天全民核酸使用的abs塑料約為56.433噸，完全焚燒釋放二氧化碳理論值為157.899噸，即15.789萬kg。
American Chemical Society有研究表明，每次測試的總溫室氣體排放量約為 0.613kg CO₂當量，同時還會產生重金屬，空氣汙染和水汙染。
單次核酸檢測的溫室氣體和汙染物排數量，及對應環節的比例。縮寫：TK，檢測試劑盒生產；TP，運輸；RE，RNA提取；TE，測試；WT，廢物處理。
0.613，這個小於1的數字看起來似乎有點冷冰冰，讓我們來帶入情景通過一些算術來好好了解它：
數據對比
最近廣州疫情爆發，連國外媒體都爭相報導，每天一次核酸成了大家每天必不可少的生活日常。
廣州市的人口大約為1881.1萬人，每人每天一次的核酸，溫室氣體排放總量約為1153.1萬kgCO₂
等於我們坐上廣州到北京的火車跑了13萬5千多次
等於生產了11億5千萬個塑料袋
等於廣州全部森林每天1/3的二氧化碳消耗量。
4.生命周期視角下看核酸的影響
如果我們用生命周期的視角將COVID-19 測試過程進行分解，從下圖不難看出，在核酸檢測的整個生命周期中，廢物處理部分對碳排放的貢獻最為顯著，佔溫室氣體排放量的 71.3%（0.435kg CO₂當量）。
核酸檢測各環節碳排比例
目前，核酸檢測後的拭子等廢料大部分通過焚燒的方式進行處理。 2020年在全球範圍內有超過14,900 噸 COVID-19 測試塑料殘留物被焚燒，而只有 494 噸塑料廢物最終進入垃圾填埋場。
全球99.2% 的被焚燒的核酸測試塑料殘留物由聚丙烯組成。
進行 COVID-19 測試的塑料殘留物焚燒過程產生的有毒氣體排放量可能低於其他排放源產生的有毒氣體排放量。很難測量 COVID-19 塑料殘留物焚燒過程產生的氣體排放，因為它們的燃燒通常與其他相關廢物一起進行。此外，這些排放可能因在世界各地不同地理位置實施的氣體控制技術而異。
然而，排放的許多化學物質，如二惡英、多環芳烴和其他持久性有機化合物，是沒有生物閾值的化學物質。它們的存在可能導致生物變化，它們的排放不應被低估。此外，在大氣中，這部分由 COVID-19 測試焚燒產生的汙染物（在使用現代氣體排放控制時可能是最低的）與來自不同來源的其他空氣汙染物混合，增加了大氣汙染物的水平並產生可能導致嚴重的生物學效應的協同效應。塑料焚燒排放的這些化學物質可以進入生物體，導致嚴重的環境和健康影響。健康影響可能包括正常激素信號通路的破壞、生殖和發育缺陷、免疫毒性、肝損傷、消耗症候群和癌症
來自 COVID-19 的 RT-PCR 測試的塑料殘留物（噸）的世界地圖
非生物危害性塑料殘留物通常會被送往垃圾填埋場，但一旦到達那裡，它們可能會接觸到野生動物，例如可以吃塑料碎片的鳥類。從生命周期視角看，這些塑料會通過吃掉塑料片的鳥類和哺乳類動物進入其它動物體內，甚至到海洋和人體內。
5.核酸檢測與我國雙碳目標
剛結束不久的二十大提出，積極穩妥推進碳達峰碳中和，我國將爭取於2030年前達到碳排放峰值（即碳達峰），爭取在2060前實現碳中和。
這一碳排放目標對我們國家來說是一個責任的擔當，更是一個挑戰。這意味著，我們從碳達峰到碳中和所使用的時間比任何一個發達國家都要少。
然而，目前全國新冠疫情頻發，為防疫而採取的核酸政策儘管無可厚非，卻實實在在地在貢獻著大量的碳排。僅僅廣州一個城市，每一天便因核酸檢測排放1153萬kgCO₂當量的溫室氣體，而當前有23個省份有新冠爆發，而抗疫更是曠日持久的戰爭。
抗疫已成長期策略，大家日復一日地做核酸已經做到麻木或是習以為常，就像我們當年經常用塑膠袋一樣——或許每次做核酸的我們只求核酸能做快一點，能更少影響自己的日常生活，卻從沒思考過這一根又一根的棉籤，一管又一管的試劑會對環境和氣候的整個生命周期造成怎樣的影響。
我們也應該從核酸檢測的生產、運輸、檢測到廢棄物處理的各個流程進行檢視，尋求更為低碳的處理方式，不僅抗疫，更是抗擊病毒對地球所造成的連帶傷害，以更聰明的方式守護自己，保護環境。
6.一些胡思亂想
在完成這篇文章的同一時間，我們在google scholar上找到了一篇文章，裡面詳細地分析了2007～2017年中國的ps,pvc和abs塑料的碳排放情況。
2007-2017年PS、PVC和ABS塑料各階段的GHG排放比例
從2007年到2017年，ABS生命周期的特徵不同於PS和PVC。在P階段，GHG排放量呈上升趨勢，平均增長率為9.9%，GHG量也從2007年的4.76 Tg CO2e增加到2017年的11.97 Tg CO2e。在項目管理階段，2014年ABS STP&C和其他產品製造過程中的GHG排放量迅速增加。在WM&R階段，由於政策幹預，填埋、焚燒、回收和未處理過程中的GHG排放量在2012年達到低點。
從2007年到2017年ABS塑料在塑料製造和回收階段的GHG排放量
這篇17年的文章表示在基線情景下，聚苯乙烯、聚氯乙烯和ABS塑料的GHG排放量在2030年不會達到碳峰值，可能在2030年分別達到23.17、146.41和42.31兆噸二氧化碳當量，將是2017年的1.5倍、1.7倍、2.1倍。但經過我們上面的計算，單單廣州一天的核酸棉籤焚燒量就可能達15.789萬kg，一天核酸的碳排總量可達1153.1萬kg二氧化碳。管中窺豹，可見一斑，核酸檢測大大地增加了國我國的碳排放量，2022年的各塑料碳排放將超過這個估算值。
有沒有一種可能，我只是說有沒有一種可能，核酸檢測是國家早日達到碳達峰的一步大棋？
圖文：小麥，嘉辭
特別感謝：zekun 源博 毛竹
參考文獻：
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Chu, J., Zhou, Y., Cai, Y., Wang, X., Li, C., & Liu, Q. (2022). Life-cycle greenhouse gas emissions and the associated carbon-peak strategies for PS, PVC, and ABS plastics in China. Resources, Conservation and Recycling, 182, 106295.
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Celis, J. E., Espejo, W., Paredes-Osses, E., Contreras, S. A., Chiang, G., & Bahamonde, P. (2021). Plastic residues produced with confirmatory testing for COVID-19: Classification, quantification, fate, and impacts on human health. The Science of the total environment, 760, 144167.
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Ji, L., Wang, Y., Xie, Y., Xu, M., Cai, Y., Fu, S., … & Su, X. (2022). Potential Life-Cycle Environmental Impacts of the COVID-19 Nucleic Acid Test. Environmental science & technology, 56(18), 13398-13407.