塑料废弃物污染的综合治理研究进展.docx
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《塑料废弃物污染的综合治理研究进展.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《塑料废弃物污染的综合治理研究进展.docx(9页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、塑料废弃物污染的综合治理研究进展赵胜利,黄宁生,朱照宇. 中国科学院广州地球化学研究所,广东 广州 ;. 广东省科学院,广东 广州 摘要:近年来,随着经济的发展,废旧塑料大幅增加,塑料废弃物所造成污染已经成为了破坏环境的主要因素之一。塑料废弃物污染即所谓的白色污染,主要是由废旧塑料高分子的不可降解性和添加剂的毒害性引起的。文章在对白色污染产生的背景与其污染危害的基础上,讨论了治理白色污染的治理的两个方面,一方面对可降解塑料和对废旧塑料的回收再生两个主要的技术研究开发方向进行了综述和展望,详细介绍了光降解塑料、光生物双降解塑料和生物降解塑料的研发进展,并对填埋、焚烧和再生三种塑料废弃物的处理方法
2、进行了详细的分析;另一方面就立足循环经济理论,加强政策法规的运用,同时加强宣传教育等方面的问题进行了讨论,并提出了相应的对策。关键词:塑料废弃物污染;白色污染;可降解;回收再生;循环经济中图分类号: 文献标识码: 文章编号:()随着近年来我国经济的蓬勃发展,人民生活水平得到了快速提高。然而在人们享受经济发展给生活带来种种便利的同时,我国的生态环境正在面临着严峻的考验。其中,塑料废弃物污染成为了破坏环境的主要因素之一。塑料废弃物污染,即通常所谓的白色污染,主要是指由塑料废弃物产生的对城市环境,人体健康,耕地土壤,石油资源消耗等方面严重的负面影响。塑料,作为一种新型材料,具有质轻、防水、耐用、生产
3、技术成熟、成本低廉等特点。随着相关学科和产业的发展,塑料制品在全世界得到了广泛的应用,同时也产生了大量的塑料废弃物。目前,我国每年塑料制品废弃量也逐年大幅增长,仅年就比上年度增加了万左右。从清华大学公共管理学院公布的中国分类垃圾年增长率来看:自年以来,塑料垃圾的增长率是各种垃圾中最高的。因此,各国各国纷纷投入大量的人力物力,着力于解决塑料废弃物引起的白色污染问题。近年来,在解决塑料废弃物污染的治理方面的研究取得了很大的进展,但也仍然面临着诸多困难,以致截止目前,白色污染问题仍然是人类社会面临的主要污染问题之一。本文主要从技术研发的角度综述分析了治理塑料废弃物污染的研究进展,同时简要回顾了目前治
4、理塑料废弃物污染的政策措施,并分析了综合治理塑料废弃物污染所存在的问题。 塑料废弃物污染的主要危害包装塑料大部分最终以废旧薄膜、塑料袋和泡沫塑料餐具等形式被丢弃在环境中,散落在农田、市区、风景旅游区、水利设施和道路两侧,从而对环境造成严重的视觉污染并对生态环境造成潜在的危害。白色污染的主要危害主要有: 对生物体的毒害性虽然塑料的主体高分子聚合物通常安全无毒,但几乎所有的塑料制品都添加了一定成分的添加剂,使得塑料制品的可塑性和强度得到改善,从而满足塑料制品的各种使用性能。例如,在聚氯乙烯( )中,酞酸酯( ,简称)作为添加剂的使用量达到了,随着时间的推移,可由塑料中迁移到外环境。由于过去一直认为
5、其毒性低,得到了广泛使用,生产和使用量逐年增加,目前全世界年产量高达万之多,我国近些年来年产量达万左右。研究发现,在大气、降尘、生物、食品、水体和土壤等的污染以与河流底泥、城市污泥等介质中残留,其水解和光解速率都非常缓慢,属于难降解有机污染物。研究表明,具有一般毒性和特殊毒性(如致畸、致突变性或具有致癌活性),尤以造成人体生殖功能异常,男性精子数量的减少而最受关注,在人体和动物体内发挥着类雌性激素的作用,干扰内分泌。 对土壤和大气环境的危害()废旧塑料废弃物混在土壤中,会影响作物吸收养分和水分,导致作物减产。地膜覆盖技术可以有效增加农作物产量并提高产品质量,大大提高了土地资源的利用率。我国目前
6、已成为农田基本建设覆盖面积最大的国家。但是由于目前我国使用的地膜大多是以聚氯乙烯等为原料的难降解高分子化合物,其制品在自然条件下难以分解。据推算,土壤中的残膜碎片可存在400 之久,从而破坏土壤原来良好的理化性状,阻碍肥料的均匀分布,影响植物根系生长,从而导致农作物减产。有研究显示,在每公顷地有残膜58.5 时,农作物减产幅度为:玉米,大豆,蔬菜。()混入生活垃圾中废旧塑料包装物根本无法有效治理,卫生填埋与堆肥处理无法分解,人工分选后其粘附杂质较多而无法再回收利用。塑料密度小,体积大,能很快填满场地,降低填埋场地处理垃圾的能力;而且,填埋后的场地由于地基松软,垃圾中的细菌,病毒等有害物质很容易
7、渗入底下,污染地下水,危与周围环境。()破坏臭氧层。在生产一次性发泡塑料餐具的过程中,由于使用了发泡剂,会破坏大气臭氧层。 浪费大量不可再生资源合成塑料的原料主要是煤、石油和天然气等不可再生资源。据估计大多数塑料制品在10 内其将转化为废弃塑料,那么全世界年亿的塑料产量在年将产生亿的废弃物,如果没有采取积极的治理措施,将对日益紧缺的不可再生资源产生巨大的浪费。 视觉污染塑料废弃物散落在城市旅游区、水体、树上和道路两侧,尤其在垃圾站,垃圾场周围这种现象更为严重,破坏了城市整体美感,影响市容观瞻。 解决白色污染的措施随着塑料应用领域的拓宽和使用量的急剧增加,白色污染问题已越来越为社会所关注。各国纷
8、纷投入大量的人力物力解决白色污染问题,并取得了初步的成效。目前解决白色污染的措施主要集中在两个方面,一方面是从技术方面进行开发研究,以期获得不可降解塑料制品的可替代产品和对废旧塑料制品的综合回收再利用;另一方面从宣传法律,经济政策方面进行调控,利用法律法规的强制力和市场经济的杠杆作用把废旧塑料对环境的危害降到最低点。下文将从技术研发和政策调控两个方面分别进行阐述。 技术研发现状2.1.1 可降解塑料制品研究现状一般来说,塑料除了热降解外,在自然环境中的光降解和生物降解都比较慢。为了解决这一问题,世界各国投入了大量的研发力量开发和应用可降解塑料。可降解塑料是指一类其制品的各项性能可满足使用要求,
9、在保存期内性能不变,而使用后在自然环境条件下,能降解成对环境无害的物质的塑料, 从而对环境进行保护。塑料的降解主要是高分子化学键断裂所引起,降解的方式和程度与环境条件有关。其主要降解方式有:水解降解,氧化降解,微生物降解和机械降解。但从实际应用角度,一般是运用光降解、光生物双降解和生物降解等方式。.1 光降解塑料光降解塑料是高分子链能用光化学方法使之破坏,塑料失去其物理强度并脆化,经自然剥蚀细脆化后变为粉末,进入土壤,在微生物作用下重新进入生物循环。此类产品生产技术比较成熟,但完全降解的时间很长,且不容易完全降解。程桂荪等通过盆栽和田间实验发现此类产品残膜会影响作物的根系发育,妨碍作物对水、肥
10、的吸收所致。他们认为,只要残片的面积小于4 4 cm就不会引起作物减产。并且如按每年每使用地膜45 kg计,就不会对土壤产生污染。2.1.1 光生物双降解塑料光生物双降解塑料是利用光降解机理和生物降解机理相结合的方法制得的一类可降解塑料。此类制品的主要母体是发泡聚苯乙烯,在母体中加入一些促进其降解的淀粉、光敏剂、生物降解剂等,使其在使用时具有与一次性发泡聚苯乙烯餐具相同的功能,产品使用后,在自然条件下,其化学结构能够降解为水、二氧化碳和其他物质。此类产品只能在自然环境中降解为细小颗粒,并不能完全降解,从而对环境造成更严重的二次污染。 生物降解()部分生物降解塑料。该类制品是将淀粉、纤维素、微生
11、物聚酯等掺入聚乙烯()、聚丙烯()等制成塑料。这种塑料中的淀粉、纤维素等易在自然条件下分解从而把聚合物瓦解成微小片段,使其结构完整性受到破坏,从而减轻环境污染,然而形成的微小片段极有可能造成二次污染。此类产品实际上对治理“白色污染”的意义不大,由于无法彻底降解,形成的塑料碎片会造成土壤板结、沙化,作物减产,回收处理更加困难,所以此类产品对环境危害更为严重。()完全生物降解塑料:天然高分子生物降解塑料。天然高分子生物降解塑料是利用生物可降解的天然高分子如植物来源的生物物质和动物来源的甲壳质等为基材制造的塑料。目前,美国、日本已从甲壳质开发了一系列可降解制品,用于外科缝线、人造皮肤、缓释药膜材料、
12、固定酶载体、分离膜材料和絮凝剂等。但是这种材料的力学性能、防水耐热性都有较大的差距。)植物纤维类制品。这类制品的生产工艺较为成熟,其优点是降解率高,在生产、使用和销毁的过程中对环境不构成任何污染。然而其缺点也很明显:壳体的质量大、耐积压程度不够、潮湿环境下容易霉变、耐水耐油时间短、产品之间易粘连。)淀粉类制品。该类制品是以淀粉为主要原料,制成各种形状的餐饮具。此类产品在自然条件下就可以生物降解。其缺点是加工工艺复杂,产品质地极脆,极易吸潮,在潮湿的环境中容易霉变,不宜长期存放。)纸制品。该类制品分为两种,产品外观,保温和防水防油性能良好。其缺点也很明显:不宜长期存放,容易霉变,产品质量稳定性不
13、好,容易变形。最重要的是,其降解特性并不突出,由于该类制品的外层表面的防油防水助剂,使得该类产品在环境中降解的速度很慢,甚至有环境污染的隐患。另一种是纸板制品。该类产品的生产过程中会产生了大量的污水,并且严重浪费木材,影响森林业发展和生态平衡。而且该类产品通常外表面都被涂覆了聚乙烯膜,给该类产品的降解带来了困难。合成高分子型生物降解塑料。合成高分子型生物降解塑料是指利用化学方法合成制造的生物降解塑料。这类产品具有较大的灵活性,可通过研究合成与天然高分子生物降解塑料结构相似的或合成具有敏感降解官能团的塑料。)二氧化碳基聚合物制品。二氧化碳基聚合物是一类全降解塑料。我国在此方面的研发工作居世界前列
14、。中国科学院广州化学有限公司建立了500 L中试规模聚合反应的示范生产装置,完成了间歇聚合工艺。该项目目前已经通过专家验收。中国科学院长春应化所与蒙西高新技术集团公司合作,经过年攻关,建成了第一条 二氧化碳基全降解塑料母粒生产线,并于年月通过专家验收。标志着我国二氧化碳基聚合物研发水平和生产能力已挤身世界前列。二氧化碳基聚合物在制造、使用、废弃直到再生循环利用的过程中,均对环境友好,不会造成污染。该类聚合物仍处在机理研究和应用研究阶段。在工艺方面仍存在诸如拓宽产品使用温度范围,产品低温增韧高温增强的问题还未完全解决。大规模产业化需要进一步的研究开发,同时也需要政府企业的大力投入。)淀粉基生物可
15、降解塑料。天然淀粉是刚性颗粒结构,含有大量的羟基极性基团,分子链之间具有较强的氢键作用,淀粉不具有热塑性,因此难以对淀粉进行成型加工。近年来,人们通过对淀粉加入增塑剂、改性接枝等方法对淀粉进行增塑改性,从而是淀粉具有一定的热塑性。 等报道了当增塑剂的添加量大于才能有效增加淀粉薄膜的弹性。黄灵阁等在氮气氛围下以硝酸铈铵( )作为引发剂将丙烯酸丁酯( )接枝到淀粉上,增强了淀粉的可塑性;石红锦等也报道了利用接枝改性制备乳酸淀粉接枝共聚物的方法。 科研人员还尝试了多种方法优化淀粉基塑料的耐水性和力学强度等性能。等将淀粉三醋酸酯在二氯甲烷( )中形成的溶液作为淀粉塑料的涂饰剂涂饰在制品表面,从而增强制
16、品的耐水性;利用琥珀酸酐( )交联马铃薯淀粉,从而改善淀粉的耐水性; 等报道了用、淀粉为原料制得疏水淀粉。黄明福等用蒙脱土()对淀粉改性, 等研究了利用芒草纤维对淀粉改性,等研究了利用粘土纳米颗粒对淀粉改性,孙广平和于昊等利用聚丙撑碳酸酯()与淀粉共混,来提高淀粉的力学性能。)脂肪族聚酯聚合物。目前主要产品有聚乳酸()和聚己内酯()。聚乳酸()是一种生物发酵制品,具有良好的生物降解性。以糖蜜、淀粉等原料发酵可制成乳酸,再通过共聚改性等化学手段可合成性能优异的生物降解塑料。是一种热塑性材料,可采用传统方法加工成型,产品用于包装、农膜以与医用材料等领域。聚己内酯()是由己内酯在催化剂作用下聚合而成
17、,是一种高度结晶的热塑性树脂,可以被脂肪酶水解为小分子,再被微生物降解。它可用于传统技术进行加工,制成薄膜和其它包装材料。在泥土中一年会降解,而在空气中比较稳定。还具有优良的药物通用性,可用于体内植入材料和药物的缓释胶囊。美国公司已进行了批量生产,并将应用于制造外科用品、黏结剂和颜料分散剂等产品。)微生物合成利用微生物发酵生产的生物可降解塑料,可被多种微生物完全降解,具有广泛的开发应用前景。目前该类制品的研究重点主要是生物合成聚聚羟基链烷酸酯()。是某些微生物处于逆境状态下(如缺氧、碳、镁等),细胞内合成的一种贮藏类聚酯,如聚羟基丁酸酯()、聚羟基戊酸酯()与它们的羟基丁酸和聚羟基戊酸的共聚物
18、()等都属于此类研究的方向。该类材料不仅具有高分子化合物的基本特性,还具有良好的生物降解性和生物相容性的特点。可用作各类包装材料以与医用高分子领域,特别是用于合成药物与昆虫信息素。英国的公司开发了与其衍生物()和日本东京工业大学资源研究所开发了。该类产品具有较高的生物分解性,但价格昂贵,不易推广。2.1.1 可降解塑料发展小结与分析随着人们对环境保护的重视与对可降解塑料的深入研究,近年来,可降解塑料得到了较快的发展。但由于可降解塑料的生产成本较高,导致价格远远高于通用普通塑料,是通用塑料的倍。另外,降解技术不够成熟,产品的标准和评价指标不完善造成目前可降解塑料缺乏市场竞争力,相关产业并未随着经
19、济的强劲增长而扩大,反而有日趋弱小的趋势。可降解塑料普与和应用是解决白色污染问题的源头。从长远来看,随着科技的发展,生产成本的降低和成品质量性能的完善,可降解塑料必将取代不可降解塑料,从而从根本上解决白色污染问题。但由于目前可降解塑料发展所面临的各种科学技术上的难题以与市场竞争的劣势,为了遏制、减少白色污染,同时减少不可再生能源的消耗,目前必须同时着眼于废旧塑料的回收再利用。.2 废旧塑料的回收再利用废旧塑料的回收循环利用符合固体废弃物处理的减量化、无害化和资源化的原则,为国家节约资源,缓解国内塑料原料供需矛盾。数据表明,塑料总量总约的通用塑料在10 内转化为废弃塑料,其中有的塑料将在2 内转
20、化为废弃塑料。目前欧洲塑料平均回收率在以上,德国甚至达到,而我国的塑料回收率仅在左右。将废旧塑料回收加工,循环生产,同时减少对石油等原料的消耗,降低塑料成品价格,具有强大的市场潜力。目前,废塑料主要采取填埋、焚烧、简单再生、化学循环利用等方法进行处理。 填埋填埋法是目前世界上最常用的垃圾处理技术。垃圾中大约的废弃塑料埋入地下,因废弃塑料密度小体积大,而侵占了大量土地,降低填埋场处理垃圾的能力。由于早期埋置于地下的塑料并不降解,从而影响土质结构,使地基松软,垃圾中的细菌、病毒等有害物质很容易渗入底下,污染地下水,危与周围环境。2.1.2 焚烧焚烧是通过对高温燃烧,减少废旧塑料,并将其变成惰性残余
21、物。焚烧回收能量曾一度被看作是处理废塑料的理想方法,因为这些聚合材料的发热值完全可以和燃油相比:聚乙烯和聚苯乙烯的燃烧热高达 ,超过燃料油平均值 。但焚烧处理过程中,大多不能完全燃烧,从而对环境产生严重的二次污染。可排放出有毒物质如多环芳烃(),二恶英,呋喃()等。另外,废旧塑料的焚烧后会产生镉()、铅()等重金属,也会对生态环境产生重大影响。 废塑料焚烧利用热能的过程中,关键技术是燃烧和排烟处理。目前,各国都在开发控制焚烧二次污染的技术,例如美国开发了技术(垃圾固体燃料),将废弃塑料与废纸、木屑、果壳等混合,既稀释了含氯的组分,且便于储存运输。但是其设备昂贵,不宜推广;目前日本开饭了移动床气
22、化炉,工艺采取气化加高温熔融焚烧,这种焚烧炉可从根本上解决二恶英和重金属污染的问题。日本研究了水泥回转窑喷吹废塑料技术,并成功的将废塑料代煤的比重提高到了;德国和日本还开发了高炉喷吹废塑料炼铁技术,在把废塑料用于高炉喷吹代替煤、油和焦方面取得了良好效果。 再生填埋和焚烧是处理废旧塑料的比较通常易于采用的方式,但是这两种方式都容易对环境造成严重的污染,而采取净化处理的设备设施又价格昂贵。再生塑料主要是指消费后可循环利用的塑料,因其使用寿命结束后经过回收、集中、分类、处理后获得再生价值,实现循环利用。()塑料的鉴别分离对废旧塑料进行处理的前提是对塑料的回收分离分选。在我国,造成废旧塑料回收率低的重
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 塑料 废弃物 污染 综合治理 研究进展
![提示](https://www.taowenge.com/images/bang_tan.gif)
限制150内