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關鍵詞:白色污染; 聚乳酸; 降解
前言
S著塑料的廣泛應用和產量的持續增大。“白色污染”問題己變得越來越嚴重,成為當今世界最嚴重污染源之一,己受到各國的重視,并且制定了相關的法律政策來處理。現在各國除了研究如何回收廢棄塑料外,更多的精力是研究可降解的高分子材料,從而在根本上解決塑料的“白色污染”問題。主要原因是高分子材料的回收利用,從理論上講,可以解決環境污染,也可以解決資源短缺的問題,但在實施過程中,往往受到高分子材料本身性質、技術及成本等的限制;而研究開發可降解的高分子材料則成為20世紀70年代以來重要課題,受到世界范圍內的關注仁。
1可降解性高分子材料的降解機理
高分子材料的生物降解是指在生物(主要是指真菌、細菌等)作用下,聚合物發生降解、同化的過程、生物降解主要取決于聚合物分子的大小和結構、微生物的種類以及環境因素。聚合物的降解機理十分復雜,一般認為材料在體內的降解和吸收是受生物環境作用的復雜過程,包括物理、化學和生化因素。物理因素主要是外應力,化學因素主要有水解、氧化及酸堿作用,生化因素主要是酶和微生物。由于植入體內的材料主要接觸組織和體液,因此水解(包括酸堿作用和自催化作用)和酶解是最主要的降解機制。
2聚乳酸的降解性能
與大部分熱塑性聚合物相比,PLA具有更好的降解性能。PLA的降解首先通過主鏈上的降解性能。PLA的降解首先通過主鏈上的C-O水解,然后在酶的作用下進一步降解,最終生成無害的水和二氧化碳。由于具有降解性能,故人們擔心其使用壽命。實際上,PLA的降解速度相對比較緩和;更為重要的是,PLA的降解總是在先行水解之后才可能酶解。依照聚合物的初始相對分子品質、形態、結晶度等,PLA降解的速度可從幾星期到幾個月甚至是1~2年。但如果與微生物和復合有機廢料混合埋入地下,它的降解速度會加快。因此它是一種理想的生物降解材料,特別適宜于2~3年的短期用途。影響PLA降解速度的因素主要有結晶度、玻璃化轉變溫度、相對分子質量和介質的pH值等。水先滲入聚乳酸的無定形區,導致酷鍵斷裂,當大部分無定形區己降解時,才由晶區邊緣向晶區中心逐步降解。晶區降解速度很慢,因此結晶度大小對降解速度有很大的影響。玻璃化轉變溫度低于水解溫度則水解加快。相對分子質量越小及其分布越寬的PLA降解速度越快,這是因為相對分子質量越大,聚合物的結構越緊密,內部的酷鍵越不容易斷裂,并且相對分子質量越大,降解所得的鏈段越長,易溶于水中,產生的H+越少,使pH值下降緩慢。酸或堿都能催化PLA水解,介的pH值也是影響PLA降解速率的重要因素。
3 PLA共混改性的研究進展
通過與韌性聚合物共混,也是常用的改進聚乳酸柔性的途徑,目前人們己經研究的很多共混體系,如乙烯一醋酸乙烯共聚物(poly(ethylene-vinyl acetate))、聚4-乙烯基苯酚(poly(4-vinylphenol)、聚ε-己內酯、聚3羥基丁酸酯(poly(3-hydroxybutyrate)等。
沈一丁等[4]將熱塑性淀粉(TPS)與聚乙二醇(PEG)、聚乳酸(PLA)共混后,采用溶劑蒸發法制備出完全生物降解的聚乙二醇改性淀粉/聚乳酸薄膜(SPLA)。聚乙二醇增塑SPLA薄膜,有效的降低了玻璃化轉變溫度和熱塑性淀粉和PLA的相容性,體系的耐水性、強度均隨著PLA含量的增加而增加,不過這種薄膜的強度和柔性并沒有得到改善。
龔華俊等[5]采用超聲輔助原位濕法合成多壁碳納米管/輕基磷灰石納米復合材料(MWNTs/HA),并通過溶液澆鑄法制備了PLA/MWNTs/HA復合材料薄膜,靜態力學和動態力學性能分析表明,當MWNTs/HA為0.05~0.10份時,對復合薄膜有一定的增韌效果,復合膜的玻璃化轉變溫度隨著MWNTs舊A用量增加呈上升趨勢。
PCL除可以和PLA共聚形成共聚物改善柔性外,還可以與PLA共混來改善PLA基體的脆性。直接共混PLA和PCL,兩種組分是不相容的,兩者混合時必須添加一定的相容劑。Wang等在PLL刀PcL體系中,以亞磷酸三苯酯(TPPi)為催化劑,在熔融狀態下進行混合。結果表明,在共混過程中發生酯交換反應,生成界面相容劑,促進組分均勻分布,提高體系的機械性能,并大大改善了體系的柔性,當添加TPPi2%時,PLLA/pCL(80/20)斷裂伸長率從28%提高到了128%。
顧書英等[11]采用熔融擠出法制備聚乳酸/對苯二甲酸-己二酸-1,4-丁二醇三元共聚酯(PBAT)共混物,發現低含量低的PBAT的加入適當的提高了聚乳酸的斷裂伸長率,不過共混物的拉伸、彎曲性能也有所降低。當PBAT含量較高時,共混物斷面的SEM照片可以明顯觀察到兩相不相容。
4 聚乳酸在包裝領域的生產應用現狀
聚乳酸作為包裝材料有其獨特的優勢,可以說,聚乳酸包裝材料完全可以替代傳統的包裝材料,在很多方面更優于傳統包裝材料。與傳統熱塑性塑料相比,聚乳酸作為包裝材料有以下優點[13]:
(l)完全折疊性和纏結保持力取向性的PLA薄膜具有和玻璃紙膜、金屬薄片等相媲美的完全折疊性和纏結保持力,即可以弄皺或折疊,這些普通塑料膜是不具備的。
(2)高的光澤度和透明度PLA的高透明性和光澤度可以和玻璃紙以及聚對苯二甲酸乙二酯相比,是普通聚丙烯薄膜的2~3倍,低密度聚乙烯的10倍。
(3)阻隔性能和良好的印刷性能乳酸的基本重復單元使得PLA是一種內在極性的材料,這種高的極性導致聚乳酸具有高的表面能,從而產生良好的印刷性能,此外它還能夠阻止脂肪族分子的透過,具有很好的抗油性。
(4)低溫熱封性能無定形聚乳酸薄膜的熱封溫度和EVA(巧%)相同,都在80~85℃之間。
以上的這些優點,注定聚乳酸會在包裝領域大放異彩,就目前的生產狀況來看,聚乳酸薄膜開發應用的前沿集中在日本和美國,國內僅僅出于起步階段。
5 可降解塑料的開發趨勢及發展前景
可降解塑料盡管存在種種問題,但它的發展方興未艾,以下幾個方面代表了可降解塑料的發展方向:(1) 積極開發高效廉價光敏劑、氧化劑、生物誘發劑、降解促進劑和穩定劑等,進一步提高可降解塑料的準時可控性、用后快速降解性和完全降解性。(2)為避免二次污染,同時保證有豐富的原料,以天然高分子微生物合成高分子的完全生物降解塑料將會越來越受到重視。(3) 水解性塑料和可食性材料由于具有特殊的功能和用途而備受矚目,也成為環境適應性材料的又一熱點。(4) 充分利用基因工程技術培育可生產聚酯的生物性植物以降低生物降解塑料的成本。
可降解塑料的發展,不但在一定程度上緩解了環境污染,而且對日益枯竭的石油資源也是一個補充。許多國家已開始考慮用生物可降解塑料代替部分石油化工合成塑料,并陸續頒布了一些法規,如意大利的立法規定自1991 年起所有包裝用塑料都必須可降解,我國也已開始考慮禁用不可降解的塑料制品。據日本生物降解塑料實用化檢討委員會預測,今后10 年內全世界生物可降解塑料的市場規模為130 萬噸。我國每年產生的塑料垃圾達100 萬噸以上,若其中的20 %以降解塑料取代的話,需求量也在20 萬噸以上,市場潛力是很大的??山到馑芰系陌l展適應了人類可持續發展的要求,因此,可降解塑料的發展前景是美好的。
參考文獻
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[關鍵詞]綠色;包裝材料;可降解塑料包裝材料;可食性包裝材料;紙質包裝材料
中圖分類號:TB484 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)30-0071-01
隨著環境污染的日益嚴重,綠色、低碳、環保、節能、安全等要素已成為全球關注的焦點,人們對包裝材料對環境產生的影響也越來越重視,綠色包裝材料正受到了越來越多的重視和推廣。人們對綠色包裝材料的認識和要求也從原先單純的減少固體廢棄物及其對環境的污染,逐步擴大為考慮在整個包裝生命周期全過程中對環境的影響,更加注重減排、節能、低碳、降耗、生態、安全,注重廢棄物的可自行降解、可循環再利用及可持續發展。目前我國研究和應用最多的綠色包裝材料就是可降解包裝材料,可食性包b材料和紙質包裝材料。
1、綠色包裝材料的內涵及分類
綠色包裝材料是指材料在全生命周期內對自然環境和人類健康不造成危害,并且后期能實現回收再使用或可自行降解從而不污染會環境,有效地降低不可再生資源的消耗,具有綠色的特性的包裝材料。根據應用及發展現狀可以將其按照可降解塑料包裝材料、可食性包裝材料和紙質包裝材料劃分。
1.1、可降解塑料包裝材料
目前主要的可降解塑料包裝材料有淀粉基可降解包裝材料、聚乳酸基可降解塑料、水溶性薄膜及其他可降解材料等。
淀粉基可降解塑料是淀粉經過改性、接枝反應后與其他聚合物共混加工而成的一種塑料產品。淀粉是綠色植物進行光合作用得到的產物,對環境不會造成污染,是一種純綠色無污染可再生資源。
聚乳酸(PLA)是一種新型的生物降解材料,是由各種可再生天然資源中的淀粉、纖維素、多糖等碳水化合物經過水解、發酵、純化、聚合而制得的一種環境友好型樹脂,其原料來源廣泛,可再生。
水溶性塑料包裝薄膜主要原料是低醇解度的聚乙烯醇(PVA),主要利用其成膜性、水溶性及降解性的特點。PVA薄膜材料可100%生物降解,屬于綠色包裝材料。
1.2、可食性包裝材料
可食性包裝材料是以可食性生物大分子物質及其衍生物為主要基質,輔以可食性增塑劑,經過混合、加熱、加壓、涂布和擠出等工藝,使各成膜劑分子相互作用,干燥后形成的一種具有一定工程性質和選擇透過性的薄膜。可食性包裝材料廣泛應用于如保鮮膜、包裝薄膜、食品包裝、糕點包裝、調味包裝等,是一種無廢棄物的資源型包裝材料,可使資源得到最大限度的利用,同時具有環保特性,成為未來食品包裝的發展趨勢之一。
1.3、紙質包裝材料
在主要的幾種包裝材料中,紙質包裝材料占有非常大的比重。雖然按照生命周期理論紙質包裝材料的來源和生產過程不環保,但紙質包裝原材料來源于可再生的草木及植物莖稈,且紙質包裝材料價格低廉、廢棄后易回收利用、易自然降解等一系列綠色環保特性的優點,總體來看,紙質包裝材料的綠色環保性能是非常好的,常見的紙質包裝材料有蜂窩紙板、紙漿模塑制品等。
2、我國綠色包裝材料發展現狀
我國綠色包裝材料產業起步較晚,從上世紀八十年代中期開始生產和使用綠色包裝材料和制品,其中最典型的是紙漿模塑和蜂窩紙板制品。與美國、日本等國相比較,我國綠色包裝材料產業相對落后,且產業結構不合理。
我國綠色包裝材料的研發還處于起步階段,因此環境破壞和資源浪費比較嚴重,不利于我國包裝產業健康快速發展。另外,我國包裝材料生產加工技術和設備相對落后,在生產加工過程中,造成了環境污染和資源浪費的情況。此外,我國包裝材料回收再利用技術也相對落后,資源的浪費以及環境的污染較為嚴重。
3、綠色包裝材料的發展對策
3.1、研發以質輕、環保和可回收重復使用為目標的材料,注重生產過程技術發展
在未來材料研發中,應當注重質量輕便、簡單實用的新包裝材料的研發。質輕有助于降低運輸成本,方便回收重復使用。面對日益嚴重的環境污染,環保是未來包裝材料所應當具備的特點??苫厥罩貜褪褂?,則能夠滿足當今社會可持續發展的理念,降低不可再生資源的使用量,更好地保護我國的自然資源。
包裝材料對環境影響不應僅僅局限在其使用后對環境產生的影響,而應該是在材料的全生命周期內。為了包裝材料在全生命周期內達到綠色標準,應重視發展包裝材料生產過程中的技術環節,減少生產過程中對環境造成的不利影響。
3.2、國家宏觀調控,產業政策支持
國家應進一步加大環保產業的扶持力度,支持包裝行業積極開發新產品和采用新技術,促進循環經濟和綠色環保包裝產業發展。設立國家基金作為研發資金支持,范圍包括具有國際領先水平或填補國內空白的項目、保障人身健康安全及符合環境保護要求的新型環保包裝材料項目、包裝減量化和節能化項目、包裝廢棄物處理和利用項目等符合國家宏觀政策、環境保護和循環經濟政策的項目。
3.3、建立綠色包裝評價體系
建立中國的綠色環保包裝評價體系,涉及到包裝產品的制造、使用、回收和廢棄的整個過程。從可持續發展的戰略高度出發,建立一個包括國家立法、部門監管、行業協調、企業實施、科研機構支持、公眾廣泛參與等多方面內容,并能夠有效運行的綠色環保包裝體系。
3.4、加強環保部門監督管理,完善相關法律法規,建立綠色環保包裝運行機制
環保部門可以通過監督管理以及鼓勵措施等方法,來促進綠色包裝材料實際運用到產品包裝中去。如可以對采用能耗大、污染大的包裝材料的企業給予法律或經濟手段的懲罰,而對采用綠色、低碳包裝材料的企業,則給予資金或技術上獎勵。
包裝物的取材、用量以及制造過程中的廢氣、污水排放和包裝廢棄物的回收、再利用和再生利用等都要依靠法律、制度和其他行政的、經濟的措施和手段來實現。因此要完善相關法律法規,加強法規建設,建立綠色環保包裝運行機制。
3.5、加強各領域合作、技術交流,明確研發方向
綠色包裝材料的研發不僅涉及各個行業,也要依賴各大院校甚至全球合作的力量,因此應該加強各個行業之間、企業與院校之間甚至國內與國外之間的合作和技術交流。此外,還應制定綠色包裝材料在未來5到10年內的研發計劃,提出未來包裝材料研發方向和目標,使我國綠色包裝材料研發、生產、應用達到世界先進水平。
4、結語
綜上可知,綠色包裝材料的研制和開發,在一定程度上緩解了包裝廢棄物對生態環境的污染。我國在綠色包裝材料的研究和應用上仍然存在著較多不足,產業相對落后,結構不合理。今后的研究重點將是對現有的綠色包裝材料進行改進、優化提高生產工藝、降低成本和研發新型綠色包裝材料。
只有從對環境無污染、可降解可回收、不影響人類身體健康等方面出發,才能夠更好地實現包裝材料的“綠色”。相信隨著我國對綠色包裝材料越來越多的重視,以及人們環保意識地不斷提高,綠色包裝材料的使用必將得到更好的提高。
參考文獻
1、白色污染的危害。
白色污染的危害是多方面的,埋入土壤中的塑料制品,養分的吸收,污染地下水,如果將塑料燃燒,則會產生大量有害氣體,破壞環境。將塑料倒入海洋(海洋中塑料的分解需250年),若被海鳥、魚類誤食,會造成這些動物死亡,若是纏住一些艦船的螺旋槳,則會造成海上交通事故。
2、目前國際上較為先進的白色污染治理辦法。
白色污染形成的關鍵是塑料不易分解,因此,科學家研制了多種自毀可降解塑料,如生物自毀塑料、化學自毀塑料、醫用自毀塑料等。
制造這些塑料的指導思想是:在塑料中加入某種化學物質,使塑料能被光照、細菌或其他化學物質溶解或消除。這些方法的共同特點是造價昂貴,無法與便宜的不可降解塑料競爭。我們盼望著早日出現可以與不可降解塑料一樣便宜的可降解塑料能夠回收、再生、利用。
二、調查情況
我們小組在學校隨機挑選50人參加我們的問卷調查,共收回45份,占90%(調查問卷附表),結果如下:
問題一:你知道什么是白色污染嗎?
調查者中,有2/3表示知道白色污染,而有1/3表示不清楚。結果表明,大部分中學生是知道什么是白色污染的,這與學校教育有很大關系(高二化學教材對于白色污染有過講解)。但仍有一部分(1/3)的人不清楚,這表明,學校還應加強對學生的教育。
問題二:你經常購買小食品嗎?
71.1%的人偶爾購買小食品,22.2%的人經常購買,只有6.7%的人不買小食品。這是因為,學生族很少有時間在家吃早飯,所以來學校購買食品充饑的人很多,而食品包裝袋絕大部分都是塑料制品(請看以下的調查),這就為校園白色污染的產生提供了前提條件。
問題三:你如何處理塑料袋?
上圖顯示只有7人(占15.6%)將塑料袋隨地亂扔,而扔進垃圾箱的占80%,但這并不表示大部分塑料袋進入垃圾箱中,因為據我們小組成員觀察發現,很多人雖然知道應當把塑料袋扔入垃圾箱內,卻總是扔到垃圾箱旁,風一吹,塑料袋就滿校園亂飛了。另外值得提出的是,在兩位選擇其他的同學中。一人表示會把塑料袋扔進視線所見的垃圾箱內。我們發現。校園內垃圾箱以前并不多,而且大多銹跡斑斑的,沉重、固定的老式垃圾箱十分不方便。不過本學期開始后,學校增加了垃圾箱的數量,這對于防治校園白色污染是有幫助的。
問題四:請同學對校園白色污染的處理方法提出一些建議。
提供建議如下:
(1)學校應教育同學們增強環保意識,多宣傳白色污染的危害。
(2)同學們不要隨意扔垃圾,對隨地扔廢棄物的人講講環保的重要性。
(3)學校統一將垃圾分類、回收,集中處理。
(4)增設垃圾箱,放在白色污染嚴重的地方(如小賣部門口)。
(5)設計一個環保標志,掛在醒目的地方。
(6)盡量減少用塑料袋包裝物品,并杜絕使用一次性發泡飯盒(現在校食堂使用的一次性飯盒就是國家禁止使用的飯盒,但仍在使用)。
(7)呼吁全社會增強環保意識。
(8)學校不要焚燒垃圾。
通過本次調查,我們得出以下結論:
①大部分學生對于白色污染比較了解,但仍有部分人對白色污染的概念不清楚,這需要學校增強環保方面的教育。
②相當一部分人雖然知道什么是白色污染,但依然使用或隨手丟棄白色污染物。由此可見,學校培養學生環保的觀念十分重要,同時學校也要作出實際行動,如多設置分類垃圾箱,組織回收有價值的垃圾等。
三、學校白色污染現狀調查
通過上一階段的調查,我們已經調查清楚了學生對白色污染的了解情況,與同學們初步探討了如何防治校園白色污染。這一階段我們的主要目的是調查我們學校白色污染的情況,并對處理方法進行可行性探討。
[論文摘要]堅決抵制白色污染,對環境有積極的作用。介紹白色污染的危害及治理措施以及對未來的展望。
所謂的“白色污染”,是人們對塑料垃圾污染環境的一種形象稱謂。是一次性難降解的塑料包裝物,它是指用聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物制成的各類生活塑料制品使用后被棄置成為固體廢物。
城市塑料垃圾的消耗量、廢棄量十分驚人。在“白色垃圾”中,污染最明顯、最令人頭痛、群眾反映最強烈的,是那些遍布城市街頭的廢舊塑料包裝袋,一次性塑料快餐具。據有關部門統計,僅以一次性塑膠泡沫快餐盒為例,我國全年消耗量達4億至7億個。
一、“白色污染”的現狀及其危害
塑料包裝材料在世界市場中的增長率高于其它包裝材料,19901995年塑料包裝材料的年平均增長率為8.9%。
我國是世界上十大塑料制品生產和消費國之一。包裝用塑料的大部分以廢舊薄膜、塑料袋和泡沫塑料餐具的形式,被丟棄在環境中。這些廢舊塑料包裝物散落在市區、風景旅游區、水體、道路兩側,不僅影響景觀,造成“視覺污染”,而且因其難以降解對生態環境造成潛在危害。
“白色污染”,的主要危害在于“視覺污染”,和“潛在危害”:
(1)“視覺污染”。在城市、旅游區、水體和道路旁散落的廢舊塑料包裝物給人們的視覺帶來不良刺激,影響城市、風景點的整體美感,破壞市容、景觀,由此造成“視覺污染”。
(2)“潛在危害”。廢舊塑料包裝物進入環境后,由于其很難降解,造成長期的、深層次的生態環境問題。首先,廢舊塑料包裝物混在土壤中,影響農作物吸收養分和水分,將導致農作物減產;第二,拋棄在陸地或水體中的廢舊塑料包裝物,被動物當作食物吞入,導致動物死亡(在動物園、牧區和海洋中,此類情況已屢見不鮮);第三,混入生活垃圾中的廢舊塑料包裝物很難處理:填埋處理將會長期占用土地,混有塑料的生活垃圾不適用于堆肥處理,分揀出來的廢塑料也因無法保證質量而很難回收利用。
目前,人們反映強烈的主要是“視覺污染”問題,而對于廢舊塑料包裝物長期的、深層次的“潛在危害”,大多數人還缺乏認識。
二、對于危害嚴重的白色污染,世界各國的態度如何
世界各國已經被難纏的“白色污染”困擾多年,對于抵制“白色污染”更是各出奇招。
歐洲的很多國家的超市都采取出售一次性購物袋的辦法控制購物袋的使用量,事實證明,運用經濟杠桿應對“白色污染”是個行之有效的辦法。
立法禁止使用塑料袋是應對“白色污染”的官方舉措。美國的舊金山市是美國第一個封殺塑料袋的城市。2007年3月27日,美國舊金山市議會通過一項法案,限令舊金山的超市、藥店等零售商分別在6個月和1年內停止使用化工塑料袋。該法案規定,超市和藥店零售商只允許向顧客提供紙袋、布袋或以玉米副產品為原料生產的可降解塑料袋,化工塑料袋被嚴格禁止。如果不想被罰款,商家就只能乖乖地放棄使用塑料袋。實施這項禁令后,每年將節省45萬加侖的石油,也省卻了1400噸垃圾填埋的麻煩。
韓國政府從1999年起要求全國商場超市不再免費提供塑料袋和紙質購物袋。為推行和宣傳這項措施,韓國政府當時在全國張貼了10萬張宣傳畫,分發了20萬份宣傳冊和6.5萬個環保購物袋。新加坡也從去年開始舉辦“自備購物袋日”活動,每逢星期三,新加坡全國206家超市就會以非強制性的方式鼓勵消費者少用塑料袋。
世界上其它國家也醞釀出臺相關的法律法規,遏制“白色污染”。法國將從2010年元旦起,在全國范圍內禁用不可生物降解塑料袋。澳大利亞環境、遺產和藝術部長彼得·加勒特宣布,澳大利亞的超級市場將分階段停止使用塑料購物袋,這項計劃將于2008年底前開始實施。
在我國,如何防治“白色污染”,保護好城市生態環境呢?有關專家提出以下防治措施:
(1)將“白色污染”防治工作納入法制化軌道。目前,國家對此末專門立法,廣大群眾希望有關法規盡快出臺。
(2)制定中長期治理規劃。非降解塑料制品從城市生活中“退位”已是必然趨勢。這就要求人們應當有個緊迫觀念,為其做兩種準備,一是找出路;二是制定時間表。有關部門要在根治污染、減經污染、預防污染三個層次上規定任務、明確責任,使“白色污染”的治理有步驟、有目標、有期限地穩妥展開。
(3)重視“白色污染”防治;的科學研究和技術攻關。大力支持可降解型“綠色”替代產品的研制、生產、銷售和使用。
(4)增強全民環境衛生意識,把“白色污染”防治作為“兩個文明”建設和綜合整治城市環境的重點內容來抓。
(5)狠抓污染源頭治理,實行減量化、無害:化和省資源化、再資源化原則。一方面要抑制:“白色污染”量,另一方面強調“白色垃圾”的回收利用。
抵制“白色污染”的沖鋒號已經在全球吹響,公眾、商家、政府一個都不能少。
三、結語
隨著白色污染問題的不斷惡化和人類對其環境的重視,消除白色污染愈來愈受到人們的重視。完全生物降解高分子材料由于其生產成本太高,用途難以進一步擴大,而淀粉基降解塑料在淀粉基降解后,殘余的碎片并不能完全降解,其分解產物是否會造成二次污染尚不明確。如何解決目前的環境問題,筆者認為首先應強調廢舊塑料的回收、分類、加工,使有限的資源循環利用;其次是強調全民行動起來,響應號召,拒絕使用一次性塑料袋,改用溫馨可愛結實耐用可長期使用的布袋。相信在不久的將來,白色污染物從我們身邊永遠消失不見……
參考文獻
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一、我國生態環境現狀 二、現代生物技術與環境保護
現代生物技術是以DNA分子技術為基礎,包括微生物工程,細胞工程,酶工程,基因工程等一系列生物高新技術的總稱?,F代生物技術不僅在農作物改良、醫藥研究、食品工程方面發揮著重要作用,而且也隨著日益突出的環境問題在治理污染、環境生物監測等方面發揮著重要的作用。自20世紀80年代以來生物技術作為一種高新技術,已普遍受到世界各國和民間研究機構的高度重視,發展十分迅猛。與傳統方法比較,生物治理方法具有許多優點。首先,生物技術處理垃圾廢棄物是降解破壞污染物的分子結構,降解的產物以及副產物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人類活動產生的環境污染減輕到最小程度,這樣既做到一勞永逸,不留下長期污染問題,同時也對垃圾廢棄物進行了資源化利用。其次,利用發酵工程技術處理污染物質,最終轉化產物大都是無毒無害的穩定物質,如二氧化碳、水、氮氣和甲烷氣體等,常常是一步到位,避免污染物的多次轉移而造成重復污染,因此生物技術是一種既安全又徹底的手段。再次,生物技術是以酶促反應為基礎的生物化學過程,而作為生物催化劑的酶是一種活性蛋白質,其反應過程是在常溫常壓和接近中性的條件下進行的,所以大多數生物治理技術可以就地實施,而且不影響其他作業的正常進行,與常常需要高溫高壓的化工過程比較,反應條件大大簡化,具有設備簡單、成本低廉、效果好、過程穩定、操作簡便等優點。所以,當今生物技術已廣泛應用于環境監測、工業清潔生產、工業廢棄物和城市生活垃圾的處理以及有毒有害物質的無害化處理等各個方面。
三、現代生物技術在環境保護中的應用
(一)污水的生物凈化
污水中的有毒物質其成分十分復雜,包括各種酚類、氰化物、重金屬、有機磷、有機汞、有機酸、醛、醇及蛋白質等等。微生物通過自身的生命活動可以解除污水的毒害作用,從而使污水中的有毒物質轉化為有益的無毒物質,使污水得到凈化。當今固定化酶和固定化細胞技術處理污水就是生物凈化污水的方法之一。固定化酶和固定化細胞技術是酶工程技術。固定化酶又稱水不溶性酶,是通過物理吸附法或化學鍵合法使水溶性酶和固態的不溶性載體相結合,將酶變成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,微生物細胞是一個天然的固定化酶反應器,用制備固定化酶的方法直接將微生物細胞固定,可催化一系列生化反應的固定化細胞。運用固定化酶和固定化細胞可以高效處理廢水中的有機污染物、無機金屬毒物等,此方面國內外成功的例子很多,如德國將能降解對硫磷等9種農藥的酶,以共介結合法固定于多孔玻璃及硅珠上,制成酶柱,用于處理對硫磷廢水,去除率達95%以上;近幾年我國在應用固定化細胞技術降解合成洗滌劑中的表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)方面取得較大進展,對于含100mg/L廢水,降解率和酶活性保存率均在90%以上;利用固定化酵母細胞降解含酚廢水也已實際應用于廢水處理。
(二)污染土壤的生物修復
重金屬污染是造成土壤污染的主要污染物。重金屬污染的生物修復是利用生物(主要是微生物、植物)作用,削減、凈化土壤中重金屬或降低重金屬的毒性。其原理是:通過生物作用(如酶促反應)改變重金屬在土壤中的化學形態,使重金屬固定或解毒,降低其在土壤環境中的移動性和生物可利用性,通過生物吸收、代謝達到對重金屬的削減、凈化與固定。污染土壤的生物修復過程可以增加土壤有機質的含量,激發微生物的活性,由此可以改善土壤的生態結構,這將有助于土壤的固定,遏制風蝕、水蝕,防止水土流失。
(三)白色污染的消除
廢棄塑料和農用地膜經久不化解,估計是形成環境污染的重要成分。據估計我國土壤、溝河中塑料垃圾有百萬噸左右。塑料在土壤中殘存會引起農作物減產,若再連續使用而不采取措施,十幾年后不少耕地將顆粒無收,可見數量巨大的塑料垃圾嚴重影響著生態和環境,研究和開發生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技術一方面可以廣泛地分離篩選能夠降解塑料和農膜的優勢微生物、構建高效降解菌;另一方面可以分離克隆降解基因并將該基因導入某一土壤微生物(如:根瘤菌)中,使兩者同時發揮各自的作用,將塑料和農膜迅速降解。同時,還需大力推行可降解塑料和地膜的研發、生產和應用。有些微生物能產生與塑料類似的高分子化合物即聚酯,這些聚酯是微生物內源性貯藏物質,可以用發酵方法進行生產,由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔點、高彈性、不含有毒物質等優點而在醫學等許多領域有極好的應用前景。為了降低成本、提高產量,人們正在用重組DNA技術對相關的微生物進行改造,此方面目前一個研究熱點是采用微生物發酵法生產聚-羥基烷酸(PHAs),研究人員正設法構建出自溶性PHAs生產菌種,即將PHAs重組菌進行發酵,在積累大量的PHAs后,加入信號物質,使裂解蛋白產生,細胞壁破壞,PHAs析出,以簡化胞內產物PHAs的提取過程,降低提取成本。
[關鍵詞] 白色污染 治理 資源化 垃圾分類 對策
塑料自問世以來,以其質量輕、強度高、耐磨性好、隔熱、防水、絕緣、經濟實惠、易生產等特性,受到人們的青睞,被廣泛應用于生產、生活的各個方面,并隨著社會經濟的不斷發展與進步其使用量與日俱增。由于用后被隨意丟棄,形成所謂的 “白色污染”。
一、“白色污染”的危害
1.影響人、畜健康塑料廢棄物對人的危害早的定論[1]。早在上個世紀60年代,人們研究發現聚氯乙烯塑料中殘存的氯乙烯單體能使人產生“肢端骨溶解癥”,長期接觸氯乙烯單體后,會出現皮膚硬化癥,還有人出現脾腫大、胃及食道脂肪瘤、肝損傷、門靜脈壓亢進等病變。廢塑料也會危及動物健康。動物誤食塑料后,會引起胃部不適、行動異常、生殖功能障礙,嚴重者會引起動物的死亡。
2.影響環境衛生在城市居民區、旅游區、水體和道路旁散落的五顏六色的廢塑料給人們的視覺帶來不良刺激,影響城市、風景點的整體美感,破壞市容、景觀,造成“視覺污染”。廢塑料與其他廢物混雜在一起,也易導致細菌、病原菌、蚊蠅等的大量繁殖,影響公眾健康。
3.污染土壤、影響生物生長廢塑料進入土壤中長期不降解,會對土壤的通氣性、透水性、養分的遷移轉化、土壤微生物的類型和活性等理化性質產生深刻的影響,降低土壤肥力。土壤中殘留的塑料阻礙植物根系的正常生長,影響植物對水、肥的吸收;也會影響植物發芽、出苗,降低產量及作物品質。對土壤動物的正常活動也會產生不利的影響。
4.影響航運及水力設施的正常運轉廢塑料進入水體,隨水流漂移,一方面會影響水的流動,堵塞涵洞,降低防洪、泄洪能力;另一方面水中大量的廢塑料會纏繞在水力設施如輪船、水力發電機等的轉動部位并致其損壞,引發事故。
二、造成“白色污染”的原因
1.塑料用途廣,使用量劇增
(1)農用塑料地膜的使用由于農用塑料增產效益高,導致其使用量劇增。塑料薄膜的應用在我國已有30多年的歷史。近年來,全國僅塑料包裝業的年總用量就達5 000萬t;農用塑料年總用量在2 000萬t以上,其中在666.7萬hm2耕地50余種農作物上應用地膜近1000萬t,農產品保鮮膜、營養缽塑料等的使用量亦達1000萬t左右。目前,全國每年約有1000萬t塑料殘余物遺留土壤,單位耕地面積塑膜殘留量達3kg/667m2[2]。由于廢地膜不易分解,積留在農田不易清除,導致農田土壤污染。
(2)商品的生產與包裝塑料制品作為一種新型材料,具有一系列其他產品所無法比擬的優點,在世界范圍內被廣泛應用于各種商品的生產、包裝過程,被用作包裝袋、包裝盒、防震泡沫塑料、隔層板及塑料產品等,且呈逐年增長趨勢。塑料包裝材料在世界市場中的增長率高于其他包裝材料,1990-2000 年塑料包裝材料的年平均增長率為 8.9%[3]。
(3)一次性塑料制品的使用隨著社會經濟的快速發展,人們的生活水平逐步提高,生活方式也由“節儉型”向“消費型”轉變,一次性塑料制品的使用量都在大幅度增加。我國的泡沫餐具的生產和使用量極大,食品包裝、購物買菜的塑料袋使用數量也是驚人的。據調查[4], 全國一次性發泡塑料餐具的消費已達100億只,一次性使用的塑料購物袋消耗要超過萬億只。
2.人們不良的行為習慣城市居民的環保觀念雖比前幾年有所提高,開始關注環境問題,但還沒有落實到具體的行動上,大量使用一次性塑料制品、用后隨手拋棄、亂堆廢舊塑料包裝物的行為隨處可見,這是導致“白色污染”的一個重要原因。
3.垃圾的袋裝化為方便城市生活垃圾的清運,在一些地區提倡垃圾袋裝化。城市居民也習慣于將生活垃圾裝進塑料袋內拋棄,給垃圾的分類、廢塑料的回收利用帶來了極大的困難,加劇了“白色污染”的程度。
三、目前的治理現狀
1.填埋填埋法是我國治理“白色污染”的主要方法。該方法由于簡單易行,勿需繁瑣的操作工藝,是我國處理生活垃圾的一種主要方法。但由于我國垃圾的產量大,并夾雜了大量廢塑料,使其體積龐大,降低了填埋場的處理能力。再加上廢塑料非常穩定,難以被微生物分解利用,可在土壤中200年不降解,造成嚴重的土壤污染。因此,填埋法并不是一種行之有效的處理方法。
2.焚燒焚燒雖然可以銷毀塑料袋并可以獲取一定的熱能,但在焚燒過程中,塑料會產生一些有毒、有害氣體,導致環境的二次污染,危及人類身體健康。同時,建一個垃圾焚燒廠需要較高的投入,對于中國這樣一個發展中國家來說,不適宜大范圍推廣。
3.禁用為了治理“白色污染”,國家經貿委及國務院辦公廳先后相繼出臺了相關“禁白令”。1996年國家頒布的《中華人民共和國固體廢棄物處理法》明確規定對固廢治理實行“減量化、無害化、資源化”三化原則,對地膜、一次性包裝塑料制品的使用也作了有關限制。1999年1月國家經貿委6號令,規定到2000年12月31日,全面禁止使用一次性發泡塑料餐具。國家經濟貿易委員會于2001年4月23日、5月29日連續下發了《關于立即停止生產一次性發泡塑料餐具的緊急通知》、《關于餐飲企業停止使用一次性發泡塑料餐具的通知》。2007年12月31日,國務院辦公廳發出“禁白令”,從2008年6月1日起,在全國范圍內禁止生產、銷售、使用超薄塑料購物袋,在所有超市、商場、集貿市場等商品零售場所一律不得免費提供塑料購物袋。但收效甚微,“白色污染”形勢依舊嚴峻。究其原因,一是塑料的誕生被譽為一場“白色革命”,已滲入到人類社會生活的各個領域,與人們的生活息息相關,給人們的生活、生產帶來了極大的便利。因為使用管理不當帶來污染而禁止使用,這種“因噎廢食”的做法老百姓很難接受,這也是禁白屢禁不止的重要原因。二是國家針對治理“白色污染”的法律法規缺乏強制性的措施,給各有關行政管理部門在監督管理、行政處罰上帶來了一定困難,政府執法不嚴,執法多數是“一陣風”;三是“禁白令”配套措施沒跟上,缺乏一套好的管理方法和切實可行的經濟政策。由此可見,治理“白色污染”,只靠單一的行政命令是很難行得通的。
4.替代在禁止使用一次性塑料制品的同時,人們在尋求其他替代物來減輕“白色污染”。一是提倡使用可降解塑料。在塑料包裝制品的生產過程中加入一定量的添加劑,使塑料包裝物的穩定性下降,較容易在自然環境中降解。與一次性塑料制品相比,由于技術方面的原因,可降解塑料在性能和價格上都沒有優勢,難以被消費者接受;盡管可降解塑料可被微生物降解,但總還是存在一個降解周期,用后如果不重視回收利用,同樣可以造成環境污染。二是提倡以紙代塑。認為廢紙容易被土壤中的微生物分解,可以解決所謂的“潛在危害”,但也會帶來新的環境問題:首先,造紙需要大量的木材,這會給我國并不富裕的森林資源帶來壓力;其次造紙過程中會帶來水污染,并不環保。另外,紙不具防水性,在隔熱、抗拉強度等性能尚無法與塑料相比?!耙约埓堋敝档蒙倘丁?/p>
四、回收利用是治理“白色污染”的根本途徑
廢物具有二重性,棄之不用即為垃圾,污染環境;回收利用即可變為資源,可重新造福于人類。廢塑料是一種資源,清潔的廢舊塑料可以被重復使用,或重新用于造粒、煉油、制漆、作建筑材料等。因此,加強廢塑料的回收利用是治理“白色污染”的關鍵。造成“白色污染”的責任不在塑料本身,而在人類不恰當的行為。對于如何進行廢棄塑料的回收利用,可從以下幾個方面考慮:
1.宣傳教育通過社會、家庭、學校三結合的方式,廣泛利用各種媒體、多種渠道加強對廣大民眾的宣傳教育,提高人們對“白色污染”危害的認識,了解對廢塑料的回收利用在“白色污染”治理中的重大意義。提高全社會的環境保護意識,教育人們養成良好的行為習慣,積極投身到“白色污染”的治理工作中來。
2.實行垃圾分類回收制度,促進廢塑料的回收利用實行垃圾分類回收利用制度是解決垃圾污染,促進生活垃圾資源化、減量化、無害化的有效手段。世界上許多發達國家都實行了有關垃圾分類回收制度。如美國的《資源保護與回收法》,日本的“綠化地球百年行動計劃”,德國、韓國制定了《包裝條例》等,把回收、利用、處置的義務,分解落實到商品及其包裝材料的整個生命周期中各個細微環節,因而具有很強的可操作性。目前,我國還沒有一部關于垃圾分類回收制度的全國性的專門法規。因此,制訂、實行垃圾分類回收利用制度,是有效治理“白色污染”的前提。
3.制訂促進廢塑料回收利用的優惠政策在市場經濟條件下,也不能僅靠行政命令,而要給回收、加工、利用塑料制品的企業以優惠政策,以經濟杠桿調動積極性。建議有關職能部門或地方政府,利用經濟杠桿的作用,調動超市、大賣場以及連鎖店的力量,通過他們的工作,盡可能多地把使用過的廢棄塑料購物袋回收、集中起來,免費或低價提供給從事塑料再生利用的企業,解開塑料購物袋回收利用工作中,長期以來因回收成本高而無法運作的“死結” [5]。 使眾多的集體或個人積極地投入到廢塑料的回收、加工利用中來,徹底根治“白色污染”。
4.加強廢塑料的再生利用的技術研究廢棄塑料經回收后,經過加工處理進行再生利用,制造成各種產品,才算完成了一個循環周期。目前,盡管廢塑料已經有了多種用途,但在回收、分選、處理的技術上還不是很完善,還需要進行深入研究,研制先進的生產加工設備及綜合利用技術,以使廢塑料的再利用達到無害化及有效利用的要求,緩解環境污染。
結語
“白色污染”的治理是一個系統工程,需要全社會的共同關注及社會各界的共同參與,政府在其中起著主導作用,制訂相關法律、法規及優惠政策,引導人們對塑料產品從生產、使用、回收、再利用等進行全程管理,重視回收、再利用環節,“白色污染”是完全可以消除的。
參考文獻:
[1]楊福馨侯林青:楊連登編著.包裝材料的回收利用與城市環境[M].北京:化學工業出版社,2005年2月:210
[2]崔峰:淺談農業面源污染的危害與治理[J].山西水土保持科技,2006,2:8
關鍵詞 現代生物技術 生態環境 環境保護
1 我國生態環境現狀
目前我國由于工業“三廢”污染、農用化肥和農藥的污染以及廢棄塑料和農用地膜的污染,嚴重的影響了我國的生態環境,使得水污染日益加劇,水資源嚴重短缺,全國600多個城市中已有一半城市缺水,農村則有8 000萬人和6 000萬頭牲畜飲水困難;土壤污染嚴重,耕地面積銳減,近10年來每年流失的土壤總量達50億t,土地荒漠化日益加?。簧指采w面積下降,草場退化,每年減少森林面積達2 500萬畝;人們的身體健康受到嚴重威脅,疾病發病率急劇上升。因此,加大環境保護和環境治理力度,加快應用高新技術,如現代生物技術來控制環境污染和保持生態平衡,提高環境質量已成為環保工作者的工作重點。
2 現代生物技術與環境保護
現代生物技術是以DNA分子技術為基礎,包括微生物工程,細胞工程,酶工程,基因工程等一系列生物高新技術的總稱。現代生物技術不僅在農作物改良、醫藥研究、食品工程方面發揮著重要作用,而且也隨著日益突出的環境問題在治理污染、環境生物監測等方面發揮著重要的作用。自20 世紀 80年代以來生物技術作為一種高新技術,已普遍受到世界各國和民間研究機構的高度重視,發展十分迅猛。與傳統方法比較,生物治理方法具有許多優點。
(1)生物技術處理垃圾廢棄物是降解破壞污染物的分子結構,降解的產物以及副產物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人類活動產生的環境污染減輕到最小程度,這樣既做到一勞永逸,不留下長期污染問題,同時也對垃圾廢棄物進行了資源化利用。
(2) 利用發酵工程技術處理污染物質,最終轉化產物大都是無毒無害的穩定物質,如二氧化碳、水、氮氣和甲烷氣體等,常常是一步到位,避免污染物的多次轉移而造成重復污染,因此生物技術是一種既安全又徹底消除污染的手段。
(3)生物技術是以酶促反應為基礎的生物化學過程,而作為生物催化劑的酶是一種活性蛋白質,其反應過程是在常溫常壓和接近中性的條件下進行的,所以大多數生物治理技術可以就地實施,而且不影響其他作業的正常進行,與常常需要高溫高壓的化工過程比較,反應條件大大簡化,具有設備簡單、成本低廉、效果好、過程穩定、操作簡便等優點。
所以,當今生物技術已廣泛應用于環境監測、工業清潔生產、工業廢棄物和城市生活垃圾的處理,有毒有害物質的無害化處理等各個方面。
3 現代生物技術在環境保護中的應用
3.1 污水的生物凈化
污水中的有毒物質的成分十分復雜,包括各種酚類、氰化物、重金屬、有機磷、有機汞、有機酸、醛、醇及蛋白質等等。微生物通過自身的生命活動可以解除污水的毒害作用,從而使污水中的有毒物質轉化為有益的無毒物質,使污水得到凈化。當今固定化酶和固定化細胞技術處理污水就是生物凈化污水的方法之一。固定化酶和固定化細胞技術是酶工程技術。固定化酶又稱水不溶性酶,是通過物理吸附法或化學鍵合法使水溶性酶和固態的不溶性載體相結合,將酶變成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,微生物細胞是一個天然的固定化酶反應器,用制備固定化酶的方法直接將微生物細胞固定,即是可催化一系列生化反應的固定化細胞。運用固定化酶和固定化細胞可以高效處理廢水中的有機污染物、無機金屬毒物等,此方面國內外成功的例子很多,如德國將能降解對硫磷等9種農藥的酶,以共介結合法固定于多孔玻璃及硅珠上,制成酶柱,用于處理對硫磷廢水,去除率達95%以上;近幾年我國在應用固定化細胞技術降解合成洗滌劑中的表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)方面取得較大進展,對于含100mg/L廢水,降解率和酶活性保存率均在90%以上;利用固定化酵母細胞降解含酚廢水也已實際應用于廢水處理。轉貼于
3.2 污染土壤的生物修復
重金屬污染是造成土壤污染的主要污染物。重金屬污染的生物修復是利用生物(主要是微生物、植物)作用,削減、凈化土壤中重金屬或降低重金屬的毒性。其原理是:通過生物作用(如酶促反應)改變重金屬在土壤中的化學形態,使重金屬固定或解毒,降低其在土壤環境中的移動性和生物可利用性,通過生物吸收、代謝達到對重金屬的削減、凈化與固定作用。污染土壤的生物修復過程可以增加土壤有機質的含量,激發微生物的活性,由此可以改善土壤的生態結構,這將有助于土壤的固定,遏制風蝕、水蝕等作用,防止水土流失。
3.3 白色污染的消除
廢棄塑料和農用地膜經久不化解,估計是形成環境污染的重要成分。據估計我國土壤、溝河中塑料垃圾有百萬噸左右。塑料在土壤中殘存會引起農作物減產,若再連續使用而不采取措施,十幾年后不少耕地將顆粒無收,可見數量巨大的塑料垃圾嚴重影響著生態和環境,研究和開發生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技術一方面可以廣泛地分離篩選能夠降解塑料和農膜的優勢微生物、構建高效降解菌,另一方面可以分離克隆降解基因并將該基因導入某一土壤微生物(如:根瘤菌)中,使兩者同時發揮各自的作用,將塑料和農膜迅速降解。同時,還需大力推行可降解塑料和地膜的研發、生產和應用。
有些微生物能產生與塑料類似的高分子化合物即聚酯,這些聚酯是微生物內源性貯藏物質,可以用發酵方法進行生產,由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔點、高彈性、不含有毒物質等優點而在醫學等許多領域有極好的應用前景。為了降低成本、提高產量,人們正在用重組DNA技術對相關的微生物進行改造,此方面目前一個研究熱點是采用微生物發酵法生產聚-β羥基烷酸(PHAs),研究人員正設法構建出自溶性PHAs生產菌種,即將PHAs重組菌進行發酵,在積累大量的PHAs后,加入信號物質,使裂解蛋白產生,細胞壁破壞,PHAs析出,以簡化胞內產物PHAs的提取過程,降低提取成本。
3.4 化學農藥污染的消除
一般情況下,使用的化學殺蟲劑約80%會殘留在土壤中,特別是氯代烴類農藥是最難分解的,經生態系統造成滯留毒害作用。因此多年來人們一直在尋找更為安全有效的辦法,而利用微生物降解農藥已成為消除農藥對環境污染的一個重要方面。能降解農藥的微生物,有的是通過礦化作用將農藥逐漸分解成終產物CO2和H2O,這種降解途徑徹底,一般不會帶來副作用;有的是通過共代謝作用,將農藥轉化為可代謝的中間產物,從而從環境中消除殘留農藥,這種途徑的降解結果比較復雜,有正面效應也有負面效應。為了避免負面效應,就需要用基因工程的方法對已知有降解農藥作用的微生物進行改造,改變其生化反應途徑,以希望獲得最佳的降解、除毒效果。要想徹底消除化學農藥的污染,最好全面推廣生物農藥。
所謂生物農藥是指由生物體產生的具有防止病蟲害和除雜草等功能的一大類物質總稱,它們多是生物體的代謝產物,主要包括微生物殺蟲劑、農用抗生素制劑和微生物除草劑等。其中微生物殺蟲劑得到了最廣泛的研究,主要包括病毒殺蟲劑、細菌殺蟲劑、真菌殺蟲劑、放線菌殺蟲劑等。長期以來并沒有得到廣泛的使用?,F在人們正在利用重組DNA技術克服其缺點來提高殺蟲效果,例如目前病毒殺蟲劑的一個研究熱點是桿狀病毒基因工程的改造,人們正在研究將外源毒蛋白基因如編碼神經毒素的基因克隆到桿狀病毒中以增強桿狀病毒的毒性;將能干擾害蟲正常生活周期的基因如編碼保幼激素酯酶的基因插入到桿狀病毒基因組中,形成重組桿狀病毒并使其表達出相關激素,以破壞害蟲的激素平衡,干擾其正常的代謝和發育從而達到殺死害蟲的目的。
參考文獻
1 孔繁翔. 環境生物學[M]. 北京:高等教育出版社,2000
2 陳堅.
關鍵詞:農業面源污染水體富營養化分類控制
1農業面源污染的概念與特征
農業面源污染主要是指在農業生產活動過程中,由于各種污染物(沉淀物、營養物、農藥、化肥、致病菌等)以低濃度、大范圍緩慢地在土壤圈內運動或從土壤圈向水圈擴散,致使土壤、含水層、湖泊、河流、濱岸、大氣等生態系統遭到污染的現象。
農業面源污染具有形成過程隨機性大、影響因子多、分布范圍廣、潛伏周期長、危害大等特點,且具有潛在性、復雜性和隱蔽性。目前,許多研究已證實了農業面源污染是導致水污染的主要原因之一,影響了全世界陸地面積的30%~50%。面源污染由于沒有固定的污染源,在治理和控制上難度較大。
2我縣農業面源污染類型與現狀
2.1 化肥用量超出安全極限
目前,我國的化肥使用量已位居世界首位,全國年使用量已突破4124萬t,單位播種面積化肥用量高達400 kg·hm2,是世界平均水平的3倍,遠遠超出發達國家為防止水體污染所設置的225 kg·hm2的安全上限值。2009年,太和縣30個鄉鎮施用化肥折純總量為66191t,其中氮肥9144t、磷肥6582t、鉀肥8260t、復合肥42205t,單位施用量573.7kg/ hm2,由于盲目超量施肥,致使化肥利用率低。
化肥面源污染主要表現在: (1)礦質肥料中重金屬含量高于土壤本底。長期大量使用造成部分土壤重金屬含量明顯上升; (2)氮磷鉀比例不協調,氮肥過量,造成肥料當季利用率不高,蔬菜、水果等農產品硝酸鹽含量超標,品質下降; (3)設施栽培田塊超量施用化肥,加之頻繁灌溉,造成土壤次生鹽漬化和地下水污染; (4)大量化肥通過農田徑流流入江河,造成水體富營養化。有關試驗資料顯示,在目前的施肥技術水平下,農田化肥的利用率僅為30%~50%,揮發損失約20%,淋溶損失約10%,反硝化損失約15%,地表徑流沖刷損失約15%,總計損失量60%左右。據調查,在化肥損失量中約有15%通過地表徑流進入水體,造成水質污染。
2.2 農藥用量嚴重超標
目前,全國每年施用農藥防治病蟲害的面積約為1.53億hm2·次,其中90%使用的是高毒、高殘農藥,低毒的生物農藥所占比例僅為2%~3%。太和縣使用農藥按純量計算, 2009年1107 t,單位施用量9.6kg/ hm2,高出國家標準6kg/ hm2,病蟲害綜合防治率70%。農藥的長期大量使用,致使害蟲抗藥性愈來愈強,且大量害蟲天敵被殺滅,破壞了農田生態平衡和生物多樣性,農藥每667 m2平均用量增加,造成農業面源污染。
農藥面源污染主要表現在: (1)在蔬菜、果樹等農作物使用禁用農藥造成農藥殘留超標,夏、秋季發生率較高; (2)施藥器械和方法落后,大部分藥液灑落于土壤表面,形成在土壤中農藥殘留; (3)用后農藥瓶袋棄置于溝渠邊、池塘旁或施藥后雨水沖洗,部分農藥污染水體。
2.3 農膜
太和縣2009年使用農膜584t,其中地膜約234 t,平均使用量為5.1 kg/ hm2。據調查測算,太和縣農膜回收約500t,年殘留量高達84t,殘膜率達14%。部分殘膜進入農田土壤后,分解產生有毒物質污染土壤,改變土壤理化性質,造成耕地理化性狀惡化,通透性變差,阻礙農作物根系吸收水分及根系生長,導致農作物減產。
2.4 畜禽糞便造成水體污染
據農業部門統計,我縣生豬存欄48萬余頭,肉牛存欄4.3萬頭,家禽355萬只,畜禽的排泄物基本上未經無害化處理直接排放到河道或露天堆放,由于大多數沒有得到科學、合理地利用和處理,大量畜禽糞便中的氮磷造成地表水和地下水的嚴重污染。成為當前環境污染的主要因素之一。據調查,養殖一頭牛產生并排放的廢水超過22個人生活產生的廢水,養殖一頭豬產生的污水相當于7個人生活的廢水。
2.5農村生活垃圾污染嚴重
全國因固體廢棄物堆放而被占用和毀壞的農田面積已達13萬hm2以上,加之農村環衛設施的缺失或不完善以及公眾環保意識不強等原因,農村生產、生活污水任意排放,垃圾泛濫成災。據估算,據調查測算,2009年底太和縣農村居民為150多萬人,其中有糞污無害化處理利用設施的不到20萬人,占13%,無糞污無害化處理利用設施的有130多萬人,占87%;農村生活污水、生活垃圾基本無處理外排; 村鎮飲用水衛生合格率、衛生廁所普及率不足15%。生活垃圾嚴重堵塞和污染江河、溝渠、道路、湖泊等,在影響人們生活環境質量的同時,還污染耕地、空氣。
3農業面源污染的危害
3.1 污染水體,危及飲用水安全
當前,我國河流污染由局部發展到整體、由城市發展到農村;地下水污染由點到面,由淺層到深層;湖泊、水庫富營養化加劇。近年來,中央和地方加大了城鄉飲用水安全保障工作的力度,采取了一系列工程和管理措施,解決了一些城鄉居民的飲用水安全問題。但是,飲用水安全形勢仍十分嚴峻,有的城市飲用水水源污染加重,一些農村飲用水存在苦咸或含有高氟、高砷及血吸蟲病原體等問題,對人民群眾身體健康構成嚴重威脅。
3.2 污染土壤,危及糧食與蔬菜安全
土壤污染是指進入土壤中的有害、有害物質超出土壤的自凈能力,導致土壤的物理、化學和生物學性質發生改變,降低農作物的產量和質量,并危害人體健康的現象。土壤污染源十分復雜,污染種類主要可分為兩大類:一是病原體污染。主要由人畜的糞尿、生活污水和垃圾等造成,被病原體污染的土壤能傳播傷寒、痢疾、病毒性肝炎等傳染??;二是有毒物質污染。主要由農田施用過量的農藥和化肥造成。據調查統計,全國被農藥污染的耕地約940 萬hm2。衛生部的調查結果顯示,2004 年第一季度全國葉菜類蔬菜中甲胺磷等高毒高殘禁用農藥超標率仍達10.5%;城市居民餐桌上的食品,90%以上受過直接或間接污染。在2004年中國環境與發展國際合作委員會年會上,中外專家、學者呼吁,中國的農藥與化肥用量已到極限,并已成為水環境污染的“元兇”,已到非治不可的地步。
由于化肥的不合理施用與過量施用,不僅導致肥料的經濟效益降低和嚴重的面源污染,還導致了農產品產量和品質的下降。在一些地方,由于過量施用化肥造成土壤肥力持續下降,農民為維持農田生產能力,更加依賴于增施化肥,“飲鳩止渴”形成惡性循環,導致農田土壤生態環境的嚴重惡化。
4主要防治理對策
要加大對環境污染的專項治理,特別是對重要水體、空氣和土地的面源污染,要有計劃有步驟地進行治理。農業面源污染的防治,應采取“預防為主,防治結合,注重源頭控制”的策略。
4.1加強面源污染的機理研究
面源污染的產生、遷移過程非常復雜。主要由降雨徑流、土壤侵蝕、地表溶質溶出和土壤溶質滲漏 4 個過程組成。國內水污染治理存在的最主要問題是缺乏對點源和面源污染進行分類控制的意識,而產生這一問題的根本原因在于,目前對面源污染的機理研究尚沒有成熟的理論,無法對其形成科學的認識,進而制定科學的防治措施。
4.2 科學合理地施用化肥與農藥
推廣農田最佳養分管理,杜絕氮、磷肥料的過量施用。提倡科學使用農藥,嚴格執行《農藥安全使用標準》(GB4285-89),禁止使用國家明令禁用的農藥。
4.3研究開發易降解的農用薄膜
目前,世界各國都在大力開展可降解塑料的研發工作,其應用前景廣闊。 盡管目前開發的可降解塑料尚未徹底解決日益嚴重的“白色污染”問題,但它仍然是一條緩解矛盾的有效途徑。可降解塑料的出現,不僅擴大了塑料的功能,緩解了人類和環境的關系,而且從合成技術上展示了生物技術的威力和前景,將是21世紀新材料發展的重要領域。
4.4 加強農村環境整治
4.4.1農村固體廢棄物治理
引入城市模式管理農村垃圾,參照城鎮固體廢棄物處理方式,對農戶的固體垃圾實行以自然村莊為單位,集中收集處理。建設垃圾填埋場或垃圾焚燒場,配備專門的衛生保潔員和簡易清運車,將垃圾收集清運到垃圾填埋場或垃圾焚燒場進行無害化處理,使農村垃圾管理無序的狀況得到大大改觀。在垃圾處理中,要結合農村特點,利用科技手段處理農村垃圾,建設垃圾處理與利用集成的新模式,變廢為寶,切實做到農村經濟社會與資源環境協調發展,建設環境優美的社會主義新農村。
4.4.2農村生活污水治理。農村生活污水主要是農戶生活洗漱用水。治理方法以能過污水收集管網進入污水處理池,可集中亦可分戶處理。生活污水處理流程:暗管沉淀池厭氧池兼氧池過濾池緩沖區(濕地、農田等)水渠。
4.4.3養殖業污染源治理。這類污染主要是農戶畜禽養殖和大中型畜禽養殖場以及水產養殖業對環境的污染。①一般農戶人畜禽糞便處理流程:糞便池(禽舍、畜棚、廁所)沼氣池農田。②大中型畜禽養殖場糞便處理流程:畜禽糞便干濕糞分離。
4.4.4水產養殖對水體污染的治理
提高餌料和藥品利用率,減少投餌和用藥量;設置增氧機;通過種植水生植物、撒播光合細菌,吸收降解和轉化水中氮磷和有機污染物;定期清淤,減少魚病進而減少施藥量。
4.4.5種植業污染源治理
種植業污染源主要是指在農業生產過程中過量使用化肥、農藥、農用地膜、作物秸稈等對生態環境和水體的污染。其主要治理措施:①削減農藥使用量,提高農藥利用率。一是通過建立健全農作物病蟲害測報體系,實施達標防治,避免盲目用藥和亂用藥;二是推廣應用高效低毒農藥、生物農藥、植物源農藥,減少劇毒、高毒、高殘留農藥對環境的污染;三是實施病蟲害的綜合防治,擴大物理防治、生物防治等控害措施,推廣“以蟲治蟲”“以菌治蟲”“燈光誘殺蟲”“黃板誘殺蟲”以及使用防蟲網等措施,削減化學合成農藥的使用量。②大力推廣應用有機肥,削減化肥使用量。一是實施測土配方施肥,推廣平衡施肥技術;二是實施化肥深施技術;三是實施增施有機肥措施。③農用殘膜的集中回收再利用。農用殘膜再利用性能較好,只要集中回收,就可進入再利用循環系統。
4.5.6農作物秸稈綜合利用
一是因地制宜搞好秸稈還田,既可直接粉碎還田,也可粉碎堆漚發酵后還田;二是大力推行秸稈過腹還田,在有條件的飼養小區,積極推廣秸稈青貯、氨化、微貯等技術,實行過腹還田;三是利用農作物秸稈大力發展食用菌生產。
一、現狀
1.種植業總體情況
我區耕地總面積744556.78畝,其中旱地201771畝,水田542785.78畝。保護地面積11958.5畝。園地面積9029.7畝,其中果園5351畝,茶園1795.8畝,桑園8.8畝,其他1874.1畝。平地707001.48畝,緩坡地43832畝,陡坡地2753畝。順坡35698.6畝,橫坡10366.4畝。肥料使用量(折純)26104.21t,其中五氧化二磷4466.05t,氮肥21638.16t,通過地表徑流流失的總磷11.68t,總氮285.1t,通過地下淋溶流失的總氮14.68t。農藥使用與流失量:毒死蜱施用量3737.59kg,流失量0.02kg,阿特拉津施用量5159.35kg,流失量為0,2,4-D丁酯施用量32.21kg,流失量為0,丁草胺施用量6859.61kg,流失量為0,乙草胺施用量4328.89kg,流失量1kg,氟蟲腈施用量24.35kg,流失量0.01kg,吡蟲啉施用量903.45kg,流失量0.27kg,其他有機磷類施用量28614.06kg,其他菊酯類施用量174.5kg,其他氨基甲酸酯類1524.74kg,其他類施用量52938.54kg。地膜使用量144.47t,殘留量23.36t。秸稈產生量16.43萬t,丟棄量0.16萬t,田間焚燒量7.07萬t,還田量2.23萬t,堆肥量0.09萬t,用作飼料量0.34萬t,用于燃燒量6.44萬t,其他去向量0.16萬t。
2.畜禽養殖業總體情況
規?;B殖場13個,養殖小區1個,養殖專業戶214戶。生豬年出欄量124200頭、生豬年出欄量22626頭、奶牛年存欄量2275頭、肉牛年存欄量79頭、肉牛年出欄量67頭、蛋雞年存欄量328300只、肉雞年存欄量64700只、肉雞年出欄量797000只。糞便產生量4.27萬t,尿液產生量1.92萬t,總氮產生量356.31t,排放量142.43t,總磷產生量94.04t,排放量21.89t,COD產生量7667.99t,排放量2123.86t,銅產生量1141.34kg,排放量236kg,鋅產生量3303.25kg,排放量757.16kg。
3.水產養殖業總體情況
規?;B殖場2個,養殖專業戶568戶。養殖總面積36122.91畝。飼料總使用量14539.635t,藥物總使用量162.9778t,肥料總使用量14760.693t??偟a生量12.39t,排放量11.61t,總磷產生量4.76t,排放量4.6t,COD產生量163.12t,排放量156.15t,銅產生量110.36kg,排放量106.32kg,鋅產生量57.45kg,排放量55.17kg。
二、存在問題
1.水體污染日益加劇
近年來,由于農村生活水平不斷提高,生活垃圾逐漸增多,農村水環境易受到多種有機物污染,此外,為了追求短期經濟效益,有些種植戶過度使用農藥、化肥等生產要素,有些畜禽養殖場無處理設施或設施不全,產生的污水和糞便直接排入水體,有些水產養殖戶過度使用肥料、飼料和漁藥,這些因素直接造成農村水環境的嚴重污染,而且這些污染物經過淋溶途徑下滲,對地下水造成了不可估量的影響,加之全區農村環境基礎設施建設滯后,絕大多數村莊沒有生活污水集中收集處理系統,無法有效治理水污染,所以部分農村地區供水安全存在隱患。
2.土壤污染不容忽視
以上污染物經淋溶進入土壤,而且種植戶使用的農膜大多數不能完全回收利用,這些不可降解物質極大地污染了土壤。
3.大氣污染時有發生
農作物秸稈有效利用率很低,許多農民仍然習慣將秸稈焚燒,既浪費了寶貴的植物資源,又污染了大氣環境。
三、對策建議
大力支持科技人員和大學畢業生到農技推廣一線工作,開展農業科技培訓,培養新型農民,指導農民科學生產,合理使用農業生產資料,提高農業環保意識,增強污染防治能力。
擴大測土配方施肥實施范圍,實施鼓勵農民增施有機肥、種植綠肥、秸稈還田獎補政策。研制可降解塑料農膜并推廣應用,大力發展高效設施農業,降低農膜使用量并提高農膜回收量。
加大農村污水集中收集處理系統建設力度,確保農業污染水體和農村生活污水能夠得到有效治理,實行循環利用或無害化排放。安排專門資金,實行以獎促治,對現有的農業農村污染源進行治理,還農村一片清凌凌的水藍瑩瑩的天。