石油泄漏，为什么要捐头发呀？

在地球生命的漫长进化史中，头发的出现不过是个微不足道的事件。对于绝大多数动物来说，毛发也不过是防护、保暖或吸引异性的工具。

然而，对于人类来说，头发的作用不止于此。

你觉得长头发只是为了舒适好看吗？其实头发也是有内涵的！2022年1月14日，汤加火山爆发引发的海啸波及全球。远在10,000公里外的秘鲁利马海岸，也未能幸免。海浪冲击了一艘正在卸载原油的油轮，导致6,000多桶原油泄漏到海洋中。秘鲁太平洋沿岸的21个海滩受到漏油污染，造成了“近代史上最严重的生态灾难”。

图源：USA TODAY

面对艰巨的漏油清理任务，秘鲁政府提出了一个出人意料的解决方案——号召市民捐献头发！

秘鲁女孩捐献长发以协助油污清理
图源：Bloomberg Quicktake

漏油为什么要捐头发？原来，秘鲁政府是想把头发做成大型香肠状的装置，用来放到海洋中吸收油污，从而净化海水。

图源：euronews

这种香肠状装置能处理漏油，皆因为头发能吸油。此发现主要归功于一位Tony老师。1989年3月，美国埃克森公司的“埃克森·瓦尔迪兹”号油轮在阿拉斯加附近撞上一块礁石，导致1100万加仑的石油泄漏。一位叫菲利普·麦克洛里（Phillip McCrory）的资深理发师看了电视转播，画面里的海獭浑身浸透了油。这给了他灵感：动物的毛发可以吸油，那么人的头发也可以吗？

全身披着厚厚石油的海獭 图源：www.core77.com

于是这位Tony老师做了个实验，结果令人吃惊：头发不仅能吸油，能吸得还不少！经计算，平均每1公斤头发可以吸收8公斤的油！并且他发现，头发会吸附而不是吸收石油。也就是说，油不是与头发结合，而是在头发表面聚集，只需将油从头发中挤出即可轻松回收。

图源：imgur.com麦克洛里发现了与他的想法相似的专利，这些专利涉及用羊毛和鸭毛等材料吸油，但它们的吸附性不如人的头发。他将自己的发现提交给美国国家航空航天局（NASA），并获得了进一步的证实。随后，麦克洛里开发出了吸油的“发垫”装置，并于1993年申请了专利。

图源：howstuffworks

那么问题来了，为什么头发能大量吸附石油，而不吸收水呢？这是由头发的“吸油精”结构特性决定的。头发的65%~95%是由角蛋白组成的，具有极强的疏水性；而油主要是由各种烃类组成的疏水类物质。根据相似相溶的原理，头发亲油疏水，天生就喜欢和油混在一起，饱受油头困扰的小伙伴应该深有体会吧。

图源：ca.style.yahoo.com

同时，头发的表面并不光滑，每根头发表面都布满孔洞和裂纹。头发的最外层通常由2到4层的鳞片组成，这些鳞片就像微小的吸盘，能够让头发与油充分接触并有效地吸附油脂。因此，头发成了天然的“吸油海绵”，在水中的吸油效果甚至优于其他化学吸油剂，简直是清理漏油的神器。

头发鳞片示意图&显微照

图源：参考文献[4]

如果说麦克洛里发现了头发能够处理石油，那么真正将这项技术推广并发扬光大的，是一个名为 “Matter of Trust”的非营利组织。该组织的创始人莉萨·戈蒂埃（Lisa Gautier）找到麦克洛里，邀请他开展了一系列关于头发吸附石油的研究和试验，并推广和使用相关技术，以解决环境问题。

左：头发吸油发现者麦克洛里右：“Matter of Trust”创始人莉萨·戈蒂埃图源：matteroftrust.org

石油回收装置

图源：matteroftrust.org

头发吸油具有环保无害、高效吸附且成本低廉（主要依靠捐赠）的优点。在1998年加利福尼亚州漏油事故、2007年旧金山湾漏油事故以及2010年墨西哥湾漏油事故等事件中，在Matter of Trust等组织的号召下，大量头发被用来制作吸油垫，并投入到漏油清理工作中，发挥了举足轻重的作用。

2010年墨西哥湾漏油事故后，美国西密歇根州的民众自发组织捐献头发 图源：www.mlive.com

虽然如此，头发吸油技术并没得到大面积推广。首先，据说一个人的头发一个月大概长1.25厘米，一年才长50 g左右（在不断生长、没有脱落的理想情况下！），一个人至少要长20年才能攒1公斤头发！所以，收集足够量的头发需要大量的时间和人力。其次，头发吸油垫主要适用于表面油污的吸附，对于深层或分散的油污，其效果有限。另外，在大规模突发性的漏油事故中，头发难以迅速大量获取，化学吸油剂反而更为高效和便捷。

广泛应用的吸油垫通常由不同厚度的聚丙烯制成，垫子由单层或多层聚丙烯纤维编织而成 图源：www.absorbentsonline.com

化学吸油剂用于吸附或溶解油污，常见的材料包括聚丙烯（PP）、亚麻纤维、聚酯类合成纤维以及沸石等。处理漏油还要用到分散剂、固化剂和中和剂等——这些化合物通过降低油水界面的表面张力、形成固态物质或改变油的化学性质来处理油污。化学吸油剂吸附速率快，适用于大面积泄漏，易于量产和使用。与头发相比，化学吸油剂能及时响应大规模油污事件，但可能对环境造成生态系统破坏，难以降解。

使用头发堆肥富集土壤中的氮源 图源：www.doityourself.com

其实，吸油仅是头发的本领之一。在解决收集与安全性问题的前提下，头发还有诸多用途：可吸附水中的重金属，起到净水作用；可作为肥料提供植物所需的氮元素，并具有防虫效果；可用于农业节水；可作为提取氨基酸的原料用于制药，还可作为手术缝合线等。除此之外，你还能想到头发的哪些用途呢？欢迎在评论区补充～

参考文献

[1]Hair Matters Program History | MatterofTrust.org

[2] B. D. McCrory and P. A. McCrory. Device for containing and absorbing oil spills on water: US Patent 5453191 [P]. 1995-09-26.

[3] P. A. McCrory. Device for absorbing oil from water: US Patent 6146529 [P]. 2000-11-14.

[4] Deedrick D W, Koch S L. Microscopy of hair part 1: a practical guide and manual for human hairs[J]. Forensic science communications, 2004, 6(1).

[5] Murray, Megan L., Soeren M. Poulsen, and Brad R. Murray. "Decontaminating terrestrial oil spills: a comparative assessment of dog fur, human hair, peat moss and polypropylene sorbents." Environments 7.7 (2020): 52.

[6] Pagnucco, Rebecca, and Megan L. Phillips. "Comparative effectiveness of natural by-products and synthetic sorbents in oil spill booms." Journal of environmental management 225 (2018): 10-16.

[7] Gupta A. Human hair “waste” and its utilization: gaps and possibilities[J]. Journal of waste management, 2014, 2014.

[8] Zheljazkov V D, Silva J L, Patel M, et al. Human hair as a nutrient source for horticultural crops[J]. HortTechnology, 2008, 18(4): 592-596.

作者：纪明华，中国科学院上海高等研究院博士

策划&编辑：小小蒲公英

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