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近年来,随着社会经济的发展,塑料生产和消费高速增长,由之产生的废旧塑料也大幅增加,塑料废弃物所造成的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。本论文在对白色污染产生的背景及其污染危害进行阐述的基础上,分别对白色污染治理的两个方面进行了讨论,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,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。通过对白色污染综合治理进展的综述,提出了针对珠江三角洲城市群土壤的白色污染研究的两个空白点,一个是塑料添加剂对该区域的污染情况,另一个是该区域土壤在不同条件下对可降解塑料的降解影响的研究。以期通过对这两个方面的研究,为该区域的白色污染治理打下一定的基础。
本论文以主要的塑料添加剂——邻苯二甲酸酯(PAEs)在珠江三角洲典型城市土壤中的含量为研究对象,对本区域进行较大范围的土壤采样以及对样品的分析数据结果进行了综合比较,结果表明:在珠江三角洲城市中,东莞土壤的PAEs含量最高,各地土壤中的PAEs均值高低顺序依次为东莞>深圳~珠海>中山~惠州;菜园土壤中的平均PAEs含量比果园高37%左右;从珠江三角洲城市菜地和果园的平均PAEs分布来看,东莞和深圳的菜地PAEs含量明显高于果园;珠海、中山和惠州菜地的平均PAEs与果园基本持平。
16种PAEs类化合物在珠江三角洲不同城市的分布的差异非常大,被取样的5个城市中,珠海果园和菜地的土壤的DMP、DIP含量最高,中山果园和菜地的土壤的DnBP最高,东莞果园和菜地的DEP、BMP、HEP、DAP、DHP、BBP、BMPP、DCP、DEHP、DnOP和DnP含量最高,说明不同城市所受到的主要PAEs化合物污染的种类不同;所取样调查的5个城市中,16个PAEs化合物中11个都是东莞的果园和菜地土壤的含量最高,尤其是HEP的含量尤为突出,说明东莞市是研究区域内PAEs污染最为严重的城市,因而对本区域不同城市的PAEs化合物污染的防控与治理要根据土壤中主要的PAEs种类来进行;珠江三角洲土壤中6种优控PAEs的平均含量相对不高;而参照美国土壤中PAEs化合物控制标准,珠三角城市果园和菜地土壤的PAEs主要为DEP和DnBP超标,说明该区域面临DnBP、DEP所带来的对人体的生殖健康造成损害的风险,这两类PAEs化合物应该成为重点的污染控制对象。
本论文通过对该区域广州、东莞和中山农田土壤以及广州垃圾填埋场土壤和广州植物园塘泥不同含水量和pH值变化条件下,对聚乳酸进行了15周的降解实验,以考察该区域不同城市以及不同类型土壤在不同条件下对可降解塑料的降解所产生的一定的影响。结果表明:广州市农田、垃圾填埋场和植物园塘泥三种类型土壤的含水量和pH值变化均会对PLA的降解产生影响。其中,广州塘泥的湿度变化对PLA的降解影响不大;而农田和垃圾填埋场的土壤湿度对PLA的降解有较为明显的影响,特别是PLA在垃圾填埋场土壤保持0.3倍饱和含水量的条件下,降解趋势和降解程度相对最大;PLA在垃圾填埋场土壤中的降解受pH值的影响不大,而农田土壤和塘泥的pH值变化对PLA的降解有较为明显的影响,特别是在农田土壤pH值增加1的条件下,降解趋势相对最大。
广州、东莞和中山农田土壤的含水量和pH值变化也都会对PLA的降解产生影响。其中,东莞和中山农田土壤的湿度变化对PLA降解的影响不大,而广州农田的湿度变化对PLA的降解有较为明显的影响,特别是PLA在广州农田土壤保持0.6倍饱和含水量条件下,降解趋势和程度相对最大;中山农田土壤的pH值变化对PLA降解的影响相对较小,而东莞农田土壤的pH值变化则对PLA降解有较为明显的影响,特别是在东莞农田土壤pH值增加1的条件下降解速度和程度相对最大。
在降解实验的过程中,土壤中的微生物含量呈下降趋势;PLA在15周的降解过程中,并未发生完全的官能团与主链之间的分子键断裂;PLA的分子量降低,分子量分布变宽。经过15周降解后,PLA的表面呈现不同程度的孔洞状,直观表明了不同的降解程度。