塑料廢棄物的綜合治理研究進展

莫迎華

（川北幼兒師范高等?？茖W校，四川省廣元市 628000）

塑料廢棄物的綜合治理研究進展

莫迎華

（川北幼兒師范高等?？茖W校，四川省廣元市 628000）

分析了塑料廢棄物所帶來的主要危害及其在綜合治理過程中存在的主要問題，并綜述了塑料廢棄物綜合治理的研究進展。塑料廢棄物的主要危害包括視覺污染、影響人類和其他生物的生命健康，以及環(huán)境污染。塑料廢棄物綜合治理主要存在的問題是廢棄物處理和資源化利用技術還不成熟、缺少相應的法律和法規(guī)支持、公眾環(huán)保意識亟待加強。可通過熔融再生技術及化學循環(huán)利用技術或采用降解塑料等實現(xiàn)塑料廢棄物的資源化利用。

塑料廢棄物 白色污染 資源化利用 綜合治理

隨著國民經(jīng)濟和塑料工業(yè)的迅速發(fā)展，塑料已經(jīng)成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及人們生活等領域不可缺少的一部分；但塑料廢棄物所造成的污染已嚴重影響到人類的身體健康和自然生態(tài)環(huán)境，近年來，塑料廢棄物的污染已成為世界各國關注的焦點［1-2］。據(jù)不完全統(tǒng)計，2014年，我國產(chǎn)生的塑料廢棄物約為5 000 kt，其中，僅有25%的塑料廢棄物進行了資源化利用。隨著我國塑料工業(yè)的進一步發(fā)展，塑料廢棄物數(shù)量逐年遞增，塑料廢棄物治理的問題將日益凸顯［3-4］。因此對塑料廢棄物進行綜合治理刻不容緩。本文綜述了塑料廢棄物的危害以及在綜合治理過程中存在的主要問題，從技術和國家兩個層面綜述了塑料廢棄物綜合治理的研究進展。

1 塑料廢棄物的主要危害

1.1 視覺污染

由于部分地區(qū)人們的環(huán)保意識淡薄，隨意丟棄塑料廢棄物，在這些地區(qū)的城市、風景旅游區(qū)、河流以及道路兩旁，隨處可見各種各樣的塑料廢棄物，嚴重影響城市、旅游風景區(qū)的整體環(huán)境和美觀，造成嚴重的視覺污染。

1.2 影響人類和其他生物的生命健康

塑料廢棄物對人類和其他生物造成危害的主要原因是其不可降解性和一些添加劑的毒性。很早之前，人們就發(fā)現(xiàn)聚氯乙烯中殘留的氯乙烯單體會損傷人體的皮膚、脾、肝等［5］。早在1975年，美國就禁止使用聚氯乙烯制品包裝食品和飲料。研究發(fā)現(xiàn)，鄰苯二甲酸酯不僅難降解，而且會對男性生育功能造成重大影響［6］。此外，一旦塑料廢棄物被魚、牛、羊等動物攝入，由于不能消化很有可能造成動物死亡，將會對漁業(yè)和畜牧業(yè)造成嚴重損失。

1.3 環(huán)境污染

在塑料廢棄物的治理方式中，填埋法依然是主要方法。然而，由于塑料膜具有密度小、體積大的特點，他們將占用大量的已經(jīng)十分匱乏的土地資源；而且，塑料廢棄物所攜帶的細菌、病毒將危害地下水資源。

塑料廢棄物長期殘留于農(nóng)田中，會造成土壤板結，影響土壤中水分分布，進而影響農(nóng)作物生長發(fā)育，甚至造成農(nóng)作物大幅減產(chǎn)或影響農(nóng)作物的質(zhì)量。研究表明，農(nóng)田中存在的少量塑料廢棄物就可以造成部分農(nóng)作物減產(chǎn)50%以上，其危害性可想而知［7］。若塑料廢棄物直接燃燒處理，會產(chǎn)生大量有毒氣體和溫室氣體，不僅會影響大氣環(huán)境，而且會形成酸雨。通過燃燒塑料廢棄物排出的包括二英在內(nèi)的有毒氣體已成為全世界關注的焦點問題［8-9］，二英對農(nóng)作物，動物以及人類都有嚴重的損害。

2 塑料廢棄物綜合治理存在的主要問題

2.1 塑料廢棄物處理和資源化利用技術還不成熟

雖然近年來對廢棄物的處理和資源化利用的研究越來越多，但是受經(jīng)濟、環(huán)保等各種因素的制約，很多技術還停留在實驗研究階段，未能進行工業(yè)化應用。因此，塑料廢棄物的綜合治理技術還有很長的路要走［10］。與發(fā)達國家相比，我國塑料廢棄物的綜合治理技術起步晚，差距還很大。

2.2 缺少相應的法律和法規(guī)支持

塑料廢棄物的治理不是依靠個人或某個企業(yè)所能解決的，而是應當依靠全社會的力量共同解決，每人都要擔當起一份責任。若要求每人都能參與到塑料廢棄物的綜合治理中，僅依靠道德約束是不夠的，必須采取強制性措施［11］；但目前在我國現(xiàn)行的法律法規(guī)體系中還缺少這樣的文件。

2.3 宣傳不到位，公眾環(huán)保意識亟待加強

近年來，隨著社會媒體的呼吁，群眾的環(huán)保意識有所增強，但在街道、公園、小區(qū)等地方依然可看到丟棄的塑料廢棄物，更沒有按照標準進行合理的分類，這些現(xiàn)象的產(chǎn)生與教育宣傳不到位是分不開的。

3 塑料廢棄物綜合治理的主要措施

3.1 技術層面

3.1.1研究開發(fā)降解塑料

由于一般的塑料廢棄物通過自然降解非常困難，而人們對塑料的依賴性又越來越強。因此，開發(fā)可降解塑料成為各國研究者的研究熱點和難點。降解塑料在使用上和普通塑料并無差異，其最大的特點在于可以在一定條件下降解成小分子。依據(jù)降解方式可分為光降解、生物降解及雙降解塑料。其中，生物降解塑料是研究最多、也是將來最有可能實現(xiàn)的可降解塑料。可生物降解塑料依據(jù)降解程度不同分為可部分生物降解和可全部生物降解塑料。由于部分生物降解塑料依然可能對環(huán)境造成二次污染，回收也較困難，存在著很大的局限性［12-13］。完全可生物降解塑料根據(jù)其原料來源分為兩類，一類是基于植物或動物的生物大分子（如淀粉、纖維素、甲殼質(zhì)等），但這些產(chǎn)品普遍存在的問題就是塑料產(chǎn)品在熱塑性、力學性能、防水性以及顆粒度等方面存在一定的問題，使用性較差。因此，在塑料成型工藝中必須加入熱塑劑、力學性能強化劑等，或?qū)λ芰铣尚凸に囘M行改進；另一類就是化學合成的高分子可生物降解材料。根據(jù)其合成高分子聚合物的基體不同，可分為二氧化碳基聚合物、淀粉基生物可降解聚合物和脂肪族聚酯。以這些聚合物為基體合成的塑料也需要改性。鄒文中等［14］合成了乙?；臼淼矸?大豆蛋白塑料，研究發(fā)現(xiàn)，通過加入質(zhì)量比為1∶9的乙?；臼砼c大豆蛋白，得到的塑料性能最佳。唐等［15］通過加入一定質(zhì)量的聚乙烯醇纖維將熱塑性淀粉塑料拉伸強度提高了25.2%，達到3.8 MPa。目前，降解塑料在世界上還未得到大規(guī)模使用，只能作為解決白色污染的輔助措施。

3.1.2填埋法

與其他塑料廢棄物的回收處理方法相比，填埋法不僅最簡單，也是目前較為常用的方法。據(jù)不完全統(tǒng)計，大約有10%的塑料廢棄物被埋入地下，不但不能資源化利用，而且會帶來很多負面危害。由于塑料廢棄物具有密度小、體積大，耐酸堿、耐化學藥品腐蝕等特點造成其不易分解，會迅速占據(jù)大量的垃圾場地，降低垃圾場的處理效率；此外，由于填埋后的場地地基松軟，塑料廢棄物中的細菌、病毒等有害生物容易滲入地下，造成地下水污染［16］。

3.1.3焚燒法

由于塑料一般是由聚乙烯、聚苯乙烯等制成，具有極高的燃燒值，一般可達50 000 kJ/kg，基本上可以和燃油相媲美［17］。通過燃燒塑料垃圾可將熱能轉(zhuǎn)化為電能，這樣不僅減小了垃圾體積，熱能還得到了有效利用。在燃燒過程中，要注意燃燒是否充分，以及產(chǎn)生的廢氣如何排放的問題。因為塑料廢棄物燃燒若不充分就很容易產(chǎn)生如二英等有毒氣體，對大氣造成污染。此外，燃燒還是重金屬離子富集的過程，這些重金屬離子（如鎘、汞等）也會對環(huán)境造成負面影響。很多國家和地區(qū)都對該問題進行了研究，如美國開發(fā)了垃圾固體燃燒技術，日本開發(fā)了移動床氣化技術等［18-19］。

3.1.4塑料廢棄物的鑒別與分離

塑料廢棄物的資源化利用是解決白色污染的根本途徑。與其他材料相比，塑料最大的優(yōu)點就是可重復使用；但由于塑料種類繁多，原料結構復雜，而且通常是多種廢棄物的混合物。若直接回收后進行加工，其制品性能必定受影響。為提高塑料資源利用化效率，一般要先進行鑒別分離。

隨著科學技術的發(fā)展，塑料廢棄物的鑒別技術也在發(fā)生變化，由傳統(tǒng)的依據(jù)塑料物理特性（如密度、氣味等）鑒別技術向現(xiàn)代鑒別技術轉(zhuǎn)變。由于化學分析儀器的發(fā)展，紅外光譜、核磁共振、X射線衍射等鑒別技術日益興盛，這些技術具有靈敏度高、自動化程度強、特異性高等特點［20］。

為實現(xiàn)塑料廢棄物資源利用最大化，對塑料進行分離是非常必要的。比重分離技術的分離原理是相對密度不同，該技術的分離效率高，但容易受到分離品種、數(shù)量的限制；溶劑分離技術的分離原理是利用在溶劑中的溶解度不同，該方法可以選擇性地分離具有某些特點的塑料廢棄物，但是易受到溶劑組成、溫度和塑料溶解性的影響；潤濕性分離技術是通過加入表面活性劑改變塑料表面的濕潤性，依據(jù)濕潤性差異作為浮選的基礎而分離；磁性分離技術需要強大的磁力，而且可以去除廢棄物中的金屬離子［21-22］。

3.1.5塑料廢棄物的再生

現(xiàn)在，世界各國都采取各種措施進行塑料廢棄物再生，部分發(fā)達國家的再生工作已收到明顯效益［23-24］。

熔融再生法是將塑料廢棄物加熱熔融后重新塑化。根據(jù)塑料廢棄物性質(zhì)的差異分為簡單再生和復合再生兩種［25］。簡單再生主要回收生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的邊角廢料，易清洗、易分離和成分相對單一的塑料廢棄物。該工藝相對簡單，而且再生塑料制品性能和新料基本相當，因而被廣泛采用；復合再生所用的塑料廢棄物來源多樣、成分復雜，難于鑒別分離，若直接熔融再生，其性能和新料相差很大。因此，需要特定的設備分離，并需要加入一定的添加劑強化其性能。

化學循環(huán)利用技術是近年來興起的塑料廢棄物資源利用化技術，主要利用熱解或者化學催化劑將高分子聚合物裂解形成小分子單體［26］。熱解需要高溫且無氧條件，其產(chǎn)品主要分為兩類：一類是化學工業(yè)的基礎原料（如乙烯、丙烯等），另一類是燃油（如汽油、柴油等）。再生成前者的成本相對較高，而再生成后者的成本相對較低。法國Suez環(huán)境集團在英國建立了第一套廢塑料生產(chǎn)柴油商業(yè)化裝置，每年可處理超過6 kt塑料廢棄物，其中，大約60%可生成合格的柴油燃料［27］。此外，美、德、日等國家都大力開展塑料廢棄物生產(chǎn)燃油的研究［28］。我國在此領域也有研究，深圳綠色環(huán)?？萍加邢薰鹃_發(fā)的塑料廢棄物裂解而成的90#無鉛汽油已達到國家標準并實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)［29］。劉公召等［30］開發(fā)了一套利用塑料廢棄物催化裂解成汽油、柴油的中試裝置，其日產(chǎn)汽油、柴油可達2 t，實現(xiàn)了連續(xù)化和自動化操作。

3.2 國家和政府層面

3.2.1加強宣傳教育

塑料廢棄物的治理是一項系統(tǒng)的、涉及面廣的工程，需要人人參與［31］。雖然現(xiàn)在人們的環(huán)保意識有所提高，但是依然能看到一些企業(yè)或者個人的不良行為。政府以及社會媒體要通過各種形式積極加強宣傳，加強人們環(huán)保意識，讓每人都參與到塑料廢棄物治理中來。

3.2.2制定相應的法律法規(guī)

國家和地方政府在引導人們提升環(huán)保意識的同時，要抓緊制定相應的法律法規(guī)，明確劃分塑料廢棄物產(chǎn)生過程中各個環(huán)節(jié)的責任和義務，從而有法可依，一旦出現(xiàn)問題就依法治理。

3.2.3經(jīng)濟政策

適當?shù)慕?jīng)濟政策可以有效地激勵或者約束人們的市場行為，為塑料廢棄物的治理開通綠色的經(jīng)濟通道。運用經(jīng)濟政策，可以將塑料廢棄物朝著“減量化、資源化、無害化”方向發(fā)展。對于那些能夠積極回收塑料廢棄物的企業(yè)或者個人在經(jīng)濟上要給予一定的優(yōu)惠，反之則要給予一定懲罰。此外，對于那些生產(chǎn)、研發(fā)可降解塑料，塑料廢棄物處理設備的廠家要給予經(jīng)濟方面的支持（如稅收上的優(yōu)惠、資金上的支持等）。國家和政府要大力推行綠色、環(huán)保、可循序經(jīng)濟的發(fā)展，以促進環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使得塑料污染朝著污染最小化發(fā)展。

4 結語

塑料工業(yè)的迅速發(fā)展是一把“雙刃劍”。一方面促進了工、農(nóng)等行業(yè)的發(fā)展，另一方面產(chǎn)生的塑料廢棄物又對人們的生活環(huán)境和自然生態(tài)環(huán)境造成了極大危害。塑料廢棄物污染主要表現(xiàn)在視覺污染，對人類和其他生物的生命健康造成威脅，對水、土和大氣等生態(tài)環(huán)境造成污染。

塑料廢棄物污染的綜合治理主要存在的問題：塑料廢棄物處理和資源化利用技術還不成熟，缺少相應的法律和法規(guī)支持和宣傳不到位，公眾環(huán)保意識亟待加強。在技術層面上，可采用降解塑料，或通過熔融再生技術及化學循環(huán)利用技術等實現(xiàn)塑料廢棄物的資源化利用。在國家層面上提出了宣傳教育，法律法規(guī)和經(jīng)濟政策的“三位一體”法。

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Research progress of comprehensive treatment of waste plastics pollution

Mo Yinghua
（North Sichuan College of Preschool Teacher Education， Guangyuan 628000， China）

This paper investigates the harm of waste plastics covering environmental and visual pollution，and effects on human and other livings' health. It also reviews the problems in the process of comprehensive waste plastics treatment which include immature techniques of waste treatment and recycling use， lacking of corresponding laws and regulations as well as public environmental attitudes that needs to be strengthened. The research progress of the waste management such as chemical recycling， melting regeneration and degradable plastics are described to realize the utilization of waste plastics.

waste plastics； white pollution； recycle and reuse； comprehensive treatment

TQ 320.9

A

1002-1396（2016）01-0089-04

2015-07-28；

2015-10-27。

莫迎華，女，1972年生，1995年畢業(yè)于西華師范大學（原名四川師范學院）化學教育專業(yè)，主要研究方向為大學化學。E-mail：2403750095@qq.com。