塑料廢棄物污染的綜合治理研究進(jìn)展
摘要：近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，廢舊塑料大幅增加，塑料廢棄物所造成污染已經(jīng)成為了破壞環(huán)境的主要因素之一。塑料廢棄物污染即所謂的白色污染，主要是由廢舊塑料高分子的不可降解性和添加劑的毒害性引起的。文章在對白色污染產(chǎn)生的背景及其污染危害的基礎(chǔ)上，討論了治理白色污染的治理的兩個方面，一方面對可降解塑料和對廢舊塑料的回收再生兩個主要的技術(shù)研究開發(fā)方向進(jìn)行了綜述和展望，詳細(xì)介紹了光降解塑料、光-生物雙降解塑料和生物降解塑料的研發(fā)進(jìn)展，并對填埋、焚燒和再生三種塑料廢棄物的處理方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析；另一方面就立足循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論，加強(qiáng)政策法規(guī)的運(yùn)用，同時加強(qiáng)宣傳教育等方面的問題進(jìn)行了討論，并提出了相應(yīng)的對策。
關(guān)鍵詞：塑料廢棄物污染；白色污染；可降解；回收再生；循環(huán)經(jīng)濟(jì)
隨著近年來我國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，人民生活水平得到了快速提高。然而在人們享受經(jīng)濟(jì)發(fā)展給生活帶來種種便利的同時，我國的生態(tài)環(huán)境正在面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。其中，塑料廢棄物污染成為了破壞環(huán)境的主要因素之一。塑料廢棄物污染，即通常所謂的白色污染，主要是指由塑料廢棄物產(chǎn)生的對城市環(huán)境，人體健康，耕地土壤，石油資源消耗等方面嚴(yán)重的負(fù)面影響。
塑料，作為一種新型材料，具有質(zhì)輕、防水、耐用、生產(chǎn)技術(shù)成熟、成本低廉等特點(diǎn)。隨著相關(guān)學(xué)科和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，塑料制品在全世界得到了廣泛的應(yīng)用，同時也產(chǎn)生了大量的塑料廢棄物。目前，我國每年塑料制品廢棄量也逐年大幅增長，僅2006年就比上年度增加了320萬t左右。從清華大學(xué)公共管理學(xué)院公布的中國分類垃圾年增長率來看：自1984年以來，塑料垃圾的增長率是各種垃圾中最高的。因此，各國各國紛紛投入大量的人力物力，著力于解決塑料廢棄物引起的白色污染問題。近年來，在解決塑料廢棄物污染的治理方面的研究取得了很大的進(jìn)展，但也仍然面臨著諸多困難，以致截止目前，白色污染問題仍然是人類社會面臨的主要污染問題之一。
本文主要從技術(shù)研發(fā)的角度綜述分析了治理塑料廢棄物污染的研究進(jìn)展，同時簡要回顧了目前治理塑料廢棄物污染的政策措施，并分析了綜合治理塑料廢棄物污染所存在的問題。
1 塑料廢棄物污染的主要危害
包裝塑料大部分最終以廢舊薄膜、塑料袋和泡沫塑料餐具等形式被丟棄在環(huán)境中，散落在農(nóng)田、市區(qū)、風(fēng)景旅游區(qū)、水利設(shè)施和道路兩側(cè)，從而對環(huán)境造成嚴(yán)重的視覺污染并對生態(tài)環(huán)境造成潛在的危害。
白色污染的主要危害主要有：
1.1 對生物體的毒害性
雖然塑料的主體——高分子聚合物通常安全無毒，但幾乎所有的塑料制品都添加了一定成分的添加劑，使得塑料制品的可塑性和強(qiáng)度得到改善，從而滿足塑料制品的各種使用性能。例如，在聚氯乙烯（polyvinyl chloride）中，酞酸酯（Pathalic Acid Esters，簡稱PAEs）作為添加劑的使用量達(dá)到了35%～50％，隨著時間的推移，PAEs可由塑料中遷移到外環(huán)境。由于過去一直認(rèn)為其毒性低，PAEs得到了廣泛使用，生產(chǎn)和使用量逐年增加，目前全世界年產(chǎn)量高達(dá)200萬t之多，我國近些年來年產(chǎn)量達(dá)21～26萬t左右[1-2]。研究發(fā)現(xiàn)，PAEs在大氣、降塵、生物、食品、水體和土壤等的污染以及河流底泥、城市污泥等介質(zhì)中殘留[3-5]，其水解和光解速率都非常緩慢，屬于難降解有機(jī)污染物。研究表明[6]，PAEs具有一般毒性和特殊毒性（如致畸、致突變性或具有致癌活性），尤以造成人體生殖功能異常，男性精子數(shù)量的減少而最受關(guān)注，在人體和動物體內(nèi)發(fā)揮著類雌性激素的作用，干擾內(nèi)分泌。
1.2 對土壤和大氣環(huán)境的危害
（1）廢舊塑料廢棄物混在土壤中，會影響作物吸收養(yǎng)分和水分，導(dǎo)致作物減產(chǎn)。地膜覆蓋技術(shù)可以有效增加農(nóng)作物產(chǎn)量并提高產(chǎn)品質(zhì)量，大大提高了土地資源的利用率。我國目前已成為農(nóng)田基本建設(shè)覆蓋面積最大的國家。但是由于目前我國使用的地膜大多是以聚氯乙烯等為原料的難降解高分子化合物，其制品在自然條件下難以分解。據(jù)推算，土壤中的殘膜碎片可存在200~400 a之久，從而破壞土壤原來良好的理化性狀，阻礙肥料的均勻分布，影響植物根系生長，從而導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)。有研究顯示[7]，在每公頃地有殘膜58.5 kg時，農(nóng)作物減產(chǎn)幅度為：玉米11%~23%，大豆5.5%~9.0%，蔬菜14.6%~59.2%。
（2）混入生活垃圾中廢舊塑料包裝物根本無法有效治理，衛(wèi)生填埋及堆肥處理無法分解，人工分選后其粘附雜質(zhì)較多而無法再回收利用。塑料密度小，體積大，能很快填滿場地，降低填埋場地處理垃圾的能力；而且，填埋后的場地由于地基松軟，垃圾中的細(xì)菌，病毒等有害物質(zhì)很容易滲入底下，污染地下水，危及周圍環(huán)境。
（3）破壞臭氧層。在生產(chǎn)一次性發(fā)泡塑料餐具的過程中，由于使用了發(fā)泡劑，會破壞大氣臭氧層。
1.3 浪費(fèi)大量不可再生資源
合成塑料的原料主要是煤、石油和天然氣等不可再生資源。據(jù)估計(jì)大多數(shù)塑料制品在10 a內(nèi)其50%~60%將轉(zhuǎn)化為廢棄塑料，那么全世界2000年2億t的塑料產(chǎn)量在2010年將產(chǎn)生1億t的廢棄物，如果沒有采取積極的治理措施，將對日益緊缺的不可再生資源產(chǎn)生巨大的浪費(fèi)[8]。
1.4 視覺污染
塑料廢棄物散落在城市旅游區(qū)、水體、樹上和道路兩側(cè)，尤其在垃圾站，垃圾場周圍這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重，破壞了城市整體美感，影響市容觀瞻。
2 解決白色污染的措施
隨著塑料應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬和使用量的急劇增加，白色污染問題已越來越為社會所關(guān)注。各國紛紛投入大量的人力物力解決白色污染問題，并取得了初步的成效。目前解決白色污染的措施主要集中在兩個方面，一方面是從技術(shù)方面進(jìn)行開發(fā)研究，以期獲得不可降解塑料制品的可替代產(chǎn)品和對廢舊塑料制品的綜合回收再利用；另一方面從宣傳法律，經(jīng)濟(jì)政策方面進(jìn)行調(diào)控，利用法律法規(guī)的強(qiáng)制力和市場經(jīng)濟(jì)的杠桿作用把廢舊塑料對環(huán)境的危害降到最低點(diǎn)。下文將從技術(shù)研發(fā)和政策調(diào)控兩個方面分別進(jìn)行闡述。
2.1 技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀
2.1.1 可降解塑料制品研究現(xiàn)狀
一般來說，塑料除了熱降解外，在自然環(huán)境中的光降解和生物降解都比較慢[9]。為了解決這一問題，世界各國投入了大量的研發(fā)力量開發(fā)和應(yīng)用可降解塑料[10-12]？山到馑芰鲜侵敢活惼渲破返母黜(xiàng)性能可滿足使用要求，在保存期內(nèi)性能不變，而使用后在自然環(huán)境條件下，能降解成對環(huán)境無害的物質(zhì)的塑料, 從而對環(huán)境進(jìn)行保護(hù)[13]。
塑料的降解主要是高分子化學(xué)鍵斷裂所引起，降解的方式和程度與環(huán)境條件有關(guān)[13]。其主要降解方式有：水解降解，氧化降解，微生物降解和機(jī)械降解。但從實(shí)際應(yīng)用角度，一般是運(yùn)用光降解、光-生物雙降解和生物降解等方式[14]。
2.1.1.1 光降解塑料
光降解塑料是高分子鏈能用光化學(xué)方法使之破壞，塑料失去其物理強(qiáng)度并脆化，經(jīng)自然剝蝕細(xì)脆化后變?yōu)榉勰，進(jìn)入土壤，在微生物作用下重新進(jìn)入生物循環(huán)。此類產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)比較成熟，但完全降解的時間很長，且不容易完全降解。程桂蓀等通過盆栽和田間實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)此類產(chǎn)品殘膜會影響作物的根系發(fā)育，妨礙作物對水、肥的吸收所致。他們認(rèn)為，只要?dú)埰拿娣e小于4 cm×4 cm就不會引起作物減產(chǎn)。并且如按每年每hm2使用地膜45 kg計(jì)，就不會對土壤產(chǎn)生污染[15]。
2.1.1.2 光-生物雙降解塑料
光-生物雙降解塑料是利用光降解機(jī)理和生物降解機(jī)理相結(jié)合的方法制得的一類可降解塑料[13]。
此類制品的主要母體是發(fā)泡聚苯乙烯，在母體中加入一些促進(jìn)其降解的淀粉、光敏劑、生物降解劑等，使其在使用時具有與一次性發(fā)泡聚苯乙烯餐具相同的功能，產(chǎn)品使用后，在自然條件下，其化學(xué)結(jié)構(gòu)能夠降解為水、二氧化碳和其他物質(zhì)。
此類產(chǎn)品只能在自然環(huán)境中降解為細(xì)小顆粒，并不能完全降解，從而對環(huán)境造成更嚴(yán)重的二次污染。
2.1.1.3 生物降解
（1）部分生物降解塑料。該類制品是將淀粉、纖維素、微生物聚酯等摻入聚乙烯（polyethylene）、聚丙烯（polypropylene）等制成塑料。這種塑料中的淀粉、纖維素等易在自然條件下分解從而把聚合物瓦解成微小片段，使其結(jié)構(gòu)完整性受到破壞，從而減輕環(huán)境污染，然而形成的微小片段極有可能造成二次污染[16]。
此類產(chǎn)品實(shí)際上對治理“白色污染”的意義不大，由于無法徹底降解，形成的塑料碎片會造成土壤板結(jié)、沙化，作物減產(chǎn)，回收處理更加困難，所以此類產(chǎn)品對環(huán)境危害更為嚴(yán)重。
（2）完全生物降解塑料：①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來源的生物物質(zhì)和動物來源的甲殼質(zhì)等為基材制造的塑料。目前，美國、日本已從甲殼質(zhì)開發(fā)了一系列可降解制品，用于外科縫線、人造皮膚、緩釋藥膜材料、固定酶載體、分離膜材料和絮凝劑等[17]。但是這種材料的力學(xué)性能、防水耐熱性都有較大的差距[18]。
a)植物纖維類制品。這類制品的生產(chǎn)工藝較為成熟，其優(yōu)點(diǎn)是降解率高，在生產(chǎn)、使用和銷毀的過程中對環(huán)境不構(gòu)成任何污染。然而其缺點(diǎn)也很明顯：殼體的質(zhì)量大、耐積壓程度不夠、潮濕環(huán)境下容易霉變、耐水耐油時間短、產(chǎn)品之間易粘連。
b)淀粉類制品。該類制品是以淀粉為主要原料，制成各種形狀的餐飲具。此類產(chǎn)品在自然條件下就可以生物降解。其缺點(diǎn)是加工工藝復(fù)雜，產(chǎn)品質(zhì)地極脆，極易吸潮，在潮濕的環(huán)境中容易霉變，不宜長期存放。
c)紙制品。該類制品分為兩種，產(chǎn)品外觀，保溫和防水防油性能良好。其缺點(diǎn)也很明顯：不宜長期存放，容易霉變，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性不好，容易變形。最重要的是，其降解特性并不突出，由于該類制品的外層表面的防油防水助劑，使得該類產(chǎn)品在環(huán)境中降解的速度很慢，甚至有環(huán)境污染的隱患。
另一種是紙板制品。該類產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生了大量的污水，并且嚴(yán)重浪費(fèi)木材，影響森林業(yè)發(fā)展和生態(tài)平衡。而且該類產(chǎn)品通常外表面都被涂覆了聚乙烯膜，給該類產(chǎn)品的降解帶來了困難。
②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學(xué)方法合成制造的生物降解塑料。這類產(chǎn)品具有較大的靈活性，可通過研究合成與天然高分子生物降解塑料結(jié)構(gòu)相似的或合成具有敏感降解官能團(tuán)的塑料。
a)二氧化碳基聚合物制品[19]。
二氧化碳基聚合物是一類全降解塑料。我國在此方面的研發(fā)工作居世界前列。
中國科學(xué)院廣州化學(xué)有限公司建立了500 L中試規(guī)模聚合反應(yīng)的示范生產(chǎn)裝置，完成了間歇聚合工藝。該項(xiàng)目目前已經(jīng)通過專家驗(yàn)收。中國科學(xué)院長春應(yīng)化所與蒙西高新技術(shù)集團(tuán)公司合作，經(jīng)過3年攻關(guān)，建成了第一條3000 t/a二氧化碳基全降解塑料母粒生產(chǎn)線，并于2004年2月通過專家驗(yàn)收。標(biāo)志著我國二氧化碳基聚合物研發(fā)水平和生產(chǎn)能力已擠身世界前列。
二氧化碳基聚合物在制造、使用、廢棄直到再生循環(huán)利用的過程中，均對環(huán)境友好，不會造成污染。該類聚合物仍處在機(jī)理研究和應(yīng)用研究階段。在工藝方面仍存在諸如拓寬產(chǎn)品使用溫度范圍，產(chǎn)品低溫增韌高溫增強(qiáng)的問題還未完全解決。大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化需要進(jìn)一步的研究開發(fā)，同時也需要政府企業(yè)的大力投入。
b)淀粉基生物可降解塑料。
天然淀粉是剛性顆粒結(jié)構(gòu)，含有大量的羥基極性基團(tuán)，分子鏈之間具有較強(qiáng)的氫鍵作用，淀粉不具有熱塑性，因此難以對淀粉進(jìn)行成型加工。近年來，人們通過對淀粉加入增塑劑、改性接枝等方法對淀粉進(jìn)行增塑改性，從而是淀粉具有一定的熱塑性。Giulia Bonacucina等報道了當(dāng)增塑劑的添加量大于30%才能有效增加淀粉薄膜的彈性[20]。黃靈閣等在氮?dú)夥諊乱韵跛徕嬩@（ammonium ceric ni-trate）作為引發(fā)劑將丙烯酸丁酯（butyl acrylate）接枝到淀粉上，增強(qiáng)了淀粉的可塑性[21]；石紅錦等也報道了利用接枝改性制備乳酸/淀粉接枝共聚物的方法[22]。
科研人員還嘗試了多種方法優(yōu)化淀粉基塑料的耐水性和力學(xué)強(qiáng)度等性能。Fringant等將淀粉三醋酸酯在二氯甲烷（methylene dichloride）中形成的溶液作為淀粉塑料的涂飾劑涂飾在制品表面，從而增強(qiáng)制品的耐水性[23]；Fernando利用琥珀酸酐（succinyl oxide）交聯(lián)馬鈴薯淀粉，從而改善淀粉的耐水性[24]；Lei Qiao等報道了用AKD、淀粉為原料制得疏水淀粉[25]。黃明福等用蒙脫土（montmorillonite）對淀粉改性[26]，Mark Johnsona等研究了利用芒草纖維對淀粉改性[27]，Maurizio等研究了利用粘土納米顆粒對淀粉改性[28]，孫廣平[29]和于昊[30]等利用聚丙撐碳酸酯（PPC）與淀粉共混，來提高淀粉的力學(xué)性能。
c)脂肪族聚酯聚合物。
目前主要產(chǎn)品有聚乳酸(PLA)和聚己內(nèi)酯（PCL）。聚乳酸(PLA)是一種生物發(fā)酵制品，具有良好的生物降解性。以糖蜜、淀粉等原料發(fā)酵可制成乳酸，再通過共聚改性等化學(xué)手段可合成性能優(yōu)異的生物降解塑料。PLA是一種熱塑性材料，可采用傳統(tǒng)方法加工成型，產(chǎn)品用于包裝、農(nóng)膜以及醫(yī)用材料等領(lǐng)域。
聚己內(nèi)酯（PCL）是由己內(nèi)酯在催化劑作用下聚合而成，是一種高度結(jié)晶的熱塑性樹脂，可以被脂肪酶水解為小分子，再被微生物降解。它可用于傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行加工，制成薄膜和其它包裝材料。PLC在泥土中一年會降解95%，而在空氣中比較穩(wěn)定。PCL還具有優(yōu)良的藥物通用性，可用于體內(nèi)植入材料和藥物的緩釋膠囊。美國UCC公司已進(jìn)行了批量生產(chǎn)，并將PCL應(yīng)用于制造外科用品、黏結(jié)劑和顏料分散劑等產(chǎn)品。
d)微生物合成
利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)的生物可降解塑料，可被多種微生物完全降解，具有廣泛的開發(fā)應(yīng)用前景。目前該類制品的研究重點(diǎn)主要是生物合成聚聚-3羥基鏈烷酸酯(PHA)。PHA是某些微生物處于逆境狀態(tài)下（如缺氧、碳、鎂等），細(xì)胞內(nèi)合成的一種貯藏類聚酯，如聚羥基丁酸酯（PHB）、聚羥基戊酸酯（PHV）及它們的3-羥基丁酸和3-聚羥基戊酸的共聚物（PHBV）等都屬于此類研究的方向。該類材料不僅具有高分子化合物的基本特性，還具有良好的生物降解性和生物相容性的特點(diǎn)。可用作各類包裝材料以及醫(yī)用高分子領(lǐng)域，特別是用于合成藥物與昆蟲信息素。
英國的ICI公司開發(fā)了PHBV及其衍生物（Biopol）和日本東京工業(yè)大學(xué)資源研究所開發(fā)了PHB。該類產(chǎn)品具有較高的生物分解性，但價格昂貴，不易推廣[31]。
2.1.1.4 可降解塑料發(fā)展小結(jié)與分析
隨著人們對環(huán)境保護(hù)的重視及對可降解塑料的深入研究，近年來，可降解塑料得到了較快的發(fā)展。但由于可降解塑料的生產(chǎn)成本較高，導(dǎo)致價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于通用普通塑料，是通用塑料的5~10倍[32]。另外，降解技術(shù)不夠成熟，產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和評價指標(biāo)不完善造成目前可降解塑料缺乏市場競爭力，相關(guān)產(chǎn)業(yè)并未隨著經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)勁增長而擴(kuò)大，反而有日趨弱小的趨勢。
可降解塑料普及和應(yīng)用是解決白色污染問題的源頭。從長遠(yuǎn)來看，隨著科技的發(fā)展，生產(chǎn)成本的降低和成品質(zhì)量性能的完善，可降解塑料必將取代不可降解塑料，從而從根本上解決白色污染問題。但由于目前可降解塑料發(fā)展所面臨的各種科學(xué)技術(shù)上的難題以及市場競爭的劣勢，為了遏制、減少白色污染，同時減少不可再生能源的消耗，目前必須同時著眼于廢舊塑料的回收再利用。
2.1.2 廢舊塑料的回收再利用
廢舊塑料的回收循環(huán)利用符合固體廢棄物處理的減量化、無害化和資源化的原則，為國家節(jié)約資源，緩解國內(nèi)塑料原料供需矛盾。數(shù)據(jù)表明，塑料總量總約70%~80%的通用塑料在10 a內(nèi)轉(zhuǎn)化為廢棄塑料，其中有50%的塑料將在2 a內(nèi)轉(zhuǎn)化為廢棄塑料。目前歐洲塑料平均回收率在45%以上，德國甚至達(dá)到60%，而我國的塑料回收率僅在20%左右。將廢舊塑料回收加工，循環(huán)生產(chǎn)，同時減少對石油等原料的消耗，降低塑料成品價格，具有強(qiáng)大的市場潛力[33]。
目前，廢塑料主要采取填埋、焚燒、簡單再生、化學(xué)循環(huán)利用等方法進(jìn)行處理。
2.1.2.1 填埋
填埋法是目前世界上最常用的垃圾處理技術(shù)。垃圾中大約10%的廢棄塑料埋入地下，因廢棄塑料密度小體積大，而侵占了大量土地[34]，降低填埋場處理垃圾的能力。由于早期埋置于地下的塑料并不降解，從而影響土質(zhì)結(jié)構(gòu)，使地基松軟，垃圾中的細(xì)菌、病毒等有害物質(zhì)很容易滲入底下，污染地下水，危及周圍環(huán)境[35]。
2.1.2.2 焚燒
焚燒是通過對高溫燃燒，減少廢舊塑料，并將其變成惰性殘余物[36]。
焚燒回收能量曾一度被看作是處理廢塑料的理想方法，因?yàn)檫@些聚合材料的發(fā)熱值完全可以和燃油相比：聚乙烯和聚苯乙烯的燃燒熱高達(dá)46000 KJ/kg，超過燃料油平均值44000 KJ/kg[37]。
但焚燒處理過程中，大多不能完全燃燒，從而對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的二次污染[38]？膳欧懦鲇卸疚镔|(zhì)如多環(huán)芳烴(PAHs)，二惡英，呋喃（furan）等。
另外，廢舊塑料的焚燒后會產(chǎn)生鎘（cadmium）、鉛（pb）等重金屬，也會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重大影響。
廢塑料焚燒利用熱能的過程中，關(guān)鍵技術(shù)是燃燒和排煙處理。目前，各國都在開發(fā)控制焚燒二次污染的技術(shù)，例如美國開發(fā)了RDF技術(shù)（垃圾固體燃料），將廢棄塑料與廢紙、木屑、果殼等混合，既稀釋了含氯的組分，且便于儲存運(yùn)輸。但是其設(shè)備昂貴，不宜推廣；目前日本開飯了移動床氣化爐，工藝采取氣化加高溫熔融焚燒，這種焚燒爐可從根本上解決二惡英和重金屬污染的問題[39]。日本研究了水泥回轉(zhuǎn)窯噴吹廢塑料技術(shù)，并成功的將廢塑料代煤的比重提高到了55%；德國和日本還開發(fā)了高爐噴吹廢塑料煉鐵技術(shù)，在把廢塑料用于高爐噴吹代替煤、油和焦方面取得了良好效果[40]。
2.1.2.3 再生
填埋和焚燒是處理廢舊塑料的比較通常易于采用的方式，但是這兩種方式都容易對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，而采取凈化處理的設(shè)備設(shè)施又價格昂貴。再生塑料主要是指消費(fèi)后可循環(huán)利用的塑料，因其使用壽命結(jié)束后經(jīng)過回收、集中、分類、處理后獲得再生價值，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。
（1）塑料的鑒別分離
對廢舊塑料進(jìn)行處理的前提是對塑料的回收分離分選。在我國，造成廢舊塑料回收率低的重要原因是垃圾分類收集程度很低。由于不同的廢舊塑料的熔點(diǎn)、軟化點(diǎn)相差較大，為使廢舊塑料得到更好的再生利用，最好分類處理單一品種，因此對廢舊塑料的鑒別分離是廢舊塑料回收的重要環(huán)節(jié)。
①鑒別
對廢舊塑料的傳統(tǒng)鑒別技術(shù)有外觀鑒別法、燃燒鑒別法、溶解鑒別法和密度鑒別法等。而利用先進(jìn)的設(shè)備儀器，又發(fā)展出了近代鑒別技術(shù)，包括熱分析鑒別法、中紅外線（MIR）光譜鑒別法、近紅外線（NIR）光譜鑒別法、激光發(fā)射光譜分析（LIESA）鑒別法和X射線熒光（XRF）鑒別法等[41](表1)。
表1 鑒別技術(shù)方法分類及特點(diǎn)
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②分離[42-44]
對小批量的廢舊塑料，可采用人工分選法，但效率低，成本高。目前，國外開發(fā)了多種分離分選的方法。表2列舉了對廢舊塑料的分離方法及特點(diǎn)。
表2 分離方法分類及特點(diǎn)
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（2）再生技術(shù)
①熔融再生技術(shù)
熔融再生是將廢舊塑料加熱熔融后重新塑化。熔融再生是通過切斷、粉碎、加熱熔化等工序?qū)U舊塑料進(jìn)行加工的循環(huán)利用技術(shù)，是目前處理廢舊塑料的重要途徑。
②化學(xué)循環(huán)利用技術(shù)
自上世紀(jì)90年代以來，世界各國，尤其是西方工業(yè)發(fā)達(dá)國家在廢舊塑料的循環(huán)利用方面獲得了迅速的發(fā)展，其中化學(xué)循環(huán)利用是近期研究開發(fā)的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。它指的是在熱和化學(xué)試劑的作用下高分子發(fā)生降解反應(yīng)，形成了低分子量的產(chǎn)物，產(chǎn)物可進(jìn)一步利用。目前化學(xué)循環(huán)的主要方法有熱裂解和氣化等技術(shù)。
a)熱裂解是指塑料在無氧條件下高溫（>700 ℃）進(jìn)行裂解。隨著裂解反應(yīng)研究的不斷深入，熱裂解已經(jīng)成為目前研究較多和已較多用于生產(chǎn)的化學(xué)深加工方法。裂解的產(chǎn)品一般分為兩種，一種是化工原料（如乙烯、丙烯、苯乙烯等）[45]，另一種是燃料（如汽油、柴油、焦油等）。
制取化工原料是在反應(yīng)塔中加熱廢塑料，在沸騰床中達(dá)到分解溫度，一般不產(chǎn)生二次污染，但技術(shù)要求高，成本也高。Bonnans-Plaisance,C.報道了采用間歇式反應(yīng)器，將廢舊塑料放進(jìn)外熱式熱降解反應(yīng)器內(nèi)，升溫后，廢舊塑料在一定溫度下裂解，生成小分子的氣態(tài)烴，并通過冷凝器收集[46]。
目前大量的研究工作集中在裂解油化技術(shù)。通常采用熱裂解和催化裂解。日本富士循環(huán)公司開發(fā)了將廢舊塑料轉(zhuǎn)化為汽油、煤油和柴油技術(shù)，采用ZSM-5催化劑，通過兩臺反應(yīng)器進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)將塑料裂解為燃料。每千克塑料可生成0.5 L汽油和0.5 L煤油和柴油[47]。美國Amoco公司開發(fā)了將廢舊塑料在煉油廠中轉(zhuǎn)變?yōu)榛净瘜W(xué)品。經(jīng)預(yù)處理的廢舊塑料溶解于熱的精煉油中，在高溫催化裂化催化劑作用下分解為輕產(chǎn)品。由聚乙烯回收得LPG、脂肪族燃料；由聚丙烯回收得脂肪族燃料，由聚苯乙烯（PS）可得芳香族燃料。Yoshio Uemichi等[48]取高質(zhì)量汽油有效，所得的汽油產(chǎn)率為58.8%，辛烷值94。德國的Vebaeol公司組建了氫化裂解裝置，使廢塑料顆粒在15~30 MPa，470 ℃下氫解，生成一種合成油。這種加工方法的能量有效利用率為88%，物質(zhì)轉(zhuǎn)化有效率為80%。
國內(nèi)在這方面也有不少研究。李梅等報道廢舊塑料在反應(yīng)溫度350~420 ℃，反應(yīng)時間2~4 s，可得到MON73的汽油和SP-10的柴油，可連續(xù)化生產(chǎn)[49]。李穩(wěn)宏等進(jìn)行了廢塑料降解工藝過程催化劑的研究。以PE、PS及PP為原料的催化裂化過程中，理想的催化劑是一種分子篩型催化劑，表面具有酸性，操作溫度為360 ℃，液體收率90%以上，汽油辛烷值大于80[50]。劉公召研究開發(fā)了廢塑料催化裂解一次轉(zhuǎn)化成汽油、柴油的中試裝置，可日產(chǎn)汽油、柴油的中試裝置，可日產(chǎn)汽油、柴油2 t，能夠?qū)崿F(xiàn)汽油、柴油分離和排渣的連續(xù)化操作，裂解反應(yīng)器具有傳熱效果好，生產(chǎn)能力大的特點(diǎn)。催化劑加入量1%~3%，反應(yīng)溫度350~380 ℃，汽油和柴油的總收率可達(dá)到70%，由廢聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯制得的汽油辛烷值分別為72、77和86，柴油的凝固點(diǎn)為3 ℃、-11 ℃、和-22 ℃，該工藝操作安全，無三廢排放[51]。袁興中針對廢塑料油化工藝中的問題，研究了流化移動床反應(yīng)釜催化裂解廢塑料的技術(shù)[52]。
通過裂解，將廢舊塑料制為化工原料和燃料，是資源回收和避免二次污染的重要途徑。美國、日本、德國都有大規(guī)模工廠。我國在北京、西安等地也建有小規(guī)模的廢舊塑料油化廠，但是目前尚存在許多待解決的問題。如廢塑料導(dǎo)熱性差，塑料受熱產(chǎn)生高黏度融化物，不利于輸送；廢舊塑料中含有PVC導(dǎo)致HCL產(chǎn)生，腐蝕設(shè)備，并使催化劑活性降低；生產(chǎn)中的油渣目前還沒有較好的處理辦法等等。
國內(nèi)對于熱解油化的報道很多，但需要進(jìn)一步吸收現(xiàn)有成果，攻克技術(shù)難點(diǎn)。
b)氣化是將廢聚合材料在高溫（>1500 ℃）裂解成一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、氫氣（H2），作為有機(jī)物合成材料，用于合成甲醇（methanol）、尿素（carbamide）等工業(yè)產(chǎn)品。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于能將城市垃圾混合處理，無需分離塑料，但操作溫度非常高。德國Espag公司的Schwaize Pumpe煉油廠每年可將1700 t廢塑料加工成城市煤氣。RWE公司計(jì)劃每年將22萬t褐煤、10萬t塑料垃圾和城鎮(zhèn)石油加工廠生產(chǎn)的石油礦泥進(jìn)行氣化。德國的Hoechst公司采用高溫Winkler工藝將混合塑料氣化，再轉(zhuǎn)化成水煤氣作為合成醇類的原料[53]。
c)另外，目前也有人采用超臨界油化法對廢舊塑料進(jìn)行油化處理。邱挺總結(jié)了超臨界技術(shù)在廢舊塑料回收利用中的進(jìn)展[54]。
③二次加工利用技術(shù)[42]
對廢舊塑料進(jìn)行二次加工，可制成復(fù)合材料、木塑材料、建筑材料等等多種具有優(yōu)良性能的材料。
2.1.2.4 廢舊塑料回收利用小結(jié)
目前各國都開發(fā)出了對廢舊塑料的再利用技術(shù)，有些技術(shù)甚至已經(jīng)達(dá)到工業(yè)化的規(guī)模。但是，對廢舊塑料的大規(guī)模分類回收和分離，以便為廢舊塑料的再利用提供優(yōu)質(zhì)的原料成為目前廢舊塑料能夠高效再利用的難點(diǎn)。而對廢舊塑料的分類回收不僅僅依靠技術(shù)的進(jìn)步，更需要各國及地方政府的政策支持和對經(jīng)濟(jì)杠桿的運(yùn)用。
2.2 政策及綜合治理
1999年1月22日國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會辦法的六號令中，要求于2000年前實(shí)現(xiàn)對一次性發(fā)泡塑料餐具的禁產(chǎn)禁售和禁用。2000年4月23日國家經(jīng)貿(mào)委又發(fā)出《關(guān)于立即停止生產(chǎn)一次性發(fā)泡塑料餐具的緊急通知》，要求所有生產(chǎn)企業(yè)立即停止生產(chǎn)一次性發(fā)泡塑料餐具。2001年又先后三次以通知、緊急通知等形式，要求各地政府和有關(guān)部門加強(qiáng)執(zhí)法力度，立即停止生產(chǎn)和使用發(fā)泡塑料餐具。截止至2003年，全國已有武漢、哈爾濱等20多個省市頒布實(shí)施了地方性的“治白”條例，卻收效甚微。
北京市環(huán)保局對治理“白色污染”確定了“回收利用為主，替代為輔，區(qū)別對待，綜合治理”的技術(shù)路線，并要求在北京市生產(chǎn)、經(jīng)銷一次性塑料餐具的單位或個人必須負(fù)責(zé)回收利用廢棄的塑料餐具，也可以委托其他單位代以回收利用。此舉在北京市取得了一定的實(shí)效。但時至今日，由于國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，塑料的使用也逐年快速增長，而白色污染問題依然嚴(yán)重，情況仍在加劇。
2.2.1 問題[55]
2.2.1.1 技術(shù)投入不足
目前，取代不可降解塑料的材料和廢舊塑料的回收再生技術(shù)仍未能夠得到廣泛的市場應(yīng)用，由于在技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化方面還存在相當(dāng)多的問題，需要進(jìn)一步加大研發(fā)投入。
2.2.1.2 缺少全國性法規(guī)
防治白色污染不能只靠企業(yè)或個人的自覺性，應(yīng)有強(qiáng)制性措施，約束人們的行為。我國雖然各部門和地方出臺了相關(guān)的政策規(guī)定，但是在我國現(xiàn)行的法律、法規(guī)中目前還沒有一部專門防治“白色污染“和包裝廢棄物的法律文件。
2.2.1.3 缺少相關(guān)經(jīng)濟(jì)政策，促進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化和環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展
我國的杭州、武漢等城市頒布了有關(guān)政策、法規(guī)，禁止銷售、使用不可降解的一次性餐具，并對違反者予以罰款等措施。從實(shí)際執(zhí)行效果來看，往往存在“重罰輕管”的問題：一方面只注重罰款，缺乏對造成環(huán)境污染的責(zé)任追究；另一方面只注重末端治理，忽略了包裝產(chǎn)品整個生命周期的全過程監(jiān)管。在市場經(jīng)濟(jì)條件下，僅靠行政命令，不考慮經(jīng)濟(jì)杠桿的調(diào)節(jié)作用，操作起來是很困難的。而上海市利用經(jīng)濟(jì)杠桿治理白色污染的舉措，就取得了比較好的效果。
2.2.1.4 管理工作與環(huán)保宣傳
在治理白色污染的管理方面，目前的情況一方面思想上不統(tǒng)一，相當(dāng)多的地區(qū)對白色污染的危害性認(rèn)識不足，防治白色污染問題還沒有提上議事日程；另一方面是管理力度不夠。在城市街道和旅游區(qū)的配套設(shè)施不健全，繁華路段的垃圾箱密度太低，沒有設(shè)置分類垃圾箱等。
城市居民的環(huán)保觀念雖然比前幾年有所提高，但對廢舊塑料包裝物的亂丟亂棄的行為仍隨處可見。媒體缺乏對居民日常行為的引導(dǎo)教育，而塑料包裝的生產(chǎn)，經(jīng)營者也缺乏履行對廢舊塑料的回收利用的內(nèi)在動力。
2.2.2 治理對策
2.2.2.1 立足循環(huán)經(jīng)濟(jì),加大研發(fā)投入
21世紀(jì)是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的時代，世界上許多國家都正在建立循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系。我國資源的人均占有量在世界上處于很低的水平，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)我國人口、資源、環(huán)境與社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展是一項(xiàng)十分艱巨和長期的任務(wù)。由于我國生產(chǎn)和消費(fèi)塑料量巨大，所以對廢舊塑料的循環(huán)利用是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要組成。所以，我們必須以立足循環(huán)經(jīng)濟(jì)為原則，以宣傳教育為先導(dǎo)，以強(qiáng)化管理為核心，加大技術(shù)投入，以推廣回收再生技術(shù)為主，并且重視可降解塑料的研究與開發(fā)，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。
在目前尚無可靠的塑料降解技術(shù)的條件下，發(fā)揮各種處理方法的優(yōu)點(diǎn)，將多種處理、回收利用技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)廢塑料減量化、無害化、資源化的有效途徑，而先進(jìn)高效的分類、分選技術(shù)設(shè)備是廢舊塑料得以綜合利用的基礎(chǔ)。環(huán)境中的廢塑料成分復(fù)雜，常常混有金屬、沙土等其他垃圾，因此不僅應(yīng)將塑料從雜物中分離出來，同時，不同種類的廢舊塑料也應(yīng)歸類才能滿足回收利用的要求。加強(qiáng)分選技術(shù)的研究開發(fā)和引進(jìn)適合我國國情的國外先進(jìn)分選設(shè)備，是現(xiàn)階段廢舊塑料綜合治理，防治“白色污染”的根本出路[56]。
2.2.2.2 制定適當(dāng)?shù)恼叻ㄒ?guī)，運(yùn)用經(jīng)濟(jì)杠桿
制定適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)政策，建立在市場經(jīng)濟(jì)條件下消除白色污染的良性運(yùn)作機(jī)制。體現(xiàn)“污染者付費(fèi)”的原則，要求產(chǎn)生廢物者自行回收回收利用，不能自行回收利用的企業(yè)或個人要交納回收處理費(fèi)，用于對回收利用者的補(bǔ)償，并對塑料包裝物的使用采取享用的征稅制度，以經(jīng)濟(jì)杠桿減少塑料包裝物的使用量。放開市場，鼓勵所有有條件的社會機(jī)構(gòu)與個人參與塑料的回收，參與市場競爭；放開價格，在回收行業(yè)某一段時間廢品回收指導(dǎo)價格的指導(dǎo)下，由廢品銷售者和回收者按行情和個人意愿決定銷、購價格。運(yùn)用經(jīng)濟(jì)手段，鼓勵和促進(jìn)廢舊塑料包裝物的“減量化、資源化、無害化”。對所有參加回收工作的社會機(jī)構(gòu)和個人進(jìn)行資格認(rèn)定和注冊登記，嚴(yán)防無證經(jīng)營廢品回收；建立跨部門的覆蓋全回收領(lǐng)域的游戲規(guī)則，促使回收業(yè)進(jìn)入有序、公平競爭的軌道。
2.2.2.3 加強(qiáng)宣傳教育
統(tǒng)一思想，強(qiáng)化管理。盡快制定頒布國家防治白色污染的有關(guān)法規(guī)，明確生產(chǎn)者、銷售者和消費(fèi)者對于回收利用廢舊塑料包裝物的義務(wù)和責(zé)任。對塑料包裝物的生產(chǎn)經(jīng)營和消費(fèi)等環(huán)節(jié)，分別制定具體的控制措施和引導(dǎo)政策，控制不易回收利用的廢舊塑料包裝物的產(chǎn)生量。
加強(qiáng)對白色污染危害性的宣傳，提高公民的環(huán)境意識和道德修養(yǎng)，引導(dǎo)和教育市民從自身做起，自覺減少塑料袋使用以及分類丟棄。
3 結(jié)論
（1）白色污染主要是指由塑料廢棄物產(chǎn)生的對城市環(huán)境，人體健康，耕地土壤，石油資源消耗等方面嚴(yán)重的負(fù)面影響。這些污染主要是由塑料的不可降解性和其添加劑的毒害性引起的。
（2）對白色污染的治理要從兩方面進(jìn)行。①從技術(shù)上，應(yīng)加大對研發(fā)的投入，一方面從不可降解塑料的替代產(chǎn)品著手，需求從根源上可徹底解決不可降解的問題；另一方面，要從對廢舊塑料的回收再利用著手，緩解并減少塑料的不可降解所帶來的環(huán)境問題。研發(fā)無二次污染的不可降解塑料制品的可替代產(chǎn)品是徹底解決白色污染的根本途徑，但是，目前在可替代產(chǎn)品工藝、質(zhì)量尚不成熟的情況下，對廢舊塑料制品的綜合回收再利用新技術(shù)進(jìn)行開發(fā)和推廣應(yīng)用是減少白色污染的當(dāng)務(wù)之急。政府和社會應(yīng)從這兩方面入手，加大投入力度，支持和推動相關(guān)的研發(fā)和技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化工作。②要徹底解決白色污染，決不能因噎廢食，對塑料材料一禁了之。從政策上，應(yīng)遵循循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論，對廢舊塑料進(jìn)行再生和循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。市場經(jīng)濟(jì)條件下運(yùn)用經(jīng)濟(jì)杠桿，制定和實(shí)行切實(shí)可行的政策，促進(jìn)廢舊塑料的回收和再利用。
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