材料与环境

材料与环境——废塑料的污染与防治

材料构筑了整个文明社会，是人类发展的基石。从人类走过的足迹，可以清楚地看到材料发展的印迹，以至于历史学家根据当时有代表性的材料将人类社会划分为石器时代、青铜器时代和铁器时代等。陶瓷是人类最早发明和应用的材料 (公元前一万年以前)，制陶工艺的不断完善和发展，创造了新石器时代的仰韶文化和龙山文化(公元前6000年)。随着制陶技术的成熟，发展起来了青铜的冶炼技术(公元前3000年左右)以及后来的炼铁技术(公元前1400年左右)，金属材料用作生产工具，使生产力大大提高，推动了社会生产力的快速发展。科学的发展又促进了材料的研究和发展。在20世纪，建立了以金属材料、陶瓷材料和合成高分子材料为主体的完整的材料体系，形成了材料科学。20世纪80年代以来，新材料技术的迅猛发展使材料科学跃上了一个新的台阶，超导材料、纳米材料、功能高分子材料等具有特定功能的材料不断的被合成和开发，材料科学已经成为社会发展的支柱之一。但是材料的发展和使用，也带来了一些负面效应，在材料的生产、处理、循环、消耗、使用、回收和废弃的过程中也带来了沉重的环境负担。其中最典型的就是不易降解的塑料制品造成的“ 白色污染” 。因此各国从事材料研究的科学家开始从头审视材料的环境负担性，研究材料与环境的相互作用，定量评价材料生命周期对环境的影响，研究开发环境协调性的新型材料。这就产生了一门新兴学科——环境材料 (绿色材料)。

从20世纪50年代开始，随着石油化工的发展，塑料产量迅速提高，品种极大丰富。虽然塑料世界色彩斑澜，但大多数仍为白的本色。由于成本低，大量商品包装袋、各种容器及薄膜都不再反复使用，而是用过即弃：就是大型构件，最后也会随着产品的老化、损坏而报废。这样，塑料就成为典型的使用寿命短的物品，其废弃物遍布城乡，形成白色公害。

近20年来，塑料的人均消费量日益提高，并成为生活质量改善的参数之一。我国这一参数虽远落后于发达国家，但塑料的应用已普遍，随之废塑料的量也显著增加。仅北京市，每年扔的塑料袋约23亿个(1．87万t)、一次性塑料餐具2．2亿个(0．132万t)，郊区的废薄膜达67．5万m 2 (0．3万t)，数量惊人。这样，废塑料就随处可见：城镇郊区的路边，五颜六色的塑料袋比比皆是：农田里散落的大量废旧农膜碎片，不时在大风中飞舞；学校的教室、宿舍里，办公室、商店的各个角落，遗弃许多塑料器物；铁道、公路沿线两侧，废塑料饭盒满目皆是；城市的垃圾桶内、公园地上、河道水面，甚至树上、架空线上随时可见各种塑料袋、罐、盒。所有这些都会给人体、动物、农业、水产以及环境、景观、生活和生产带来危害。

问题一废塑料是怎样危害健康及环境的

白色污染带来的视觉污染和景观污染是有目共睹的，然而其对人体、动物、农业、航海等各方面造成危害更不容忽视。

资料1 塑料及废塑料的产量

据有关资料介绍，全世界塑料产量，1979年为6300万t，1992年达1．2亿t.在1992年，我国塑料产量约370万t，1995年为519万t，1996年达1574万t，成为全球十大塑料生产和消费国之一。各国每年生产的塑料制品有1／3是短期用的一次性用品，如杂品袋、垃圾、堆肥袋、尿布、泡沫聚苯乙烯食品盒，仅1％回收。据统计，1990年日本产生的废塑料量为480万t，西欧为1140万t，美国1800万t，我国90万t.在北京市生活垃圾日产量1．2万t中废塑料约占3％，年总量14万t；上海市生活垃圾日产量1．1万t中废塑料约占7％，年总量为29万t。据估测，全世界每年仅向海洋倾倒的塑料垃圾即达50t以上。据报道，我国北方某中等城市有次组织学生上街打扫卫生，竟从树上摘下4万多个塑料袋。

随着经济的发展，大型塑料器件如合成橡胶的处置日益成为不可忽视的问题。其中合成橡胶制造的废轮胎就值得注意。每年报废的轮胎以与新轮胎制造同步的速率增长。到1999年世界小轿车产量达4265万辆，而仅1993年澳大利亚报废的轮胎的体积就超过7500万m 2 ，码放起来相当于2000栋长lOOm、宽20m的6层大楼的占地。废轮胎是昆虫藏身的天堂，在潮湿气候中尤其容易传染各种病菌，对社会公众的健康造成严重威胁。废轮胎易燃，是重大的火灾隐患。最近20年来北美大陆就发生了两起近代历史上损失最惨的火灾：1983年，美国弗吉尼亚州温切斯特市一个放有900万个轮胎的货堆着火，烧了整整8个月；1990年加拿大安大略省哈哥斯维尔市一个存有1400个轮胎的货仓也烧了4周。燃烧的轮胎产生有害的黑色烟云，排出污染地下水的污油，放出高浓度的有毒气体，造成巨大的环境污染。

资料2 塑料生产及制品对人的危害

在20世纪60年代中期，人们就发现聚氯乙烯塑料中残存的氯乙烯单体能引起使前指骨溶化，而被称为肢端骨溶解症的怪病。从事聚氯乙烯塑料生产的工人常会出现手指麻木、刺痛等雷诺氏综合症或叫白蜡症。长期接触氯乙烯单体后，会出现皮肤硬化问题。其特点是手指、手腕

僵化，失去着力感；颜面浮肿，皮肤变厚失去弹性。同时还有人出现脾肿大、胃及食道静脉瘤、肝损伤、门静脉压亢进等病变。从70年代开始，在一些聚氯乙烯生产厂中，发现有人患一种罕见的肝脏血管内瘤即肝癌，虽然尽量控制聚氯乙烯塑料中的单体含量，但问题仍未能彻底解决。因此，1975年美国首先提出禁用聚氯乙烯塑料包装食品。

许多塑料化学成分相同但加工方式有异的化学纤维如涤纶、晴纶、氯纶、丙纶等几乎不导电，因摩擦产生的电荷难以在织物表面消失，产生静电效应。涤棉混纺的衣物，静电压可高达4千伏。通常人体对2千伏的静电压就会产生电击感(发麻，僵化)，虽然电流极小没有危险，但刺激神经、使人感到不舒服而且带来恐惧感。静电有强吸尘作用，尤其是晴纶毛线衣、涤纶绸长裙、尼龙丝袜等很容易吸附尘土。这些尘土载有许多病毒、细菌，刺激皮肤，引起皮炎，还分解衣料生成甲醛及酸性物质，导致皮肤过敏，产生湿疹等。如用上述材料制作工作服，由磨擦产生的静电电火花，甚至可引爆工作场所的汽油、乙醚等易燃物质，也会造成电器的损坏。

资料3 塑料对动物的危害

动物也受塑料废渣的直接危害。动物体内无法消化和分解塑料，因此，误食后很快就会引起胃部不适、行动异常、生殖功能障碍，严重者可能由于废塑料影响各种器官，如粘附于气管、肺部，妨碍其正常呼吸而死亡。 1970年到1987年间，人个1调查和解剖了太平洋海域的543只病死的白额鸥等大海鸟，由于它们分不清塑料与海洋浮游生物或海草，竟在其中的458只的胃中发现了塑料品。其他水产动物也常有类似问题。

资料4 塑料对土壤的危害

农田中的废农膜，农作物及城市草地上的废塑料袋，不仅影响观瞻而且不利光照，它们还妨碍化肥的灌施和农药的喷洒。塑料长期残留于土地中后，既会影响土壤透气性、阻碍水分流动和作物根系发育，还会缠绕农机或割草机的转动部件，影响作业。塑料的碎屑混入土壤中，长期不得降解，会破坏土壤的团粒结构，使毛细管体系紊乱，将导致深层土质劣化，上百年不能恢复，破坏地球生态平衡，进而威胁到人类生存。

资料5 塑料对海洋的污染

塑料对海洋的污染已成为一个广泛的国际性问题。除前面已提到的对某些海洋动物的危