塑料包裝廢棄物對土壤及人體的影響

曹小飛，黃倍莉，趙冬菁，彭立明，馬富歡, 李玉剛

(曲阜師范大學 工學院 包裝工程系，山東 日照 276826)

塑料包裝廢棄物對土壤及人體的影響

曹小飛，黃倍莉，趙冬菁，彭立明，馬富歡, 李玉剛*

(曲阜師范大學 工學院 包裝工程系，山東 日照 276826)

隨著塑料制品被廣泛應用于食品包裝及其他產(chǎn)品包裝等方面，塑料包裝廢棄物對土壤環(huán)境及人體的危害已經(jīng)成為人民群眾日益關注的焦點。研究以有關塑料包裝廢棄物對土壤環(huán)境及人體危害的相關文獻為基礎，針對塑料基材、加工助劑等影響塑料包裝制品安全性的因素進行了分析，并提出了應對措施以解決塑料包裝制品存在安全性隱患的問題。

包裝廢棄物；塑料基材；助劑；土壤

最近幾年，由于生活水平的不斷提高，塑料制品在我國生產(chǎn)、使用和消費量越來越大，隨之而來的是一系列環(huán)境問題，其中塑料包裝廢棄物被隨意丟棄后，其塑料本身及助劑對土壤造成的不良影響最為嚴重，與此同時會隨著生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)間接危及人體的身心健康。在構建環(huán)境友好型社會的今天，越來越多的人更加關注于自身的健康問題，因此包裝廢棄物對人體及環(huán)境的危害已經(jīng)引起了廣大科研工作者的重視。

1 塑料基材對土壤及人體的影響

塑料基材是塑料包裝廢棄物對人體及土壤的主要影響來源。我國應用于包裝的塑料制品材料種類繁多，如：聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚對苯二甲酸乙二醇脂(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)等。由于各種基材的單體分子結構不同，聚合度不同，導致其塑料制品的性能也不盡相同。為避免塑料包裝材料制品存在的對土壤及人體的危害，分析影響塑料包裝廢棄物安全性的因素是十分必要的。下面列舉幾種常見的存在潛在危害性的包裝廢棄物塑料基材。

1.1 聚乙烯

聚乙烯(polyethylene，PE)是目前日常生活中應用最廣泛的塑料材料，廣泛應用于薄膜、包裝容器、洗漱用品包裝、管道、日常用品等[1]。隨著聚乙烯應用的越來越廣泛，一些負面的影響也相繼產(chǎn)生。聚乙烯回收價值較低，在廢棄之后不但散落在街道、河流、道路兩側造成“視覺污染”，而且還存在著潛在的危害。聚乙烯由于結構穩(wěn)定，不易被天然微生物降解，在自然環(huán)境中長期不分解，這就意味著該塑料垃圾若不回收處理，將成為污染物永久存在并不斷累積，造成環(huán)境重度污染。另外，聚乙烯以石油為制備原料，在大量消耗資源的同時還不能被分解，埋在地下也會污染土地、河流，同時會影響農作物吸收養(yǎng)料和水分，導致農作物減產(chǎn)。

1.2 聚丙烯

聚丙烯(Polypropylene，PP)是利用堿液去除其原料丙烯中所含的少量硫和其他雜質，然后經(jīng)催化劑、活化劑聚合而成。其具有較高的耐沖擊性和機械性，不溶于大多有機溶劑且抗酸堿腐蝕，是比較常見的高分子材料，并且是目前最輕的塑料，在塑料薄膜，日用編織袋，瓶蓋，盆，桶，家具等生活用品中廣泛應用。其單體丙烯有潛在的致癌性和神經(jīng)毒性，可以通過消化道、呼吸道等接觸人體，導致細胞內遺傳物質損傷，進而致癌。其制作過程中產(chǎn)生的乙烷、乙烯、四氯化鈦、三乙基鋁等物質會引起呼吸困難、窒息以致?lián)p傷人體系統(tǒng)[2]。

1.3 聚氯乙烯

聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，PVC)是由其單體氯乙烯在多種助劑作用下經(jīng)過自由基聚合而成的聚合物[3]。目前在塑料包裝制品中應用廣泛，主要用于建筑材料用品、工業(yè)制造用品、日常生活用品、日用管材、包裝膜等[4]。其組成單體氯乙烯具有毒性，長期與之接觸會引起氯乙烯??；中毒較輕時會出現(xiàn)頭暈目眩、精神不振等；中毒嚴重者會出現(xiàn)昏厥，甚至嚴重者可能造成死亡；當氯乙烯液體接觸皮膚時會產(chǎn)生紅斑、浮腫或皮膚壞死等現(xiàn)象[5]。PVC包裝廢棄物回收后在焚燒爐中燃燒或垃圾掩埋時，會產(chǎn)生一種致命的物質二惡英(TCDD)，它是一種非常嚴重的致癌物質，對人體和環(huán)境危害巨大[6]。

1.4 聚苯乙烯

聚苯乙烯(Polystyrene，PS)是由苯乙烯經(jīng)自由基縮聚合成的聚合物，屬于聚烯烴的一種，這種高分子化合物制成的各類生活塑料制品長時間放置容易遷移出有毒物質苯乙烯，刺激和麻醉眼睛和上呼吸道粘膜，如果此液體滴入眼部，會使眼睛灼傷，若長時間接觸此液體還可能引起阻塞性的肺部病變。另外碗裝泡面盒及快餐盒等是日常生活中廣泛應用且使用量較大的聚苯乙烯制品，包裝廢棄物被隨意丟棄或掩埋時，較難降解，造成的白色污染對人體存在潛在致癌性和神經(jīng)毒性[7]。燃燒時會產(chǎn)生大量一氧化碳或者二氧化碳，會引起人身中毒。在地暖行業(yè)中，聚苯乙烯常被用作地暖的保溫材料使用。長期處于溫度較高的環(huán)境下會迅速老化變質，且釋放出對人體產(chǎn)生危害的氣體如甲醛、游離苯等，嚴重時還會致癌。

1.5 聚碳酸酯

聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)是一類分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根據(jù)酯基的結構可分為脂肪族、芳香族等多種類型。聚碳酸酯塑料基材由雙酚A和氧氯化碳合成的，目前使用較多的方法為熔融酯交換法，即雙酚A和碳酸二苯酯發(fā)生酯交換和縮聚反應。有研究表明雙酚A是一種有毒物質，會影響人的生殖能力和神經(jīng)系統(tǒng)，因此國內外的有關部門已經(jīng)嚴禁在食品包裝中添加此類物質[8]。同時，如果聚碳酸酯制品使用完后丟棄于酸或堿的環(huán)境中將會釋放有毒物質雙酚A，進入土壤中抑制微生物(細菌、真菌等)的生長繁殖進而減少生物多樣性。

2 塑料助劑對人體及土壤環(huán)境的影響

塑料主要由高分子聚合物及各種助劑組成，這些助劑是為了改進塑料的性能，但不可避免的會出現(xiàn)不同程度的遷移和溶出問題。有的添加劑或者添加劑的降解物都存在一定的毒性和包裝安全風險。因此，需要詳細研究其危害并進行有效的治理，將對人體和土壤環(huán)境的危害降到最低。常用的幾種助劑有增塑劑、穩(wěn)定劑、抗氧化劑、抗靜電劑、著色劑等。下面列舉幾種常見的對環(huán)境及人體造成危害的包裝廢棄物塑料助劑。

2.1 增塑劑

增塑劑即添加到樹脂中的一類助劑，一方面使樹脂在成型時流動性增大而改善加工性能；另一方面可使制成后的制品柔韌性和彈性增加。其中鄰苯二甲酸酯類是增塑劑中含量最多的物質[9]。據(jù)資料顯示，鄰苯二甲酸酯將會對人體的生殖系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等產(chǎn)生損傷，比如會影響男性的生殖能力，加速女性性早熟，長期大量攝取還會導致肝癌[10]。若其塑料制品經(jīng)焚燒及掩埋進入土壤，會危害農作物和水體，進而危害人體的身心健康。

2.2 抗氧化劑

塑料中的抗氧化劑是塑料生產(chǎn)工業(yè)中最重要而廣泛使用的添加劑之一,不僅種類繁多而且需求量較大[11]。據(jù)不完全統(tǒng)計，酚類抗氧化劑是抗氧化劑中使用范圍最為廣泛、使用量最大的一種，主要作用是與自由基R·、ROO·反應，從而中斷活性鏈的增長。我國抗氧化劑合成技術與國外相比較為落后，同時環(huán)境污染較為嚴重，如2,6-二叔丁基酚(BHT)相對分子質量較低，揮發(fā)性和遷移性較大[12]，容易通過包裝廢棄物進入土壤，破壞土壤有機質，降低土壤肥力。

2.3 穩(wěn)定劑

聚合物在外界環(huán)境作用下容易發(fā)生老化，為阻緩老化速度延長制品食用壽命，通常需要添加穩(wěn)定劑。在工業(yè)生產(chǎn)中，熱穩(wěn)定劑是穩(wěn)定劑中使用最多的一種，它是一種以改善樹脂熱穩(wěn)定性為目的而添加的輔助性塑料助劑。根據(jù)其化學結構或金屬元素含量不同，其主要分為鉛基、鎘基、鋅基、鋇基、鈣基等類型的單組分或復合熱穩(wěn)定劑。其中鉛、鎘生物毒性顯著，在土壤、水系等自然環(huán)境中不能被分解。鉛可以通過呼吸作用、消化系統(tǒng)或皮膚接觸進入人體，停留在肝臟、腸胃、肺等器官或組織中不易排出，重則損害人體的神經(jīng)、器官和生殖系統(tǒng)等[13]。含鉛熱穩(wěn)定劑造成很大的環(huán)境污染:首先是在加工過程中，產(chǎn)生的粉塵會污染環(huán)境,危及人體的身心健康；其次是當PVC產(chǎn)品老化后在焚燒爐中毀棄或垃圾掩埋時進入土壤會造成農作物生長不佳，產(chǎn)量下降明顯，并通過食物鏈對系統(tǒng)和組織器官產(chǎn)生影響[14]。

2.4 阻燃劑

阻燃劑是眾所周知的抑制聚合物燃燒的一種助劑，主要包括氧化銻、三合水鋁、鋁化物和硼酸鹽等物質[15]，其主要應用于交通、電氣、電子、日用家具等制品中。當塑料包裝制品廢棄后，阻燃劑中的重金屬離子在光、氧、熱等條件相互作用下會發(fā)生遷移，長期存在于土壤中不能被微生物降解，會造成其濃度逐漸變大且成垂直遞增分布。在生物食物鏈的層層傳遞下通過逐漸富集，最終進入人體的某些器官中累積，造成慢性中毒。

3 防治措施

(1)開展普及教育活動,加強對人們環(huán)保宣傳力度，積極推行垃圾的減量、分類處理工作，號召人們盡量減少使用生活用塑料制品。

(2)優(yōu)化塑料制品性能，延長塑料制品的使用壽命。對于那些使用壽命比較短,不方便回收利用,容易導致大范圍流動性污染的塑料制品,應采取尋找可降解塑料制品代替的措施[16]。

(3)提高助劑合成技術，改善其遷移性和揮發(fā)性，減少對環(huán)境的污染。

(4)在處理包裝塑料廢棄物品時，應該采取綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展、能源化的處理辦法,對包裝塑料廢棄物品本身的利用就是能源和資源節(jié)約的體現(xiàn)[17]。例如，對于能源資源匱乏的地區(qū)可采用回收廢舊塑料制品來制取燃料油的方法等。

4 總結

目前塑料材料因具有許多優(yōu)良的性能而被人們所追捧，它在節(jié)約資源、減少耗材等方面也有很大優(yōu)勢。但是在塑料制品廢棄物的處理方面卻不盡人意，因為塑料本身的特性可能會對土壤或人體產(chǎn)生危害，添加劑、助劑的加入改善了產(chǎn)品性能的同時也帶來了污染，對土壤或人體的影響也隨之加重。盡管世界各國已經(jīng)制定了嚴格的衛(wèi)生標準、法規(guī)，但我國在塑料包裝制品的監(jiān)管方面還停留在脫色實驗、檢測蒸發(fā)殘留物等初級水平，對于包裝制品中殘留的單體、添加劑的遷移等問題的檢測還不夠全面。所以要加大科研投入盡快解決塑料包裝材料的安全性問題，對于大部分較難回收的塑料包裝廢棄物要加強回收處理，并且開發(fā)生物降解塑料作為新型包裝材料，或者將廢棄物與其它的有機質垃圾進行堆肥處理，使其成為土壤肥料，真正實現(xiàn)廢物循環(huán)利用。

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(本文文獻格式：曹小飛，黃倍莉，趙冬菁，等.塑料包裝廢棄物對土壤及人體的影響[J].山東化工,2017,46(15):173-174,178.)

Effects of Plastic Packaging Waste on Soil and Human Body

CaoXiaofei,HuangBeili,ZhaoDongjing,PengLiming,MaFuhuan,LiYugang*

(Qufu Normal University,School of Engineering,Packaging Engineering,Rizhao 276826,China)

As the plastic products are widely used in food packaging and other products packaging,plastic packaging waste are harmful to soil environment and the human body,which has been attracted people's attention. This paper is based on the relevant literature about the soil environment and human hazards caused by plastic packaging waste. The factors affecting the safety of plastic packaging products are analyzed in the light of plastic substrates and processing aids .And the paper puts forward some countermeasures to solve the problem of hidden dangers of plastic packaging products.

plastic substrates; aids; packaging waste; soil

2017-05-23

曲阜師范大學國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目(201510446017)

曹小飛(1993—)，女，山東濱州人，學生，包裝工程本科，研究方向：包裝材料；通訊作者：李玉剛(1983—)，男，山東日照人，講師，博士，研究方向：印刷包裝過程優(yōu)化。

X705；X53

A

1008-021X(2017)15-0173-02