在包裝領(lǐng)域，高分子材料比較傳統(tǒng)材料具有明顯資源、環(huán)境優(yōu)勢(shì)[1]。包裝工業(yè)中塑料使用量的增長(zhǎng)率超過其它任何材料。我國(guó)高分子材料在包裝物方面的用量，估計(jì)超過其總生產(chǎn)量的32%（據(jù)稱，2006年超過800×104 t，占各類包裝材料總量的1/3以上），而包裝物的廢物轉(zhuǎn)化率約為94%。合成高分子材料的原料為石油和天然氣，它們屬于難再生的有限天然資源。按照目前的消費(fèi)速度[2]，石油和天然氣的世界儲(chǔ)藏量?jī)H夠用50年。我國(guó)是資源、土地相對(duì)匱乏的人口大國(guó)，如何更有效的利用這些珍貴的天然資源，如何解決城市生活垃圾造成的巨大環(huán)境壓力，已經(jīng)成為急待解決的問題。

1  焚燒

用包含合成聚合物包裝物在內(nèi)的城市生活垃圾作為燃料，在城市中或近郊區(qū)建設(shè)小型的熱電聯(lián)合焚燒廠（CHP），是城市生活垃圾減量化、資源化的重要方法之一。目前，我國(guó)有不少城市已經(jīng)或準(zhǔn)備采用此法。這種方法大范圍實(shí)施的主要障礙是有毒物質(zhì)，特別是二噁英的排放問題[3]。在日本，90%以上的城市固體廢棄物以焚燒方式處理。有文獻(xiàn)介紹[4]，日本焚燒廠附近空氣中二噁英的含量是美國(guó)及一些歐洲國(guó)家的三倍，在此地區(qū)母乳中二噁英的含量增高，嬰兒死亡率也比其它地方高40%~70%。

二噁英的檢測(cè)屬極大毒性物質(zhì)的痕量分析。加之，其包括210種異構(gòu)體，其中17種異構(gòu)體有毒，異構(gòu)體之間的毒性差別很大等特征，都增加了精確檢出的難度。因?yàn)閺纳罾腥コ仍氐奈镔|(zhì)是不現(xiàn)實(shí)的（除了PVC包裝物外，廚余中含NaCl等等），或者說，杜絕二噁英的生成是不現(xiàn)實(shí)的，唯一的辦法是設(shè)法抑制二噁英的生成。研究表明，二噁英的生成量與焚燒設(shè)備以及焚燒工作條件有關(guān)[5]。換句話說，原本很優(yōu)秀的設(shè)備，但由于使用過程中，煙垢和飛灰在高效過濾裝置中的形成和聚積（煙垢和飛灰為二噁英生成的催化劑），就會(huì)造成二噁英排放的超標(biāo)。另外，超負(fù)荷燃燒（尤其是熱負(fù)荷超標(biāo)），使垃圾不能充分燃燒等情況，都會(huì)造成二噁英排放的超標(biāo)。甚至，燃燒物的組成也會(huì)影響二噁英的排放量[6]。還需特別注意二噁英的二次合成問題。因此，嚴(yán)格意義講，應(yīng)該安裝在線二噁英精確檢出裝置。可惜的是，目前這還是一個(gè)世界難題。綜上所述，高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)焚燒設(shè)備的制造和運(yùn)行是昂貴的和困難的[2][3]。近來，日本政府已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，焚燒包括廢棄塑料包裝物在內(nèi)的生活垃圾，存在難以逾越的生態(tài)環(huán)境問題。從1995年以來，頒布了一系列包括塑料包裝物在內(nèi)的循環(huán)利用法規(guī)和條例[7]，逐漸廢止焚燒，重新啟用了工業(yè)生態(tài)學(xué)的材料流的循環(huán)利用模式[8]。

我國(guó)僅有少數(shù)研究單位進(jìn)行了二噁英檢測(cè)技術(shù)的研究，已經(jīng)證明，北京、太原一些垃圾焚燒廠的飛灰中二噁英的存在。因此，對(duì)垃圾焚燒廠的空氣安全問題，需要十分謹(jǐn)慎。借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，也是十分必要的。除了上述二噁英的毒性問題外，以焚燒的方式處理包括廢塑料在內(nèi)的生活垃圾，還存在如下缺點(diǎn)，①?gòu)氐灼茐牧怂芰献鳛椴牧系睦脙r(jià)值，沒有實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。②生活垃圾中，大多數(shù)有機(jī)廢物含有很多水分。在焚燒爐內(nèi)，有時(shí)水分揮發(fā)消耗的能量甚至大于有機(jī)物所含的熱值，造成熱量的負(fù)貢獻(xiàn)。③焚燒排放的CO2，對(duì)溫室效應(yīng)做出貢獻(xiàn)。④焚燒排放的NOX，與二氧化硫一樣是對(duì)人類健康和植物有害的物質(zhì)（其中N2O的溫室效應(yīng)是CO2的296倍[9]）。⑤排放的毒性物質(zhì)還包括氯化氫和重金屬等等。

因此，從未來發(fā)展趨勢(shì)看，以焚燒方式處理包括塑料廢棄物在內(nèi)的生活垃圾無生命力。

2  混合塑料的熱分解（熱解聚）

此方法可以達(dá)到減少垃圾總量和達(dá)到石油資源循環(huán)利用的目的，具有開發(fā)潛力。

聚合物工業(yè)的原料是通過石油熱解得到的。塑料包裝廢棄物與石油有相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，加熱到高溫會(huì)裂解成小分子量的碳?xì)浠衔�，其中有些可作為化工原料，其它的可作為燃料。在流化床熔爐中可成功地進(jìn)行裂解，試驗(yàn)工廠已在運(yùn)營(yíng)之中[4，10]。由于裂解主要是在嚴(yán)格控制條件下，發(fā)生的非氧化過程（二噁英類物質(zhì)含氧），因此，產(chǎn)生二噁英的可能性大大降低。但，與焚燒相同，裂解過程中必須用嚴(yán)格的預(yù)防措施控制氣體排放物。1995年歐洲有近105 t的混合塑料廢棄物通過裂解轉(zhuǎn)化為化工原料[4]。文獻(xiàn)[2]也介紹了，在試驗(yàn)性工廠中研究驗(yàn)證的，無氧條件下進(jìn)行裂解廢塑料的新工藝。據(jù)稱，最新的熱解技術(shù)可實(shí)現(xiàn)真正意義的塑料原料的循環(huán)利用。如果未來能開發(fā)出，熱解安全的包裝物的配方和工藝技術(shù)，則可以使此方法成為更容易接受和更廣泛采用的，塑料包裝廢棄物的處理方法。

我國(guó)在此領(lǐng)域應(yīng)投入力量，在國(guó)外先進(jìn)成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)行最優(yōu)秀工藝技術(shù)的開發(fā)利用。

3  按塑料品種分類回收再利用

混合塑料以材料形式重復(fù)利用的效果，大多數(shù)不能令人滿意，還浪費(fèi)了許多能量[4]。然而，某些污染程度較小的單一品種聚合物，情況則相反。此方法可保留塑料的材料價(jià)值，實(shí)現(xiàn)塑料或者原料的循環(huán)利用。但前提是，將有商業(yè)價(jià)值的塑料品種，盡早（盡可能保持其清潔度）按品種分類從城市生活垃圾流中剝離出來。

3.1  單一品種塑料以材料形式重復(fù)利用

在歐、美、日本，回收的塑料品種包括PET、HDPE、LDPE、聚酰胺等等。例如，在美國(guó)，收集的廢棄PET包裝物（如飲料瓶）用于生產(chǎn)隔熱板，其某些性能優(yōu)于PS發(fā)泡板，更適合使用熱熔粘合劑制造層壓材料[11]。在日本，回收的廢棄PET用于生產(chǎn)纖維、無紡織物、瓶、包裝物和結(jié)構(gòu)材料[12,13]。

以材料形式重復(fù)利用的方法，由于再加工過程中，在剪切力作用下，大分子鏈會(huì)發(fā)生斷裂，造成材料力學(xué)性能下降，一般只能重復(fù)利用一、兩次。但近年來，開發(fā)的新技術(shù)，已經(jīng)使上述情況有所改變。2004年，Du Pont公司開發(fā)了經(jīng)濟(jì)方面可行，環(huán)境方面可接受的復(fù)合材料（聚酰胺6或聚酰胺66，填充劑為玻璃纖維和礦物質(zhì)）汽車部件的重復(fù)利用技術(shù)，工藝過程是首先將聚酰胺溶解，然后過濾出填料和污染物（雜質(zhì)），將回收的聚酰胺的分子量，再增加到希望的水平[14]。這種方式生產(chǎn)的樹脂的質(zhì)量與新樹脂相當(dāng)，回收的聚酰胺完全勝任原來的應(yīng)用領(lǐng)域。此項(xiàng)技術(shù)的評(píng)價(jià)意見指出：“這項(xiàng)技術(shù)很可能成為未來提高報(bào)廢車輛循環(huán)利用率的最有效的重復(fù)利用技術(shù)之一。”

3.2  將單一品種塑料轉(zhuǎn)化為單體

用化學(xué)和熱處理的方法將單一品種廢棄塑料轉(zhuǎn)化成單體，這些單體可再聚合成新的樹脂�？s聚聚合物，如聚酯、聚酰胺、聚氨酯等都能用化學(xué)方法（乙醇解、甲醇解、水解）解聚成單體。加成聚合物，如聚烯烴、丙烯酸類等，則需要熱催化裂解。

除了技術(shù)方面研究、開發(fā)投入外，成功回收再利用的關(guān)鍵在于，①在包裝物上標(biāo)志，可回收和聚合物品種的符號(hào)。②建立全國(guó)范圍的回收網(wǎng)。國(guó)外的情況是：美國(guó)有59%的社區(qū)擁有廢塑料分類收集站，有9000多個(gè)路邊收取點(diǎn)，剝離站的數(shù)量達(dá)到13000多個(gè)。日本[12，13]的塑料分類回收體系更加完善、立法更加嚴(yán)格。③效仿國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，企業(yè)，尤其是制造聚合物部件含量較多的產(chǎn)品的企業(yè)（如汽車工業(yè)、家電行業(yè)等），建立自己的包裝物和塑料部件的回收體系。④對(duì)民眾進(jìn)行塑料回收知識(shí)的教育；尤其是在中、小學(xué)教材中加入相關(guān)內(nèi)容。⑤政府進(jìn)行相關(guān)立法。

4  生物降解塑料在城市生活垃圾堆肥體系中的作用

堆肥作為一種工藝技術(shù)，是生物降解材料或物質(zhì)（分子量都很高）的控制性微生物解聚過程[2]。在有氧情況下，這個(gè)過程生成CO2、H2O、礦物質(zhì)和相對(duì)穩(wěn)定的腐殖土（相對(duì)穩(wěn)定是指微生物的活性處于低的、相對(duì)穩(wěn)定的水平）。由天然過程產(chǎn)生的腐殖土，是由較長(zhǎng)時(shí)間的微生物解聚作用，造成動(dòng)、植物實(shí)（尸體）體腐爛后，留在土壤中的黑色有機(jī)質(zhì)部分。堆肥使廢物的主要成分返回到自然界的生物化學(xué)循環(huán)中。堆肥有巨大的市場(chǎng)需求，如農(nóng)田、溫室、植物苗圃、果園、高爾夫球場(chǎng)……

堆肥可以有效的減少送去焚燒、填埋的城市垃圾的數(shù)量。實(shí)際上，堆肥的意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了垃圾管理的范圍。其十分重要的價(jià)值在于[2]：建立了支撐農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展模式。堆肥增加了土壤中的有機(jī)質(zhì)，養(yǎng)育了土壤中有益生物和微生物群落，同時(shí)抑制和消除了植物的病原體，增加了土壤涵養(yǎng)水分和保持營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力，維持著營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的緩慢釋放。結(jié)果是增加了農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，減少了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)化肥、農(nóng)藥的依賴（農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用的化肥、農(nóng)藥，不但造成土壤污染，而且加劇了水體富營(yíng)養(yǎng)化。我國(guó)當(dāng)前水環(huán)境惡化原因的60%~70%[15]，歸因于農(nóng)田為主體的面源污染。氮肥還會(huì)釋放出N2O，如前所述，是重要的溫室氣體，等等），減少了農(nóng)業(yè)耕作對(duì)水的需求量。腐殖土發(fā)揮土壤改良劑的作用，避免土壤沙化，防止農(nóng)田表層土壤沖刷流失。

木質(zhì)素是木質(zhì)材料中除纖維素之外[16，17]，第二豐富的成分。在大多數(shù)木材品種中，木質(zhì)素占20%~30%。它們包含在木材、秸稈和很多植物果實(shí)的殼、外皮之中。木質(zhì)素是含有苯環(huán)的交聯(lián)聚合物，在植物細(xì)胞壁中，與纖維素通過化學(xué)鍵聯(lián)結(jié)形成木質(zhì)纖維素。木質(zhì)纖維素的強(qiáng)度和韌性，為生長(zhǎng)著的植物提供力學(xué)保護(hù)。同時(shí)，這類聚合物包含大量具有抗氧化劑活性的苯酚基團(tuán)，使得木質(zhì)素具有抗氧化反應(yīng)的能力，它們作為植物的保護(hù)劑，抵抗非生物過氧化作用和過氧化物酶的生物學(xué)攻擊。在堆肥過程中，很少量的木質(zhì)素，就可以阻止水生微生物對(duì)纖維素的攻擊。木質(zhì)纖維素[16-18]，由于物理（疏水性）和化學(xué)惰性，不能被非生命和生命過程迅速降解，而是趨向聚集。用測(cè)量碳-標(biāo)記CO2的生成，表明秸稈完全轉(zhuǎn)化成CO2的時(shí)間，估計(jì)為10 a。原因是酚是抗氧化劑，形成的苯氧基十分穩(wěn)定，很難參與鏈?zhǔn)竭^氧化反應(yīng)，在生物吸收過程中，芳香體系轉(zhuǎn)變成醌型化合物。實(shí)際上，相當(dāng)大比例的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化成為腐殖土而不是CO2。最后，腐殖土經(jīng)過脫氫聚合產(chǎn)生含有很多縮合石墨芳香環(huán)的無煙煤，這是一個(gè)十分緩慢的過程。腐殖土是木質(zhì)素和丹寧被各種各樣過氧化酶進(jìn)一步氧化形成的，其中大部分為醌型聚合物，因此顏色是黑褐色的�？梢钥隙举|(zhì)素和丹寧酸是腐殖土的主要來源，但不是唯一來源。含有芳香環(huán)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)也可以轉(zhuǎn)變成這類醌型聚合物。腐殖土中包含的礦物燃料前身——沉降碳[19]，對(duì)減少大氣層CO2含量發(fā)揮著重要作用。

由于存在羰基和羥基基團(tuán)，腐殖土可以螯合金屬離子。蛋白質(zhì)斷鏈后，形成了碳和氮的化合物。因此，腐殖土可以通過緩慢釋放的方式為植物提供碳、氮等多種化學(xué)營(yíng)養(yǎng)元素及微量元素（研究表明，植物可以直接從土壤中吸收碳元素作為生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)素[20]）。

目前，堆肥技術(shù)的開發(fā)，受到發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛重視。新的有氧堆肥技術(shù)，利用先進(jìn)的微生物技術(shù)，不僅使土壤肥沃化，還可以生成包括乙醇燃料在內(nèi)的一些化學(xué)物質(zhì)。在美國(guó)，一個(gè)厭氧堆肥項(xiàng)目正在開發(fā)之中，目的是驗(yàn)證每年處理39000 t庭園垃圾的工廠的可行性[2]。在工廠中，庭園垃圾與水以3∶1比例混合，在60 d后產(chǎn)生液體肥料、富氮堆肥和甲烷。近年來，美國(guó)和歐洲一些國(guó)家，堆肥的基礎(chǔ)設(shè)施正在迅速增加。美國(guó)已有超過3000個(gè)現(xiàn)代堆肥廠。德國(guó)的堆肥廠已經(jīng)超過400個(gè)，每年有6.81×106 t垃圾被堆肥處理。在歐洲，芬蘭的赫爾辛基，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全部生活垃圾的源頭分離，其中有機(jī)垃圾全部堆肥處理。

實(shí)際上，很多商品化塑料是高度抗微生物攻擊的。因此，在堆肥設(shè)施中，不可降解的塑料袋，必須用手或機(jī)械將其排空取出，否則嚴(yán)重影響堆肥的整體效果。生物降解塑料（如聚己內(nèi)酯等）[2,18]作為可堆肥垃圾如食品垃圾、庭園垃圾等的袋裝材料，在生活垃圾的源頭分離方面，具有特殊價(jià)值。

研究城市生活垃圾符合可持續(xù)發(fā)展模式的處理方法，開發(fā)與相應(yīng)的城市生活垃圾堆肥設(shè)施相匹配的生物降解性塑料，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

5  填埋場(chǎng)是廢塑料最不應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)的場(chǎng)所

將塑料送去填埋廠，意味著資源徹底喪失了它應(yīng)有的價(jià)值，這與節(jié)約資源、循環(huán)利用的主導(dǎo)思想背道而馳，并對(duì)環(huán)境造成威脅。填埋廠占用了土地資源[4]，產(chǎn)生的有毒滲濾液，會(huì)污染地下水源，填埋廠通常會(huì)出現(xiàn)地面沉降，產(chǎn)生的甲烷氣體會(huì)發(fā)生意外爆炸，甲烷的溫室效應(yīng)是二氧化碳的24.5倍……

歐洲一些國(guó)家，包括德國(guó)、荷蘭等填埋塑料已經(jīng)被禁止。

6  幾種塑料作為食品包裝物的前景

（1）PET樹脂易分辨，容易源頭分離循環(huán)利用。同時(shí)，PET樹脂主鏈上含有可水解的結(jié)構(gòu)，在合適的環(huán)境中，具有水解降解性。研究表明[20]，在活性土壤中，埋入兩年后，有30%降解。這類聚合物在飲料瓶和包裝薄膜方面的應(yīng)用，已有明顯增加，預(yù)計(jì)還會(huì)持續(xù)下去。

（2）E－CO類樹脂是指主鏈上引入－CO－結(jié)構(gòu)的PE、PP等類樹脂[4,20]，具有陽光照射后降解的特性。在那些收集起來代價(jià)太大的區(qū)域，如海灘、海面上和其他大范圍水體，容易出現(xiàn)的塑料包裝廢棄物，這類光降解塑料有用武之地，它會(huì)漂浮在水面上，可在較短時(shí)間內(nèi)降解消失。

（3）鑒于PVC中殘留的單體和添加劑的毒性問題[4]48-86，廢棄PVC包裝物的焚燒、熱解、以材料形式再利用都存在一定問題的現(xiàn)實(shí)，除非出現(xiàn)技術(shù)上的突破，否則隨著越來越嚴(yán)格的食品衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)法規(guī)的出臺(tái)，PVC可能會(huì)逐漸退出食品包裝物市場(chǎng)。

參考文獻(xiàn)：(略) 

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