導語：如何才能寫好一篇生物降解塑料特點，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：白色污染；回收利用；可降解塑料

中圖分類號：X705文獻標識碼：A

塑料制品的廣泛使用，給人們帶來了很大的方便，但由于人們對廢舊塑料造成的環境污染缺乏足夠的認識，將用過的大量塑料制品廢棄物隨意丟棄，給景觀和環境造成了嚴重危害。常見的塑料制品廢棄物有：聚乙烯（PE）包裝袋、保鮮膜、護套和臺布等；聚苯乙烯（PS）可發性快餐盒和餐具容器、精密儀器、家用電器的發泡包裝套等；聚丙烯（PP）包裝膜及快餐盒；聚氯乙烯（PVC）透明片、熱收縮薄膜及乳膠手套等。由于塑料包裝物大多呈白色，人們形象地比喻為“白色污染”。

一、白色污染的防治

我國目前防治白色污染遵循“以宣傳教育為先導，以強化管理為核心，以回收利用為主要手段，以替代產品為補充措施”的原則。

1、停止使用一次性發泡塑料餐具及超薄塑料袋。“一次性方便，二百年污染”是塑料垃圾的形象寫照。國務院辦公廳的通知，根據《商品零售場所塑料購物袋有償使用管理辦法》，從2008年6月1日起，在全國范圍內禁止生產、銷售、使用厚度小于0.025mm的塑料購物袋，超薄塑料購物袋被列入淘汰類產品目錄，并在所有超市、商場、集貿市場等商品零售場所實行塑料購物袋有償使用制度。我國實施塑料袋收費后，全國塑料袋的使用量有望減少2/3，一次性塑料袋的回收率也將大幅上升。

2、回收利用是當前防治白色污染的主要手段。隨著塑料工業的迅猛發展，廢舊塑料的回收利用作為一項節約能源、保護環境的措施，越來越受到重視。尤其是發達國家，這方面的工作起步早，已經收到了明顯的效益，我們可以借鑒其經驗。

美國是世界塑料生產大國。據統計，到2000年，美國年生產塑料3，400余萬噸，廢舊塑料超過1，600萬噸。早在20世紀六十年代美國就已展開廢舊塑料回收利用的廣泛研究。20世紀末廢舊塑料回收率達35%以上。其中，燃燒廢舊塑料回收能源由八十年代的3%增至18%；廢舊制品的掩埋率從96%下降到37%。美國在燃燒廢舊塑料利用熱能、熱分解提取化工原料等方面進行了大量工作并取得了一些成果。另外，美國各州為解決塑料廢棄物問題，制定了相應的法律、法規。

日本也是塑料生產大國。20世紀八十年代，其年均廢舊塑料排放量占生產量的46%。廢舊塑料的處理已成為日本的嚴重社會問題，而且日本是能源短缺國家，所以對廢舊塑料的回收利用一直保持積極態度。九十年代初，日本回收利用廢舊塑料率為7%，燃燒利用熱能率為35%。日本在混合廢舊塑料的開發應用方面也處于世界領先地位。

意大利是目前歐洲回收利用廢舊塑料工作做得最好的國家。意大利的廢舊塑料約占城市固體廢棄物的4%，其回收率可達28%。意大利還研制出從城市固體垃圾中分離廢舊塑料的機械裝置。意大利對廢舊塑料回收一般是將塑料碎片和紙片一起收集，分離后的廢舊聚乙烯制品經粉碎處理，用磁篩除去鐵等金屬雜質，經清洗、脫水、干燥后，通過螺桿擠出機進行造粒。這種回收料再加入新料，可保證其具有足夠的力學性能，可生產垃圾袋、異型材、中空制品等。

3、塑料制品回收利用的方法

（1）直接再生利用。根據原料不同，有3種直接再生利用的方法：①不需分撿、清洗等預處理，直接破碎后塑化成型。②必須經過清洗、干燥、破碎后造粒或直接塑化成型。③再生前須特別預處理。直接再生制品性能欠佳，一般只做檔次較低的塑料制品。

（2）改性再生利用。是將再生料通過機械共混或化學處理進行改進的技術。如增韌、增強、復合、活化、高聯等，使再生制品的力學性能得到改善和提高，可以作為檔次較高的產品。改性再生利用的工藝路線較復雜，有的需要特定的機械設備。湖南大學的謝朝學等研制的利用泡沫塑料制輕型保溫隔熱建筑材料，取得了良好的效果。

（3）熱分解法。熱分解法就是將高聚塑料廢棄物在高溫條件或低溫催化的條件下分解，使其回到低分子量狀態，從而把長鏈的高聚物轉變成了短鏈的不飽和烴的方法。這樣得到的不飽和烴可以用來重新制造其他產品。此方法可用于處理聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）制品的混雜回收物，但對于那些含氯的塑料制品需分開處理，這種方法可用于反復處理高聚塑料廢棄物。

（4）通過催化裂解制燃料油。將塑料廢棄物收集起來，通過熱裂解得到汽油、柴油等液體燃料。這樣既減輕廢塑料對環境的污染，又節約資源，變廢為寶。現在這一方面的技術日臻完善，已產生了好多專利技術。冀星等總結了廢塑料油化技術的應用現狀與前景。四川大學化學系李曉祥、石炎福、余華瑞等通過試驗表明：混合廢塑料經過催化裂解制得的90#汽油和0#柴油的質量均達到國家標準。

（5）焚燒回收熱能。對于難以分撿的混雜型廢舊塑料，將其作為燃料焚燒具有明顯優點：不需繁雜的預處理，也不需與生活垃圾分離，而且其生熱值與相同種類的燃料油相當。殘渣較少，密度較大，易于填埋處理。據統計，PE的燃燒熱為46.63GJ/kg，PP的燃燒熱為43.95GJ/kg，PVC的燃燒熱為18.06GJ/kg。可見，PE、PP、PVC的燃燒熱非常大。因此，可利用焚燒法來處理并充分利用其釋放出的熱量。但是，我們必須考慮一些持久性有機環境污染物的生成，以及這些燃燒產物對人類和生態環境的潛在危害。如，聚氯乙烯（PVC）燃燒產生HCl、聚丙烯腈（PAN）燃燒產生HCN、聚氨酯燃燒時會產生氰化物等，因此必須在焚燒爐上安裝污染氣體的吸收裝置，以實現整個流程的綠色化。

二、可降解塑料的性能、應用及前景

可降解塑料作為一種治理白色污染的全新技術途徑，經過多年研究開發，已取得令人滿意的進展。目前，主要的可降解塑料分為光降解塑料、生物降解塑料，以及光－生物雙降解塑料三大類。光降解和光－生物降解塑料制品雖加工簡單、成本低廉，但控制降解難度較大，不宜進入垃圾填埋系統。完全生物降解塑料降解性能較理想，但其加工難度較大，工藝配方以及邊角料的回收利用等技術問題還有待進一步提高和完善，生產成本較高，價格昂貴并且用后需要全面地堆肥處理。

1、光降解塑料和光―生物降解塑料。光降解塑料就是靠吸收太陽光引起光化學反應而分解的塑料。光降解塑料的制備方法大致有兩種：一是在高分子材料中添加光敏感劑，敏感劑吸收光能后所產生的自由基促使高分子材料發生氧化作用，達到裂化的目的。二是利用共聚方式，將適當的光敏感劑倒入高分子結構內賦予材料光降解的特性。常用的光降解劑有：金屬鹽類、二茂鐵衍生物類、羧酸鹽類、烷基硫代氨基甲酸鐵類等。塑料制成的地膜有三個特點：①使用后，在陽光照射下可自行光分解，分解后的小殘體可被土壤中的微生物繼續分解。②使用壽命可以控制。③節省了回收地膜的費用，且解決了殘膜對土壤和環境的污染。

光降解塑料的降解速度取決于日照的時間和強度，且降解后在被微生物分解前碎片易形成二次污染。光降解技術與生物降解技術結合：一是可以克服淀粉基塑料在非生物環境中難降解的問題；二是可以利用光敏體系的復合配比、用量來實現降解時間人為控制的目的。因此，目前工業化較多的是光降解技術與生物降解技術結合的雙降解淀粉塑料。在一次性使用地膜中可采用食用淀粉或無機礦物質填充的可控光－生物降解塑料的全面降解技術進行實用性研究。我國可覆蓋地膜的面積為5億多畝，用量高達40萬噸，使用價格低廉的光－生物降解塑料地膜較適宜。對于厚度0.005mm～0.015mm的降解地膜也可采用塑料單純光氧降解技術，但一定要做到時控降解。這對解決廢棄地膜污染農田的問題，造福子孫后代，具有深遠意義。

2、生物降解塑料。生物降解塑料是指一類由自然界存在的微生物如細菌、霉菌（真菌）和藻類的作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料是一種具有優良的使用性能、廢棄后可被環境微生物完全分解、最終無機化而成為自然界中碳素循環的一個組成部分的高分子材料。“紙”是一種典型的生物降解材料，而“合成塑料”則是典型的高分子材料。因此，生物降解塑料是兼有“紙”和“合成塑料”這兩種材料性質的高分子材料。生物降解塑料可分為完全生物降解塑料和破壞性生物降解塑料兩種。破壞性生物降解塑料主要包括淀粉改性（或填充）聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）等。完全生物降解塑料主要是由天然高分子（如淀粉、纖維素、甲殼質）或農副產品經微生物發酵或合成具有生物降解性的高分子材料，如熱塑性淀粉塑料、脂肪族聚酯、聚乳酸、淀粉/聚乙烯醇等均屬這類塑料。

盡管生物降解塑料的研發取得了長足的發展，但推廣異常困難。一是因為可降解塑料袋承重能力低，不能滿足顧客多裝東西和反復使用的要求。二是可降解塑料袋色澤暗淡發黃，透明度低，給人一種不潔和難看之感，用起來不放心。三是價格偏高，成本難以接受。

3、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，但它的發展前景十分光明，主要表現在以下幾個方面：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，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。

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關鍵詞：聚丁二酸丁二醇酯（PBS）；制備技術；應用前景；生物降解性；石油基產品 文獻標識碼：A

中圖分類號：TQ323 文章編號：1009-2374（2015）15-0048-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.15.024

1 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）綜述

1.1 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）定義

聚丁二酸丁二醇酯（PBS）作為一種新型塑料材料，結構是丁二酸與丁二醇經常復分解反應后形成的酯，分子式為：HO-[CO-（CH2）2-CO-O-（CH2）4-O]n-H，

具有生物降解性優異、用途廣泛等特點，常用于塑料包裝、食用餐具、農用薄膜、醫用高分子材料等領域。與其他降解型塑料相比，PBS的成本低、性能良好，能非常好地與其他不同材料進行有效聚合，因此其工業應用前景非常廣闊，具有很好的市場與經濟價值。

研究表明，聚丁二酸丁二醇酯（PBS）以二元酸以及二元醇等化學物質為主要原料，通過一系列化學反應而合成。經過多年的科學實驗與工業聲場，PBS的加工性能已經比較成熟，可在絕大多數塑料設備上開展任何形式、任何類型加工。此外，PBS也可以與碳酸鈣、淀粉等廉價填料共混，以此來以降低生產質保成本。

1.2 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的性能

研究表明，聚丁二酸丁二醇酯（PBS）塑料除了具有普通塑料的性能外，同時還具有透明性好、光澤度強以及印刷性能好等多種特點，是目前被公認為最有前景的綠色環保型高分子材料。具體來說，聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的性能主要表現在以下四個方面：

1.2.1 良好的加工性。工業研究與應用顯示，聚丁二酸丁二醇酯（PBS）具有良好的加工性能，加工溫度比較高，一般在150℃～200℃之間。可在多種常用的塑料加工設備上開展注塑、擠出以及吹塑等各類成型加工，是學術界與工業加工行業公認的加工性能最好的材料。此外，該型材料還可以與碳酸鈣、淀粉等其他物質進行混合，降低生產、使用成本。

1.2.2 良好的耐熱性。聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的耐熱性也非常優異，多年的實驗與工業研究表明，聚丁二酸丁二醇酯在各類塑料中的耐熱性能最出色，能非常好地滿足工業對塑料用品耐熱性的需求，從而廣泛應用于冷熱飲包裝和餐盒等塑料材料。

1.2.3 低降解性與化學性能穩定性。降解是與形成相反的化學反應，是指大分子化合物經化學反應回歸到小分子化學的過程。化學穩定性是指材料對來自外在因素腐蝕的抵抗能力。聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的化學穩定性非常好，只有在化肥、土壤、水以及其他外在因素的環境下，緩慢的被微生物和動植物體內的催化酶分解，最終分解成二氧化碳和水。

1.2.4 良好的力學性能。與其他多種塑料相比，PBS具有更為優異的力學性，具有各類通用樹脂的力學性能。

1.3 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的應用

由于聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的上述性能，使它具有非常廣的應用范圍。

1.3.1 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）廣泛應用于包裝領域，主要有包裝垃圾袋、食品袋、各種冷熱飲瓶子、農用薄膜、種植器具與植被網等。

1.3.2 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）廣泛用于各類日化用品。一般來說，日化用品對塑料制品的機械強度的要求比較嚴格，所以需要在PBS中添加滑石粉、碳酸鈣等，滿足日化用品的使用需求。

1.3.3 由于聚丁二酸丁二醇酯（PBS）具有生物相容性與可降解性等特點，從而廣泛應用于醫療行業，如用于人造軟骨、手術縫合線、手術支架等醫用設備。

2 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）應用的合成工藝

化學合成法在聚丁二酸丁二醇酯（PBS）合成中的應用最廣泛，主要有溶液縮聚法、熔融縮聚法、擴鏈法、酯交換聚合法等。此外，聚丁二酸丁二醇酯（PBS）也可采用生物發酵法進行合成，但其成本較高，應用范圍不廣。

2.1 溶液聚合法

溶液聚合法的具體原理如下：在一定溫度與催化劑條件下，使丁二酸與丁二醇發生化學反應，完成二者的酯化反應，在反應過程中使用不同的溶劑，減少反應生成的水分，然后在高溫條件下發生縮聚反應。

一般來說，如果不能及時分離溶液聚合反映產生的水分，將會給PBS的聚合反應帶來不利影響。因此，有學者對溶液縮聚法進行了提升與改進，以十氫萘為溶劑，以二元酸和二元醇為原料，在合適的溫度與催化加條件下發生聚合反應，并用油水分離器取代傳統水分離方法。該種方法適用于工業對塑料的大規模生產。

2.2 熔融縮聚法

熔融縮聚法將合成PBS的過程分成酯化階段和縮聚階段兩部分。具體步驟為：在較低的溫度條件下，以丁二酸和丁二醇為化學反應原料，進行熔融酯化反應，然后在真空、高溫條件下完成縮聚反應。

該方法對催化劑的要求比較高，催化劑能直接影響PBS分子量的大小。學者在35℃與31.99kPa的條件下，以三氟甲烷磺酸鈧和三氟甲基磺酰亞胺為催化劑完成聚合反應，取得了較好的效果。

但是，通過傳統合成工藝聚合得到的PBS分子量相對較低，限制了PBS的合成效果與應用范圍。因此，學者又進一步創新和改進了PBS的合成工藝，將縮聚反應分為預縮聚和真空縮聚兩步，從而進一步提高了PBS聚合的效果與效率。

2.3 擴鏈法

擴鏈劑是一種分子量相對較低的雙官能團化合物，易同高分子聚合物鏈的末端基團發生化學反應，可增加聚合物的相對分子量，進一步加快聚合反應。

使用擴鏈劑后的擴鏈法可使聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的力學性能大幅提高，研究結果顯示使用擴鏈法后的PBS的力學性能有所善、特性黏度有所增強、生物降解性也有所改善。

此外，使用擴鏈劑后的擴鏈法還可提高PBS的分子量，研究表明：采用該法后的PBS的分子量成倍增加，熱穩定性也有所提高，但該擴鏈反應法所需的時間較長，反應條件也較為苛刻，因而使用范圍較小。

2.4 酯交換法

在高溫、高真空以及催化劑的作用下，使等量的二元醇和二元酸二甲酯進行酯交換，完成聚合反映，從而得到聚丁二酸丁二醇酯（PBS）。由于酯交換法中未使用溶劑，而且參加反應的二元醇可通過水溶劑或加熱等簡單操作除去，最終得到的PBS雜質含量較低。

3 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的改進

為進一步提高聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的性能，許多學者開展了大量的針對PBS的改進性分析與研究，在不斷提高PBS各類常用性能與特點的同時，也有效地提高了生物相容性和生物降解性特性，具體改進方法分為共聚改進方法和共混改進方法兩種。

在實施共聚改進方法時，把芳香族類聚酯添加到PBS制備之中，能明顯提高其既有的物理性能與力學性能。研究表明，將芳香基團連接在PBS側鏈上，能使PBS的斷裂明顯伸長、撕裂度明顯降低、生物降解性明顯加強。把脂肪族組分添加到PBS的制備過程中，可有效改善PBS的脆性，提高其生物降解性等。

4 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的應用及產業化發展

PBS是降解能力非常強的化學聚合物，在自然條件下，可完成分解，且其分解產物是對自然環境沒任何污染與破壞的水和二氧化碳。因此，大力發展與推廣PBS及其相關產業，是有效降低塑料產量、環減環境污染的重要途徑之一。

4.1 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的應用

以PBS作為主要的原料，可制造出化學性能與物理性能都非常優良的復合纖維。此外，將帶有金屬離子的陶瓷材料與PBS纖維混合，能制造出抗菌性能非常好的纖維材料。研究還表明PBS在人體內部的適應性非常好，在人體內可以被完全分解和吸收，且幾乎不產生副作用。因此，PBS也廣泛應用于醫療手術縫合線等。

4.2 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的產業化發展

近年來，歐美發達國家越來越重視PBS可降解塑料的研究與應用，投入大量的人力與物力，加大研發力度，從而明顯加快了產業化發展的步伐。研究表明，生物降解性塑料的需求呈幾何指數增長率，預計歐洲2015年消費量將超過100萬噸。

20世紀末，日本的高科技公司以異氰酸酯為擴鏈劑，對傳統縮聚合成得到、分子量相對較低的PBS開展改進，成功實現了相對分子量為200000的PBS聚合，極大地擴展了PBS的應用范圍、加快了市場化應用步伐。

在國內，中科院下屬的研究所自主研發了特種納米微孔載體材料復合高效催化體系，實現了對相對分子質量超過200000的PBS的聚合合成，并與相關公司簽署協議，合資組建分子材料公司，建設世界最大規模的PBS生產線，成功實現其產業化發展，這標志著中國生物降解塑料產業開始大規模產業化的新紀元。此外，由于PBS具有優異的性能，中科院在常用塑料加工設備上對PBS及其相關產品開展再加工與再成型研究，從而制備出加工性能更加優異、工業用途更加廣泛的PBS材料，且該材料對設備和工藝的要求進一步降低。

PBS生物降解性聚酯作為塑料家族的品種之一，因其良好的性能特征與低污染性，正以很快的速度實現產業化、規模化發展。目前已經進入實用推廣階段，隨著社會對環境污染的日益關注以及對降解塑料的不斷需求量，其產業規模必定將進一步擴大。與此同時，發酵法生產丁二酸已實現商業化發展，技術也已成熟，為大規模生產與發展PBS提供來源保障，使PBS變成真正的綠色塑料，且其成本也將進一步降低，產品的應用領域還會不斷擴大。

5 結語

目前，雖然PBS作為一類新型的生物降解材料，且國內外學術界與工業領域對其的研究與應用逐漸增加，但其在很多領域的研究存在局限與不足。不同學者的觀點仍存在一定的分歧。本文認為，隨著理論研究與實踐應用的進一步深入與成熟，PBS的綜合性能將會不斷提高、成本與價格也將不斷降低，并逐漸取代傳統塑料，進一步降低對環境的污染與危害，從而真正實現可持續發展。

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關鍵詞：可降解材料；光降解材料；生物降解材料

中圖分類號：TQ464 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）07-0210-02

由于傳統塑料材料的機械強度與韌性優良，傳統塑料材料被廣泛應用于包裝材料，但是對石油基材料的過度使用，導致一次性消耗的自然資源過多，這使環境惡化。處理石油基包裝材料的主要方法――填埋、焚燒造成了對居民的困擾。隨著人們環保意識的不斷加強，可降解材料應運而生，針對資源短缺、環境污染的問題，可降解材料的特點是原料綠色無污染，降解之后的產物對環境影響污染較小，甚至無污染。

1 可降解材料的概述

可降解材料是在生產過程中加入添加劑，使其本身在一定時間內能維持普通塑料的正常功能，超過一定時間或被廢棄后，在光或微生物或其他因素的作用下，進行自身降解而后消失的材料。可降解材料可以減少一次性的難降解塑料在焚燒時對環境造成的危害，緩解填埋一次性難降解材料造成的人地矛盾。可降解材料從降解方式進行分類，可以分為光降解材料、生物降解材料以及其他降解材料。

1.1 光降解材料

光降解材料是一類添加光敏劑或引入特殊鍵的光敏基團，在太陽光的參與下，自身能進行對自身結構進行破壞的材料。

一類光降解材料的作用原理是聚合物在吸收太陽光后，光增敏基團被激活，使聚合物產生有雙鍵等易于被降解的雜質，進一步發生氧化反應，最后降解為二氧化碳和水。例如：將一氧化碳為光敏單體與烯烴類單體聚合得到的如含有羰基結構的聚乙烯、聚氯乙烯等的光降解聚合物與同類樹脂混合，可得到一種光降解材料；另一類光降解材料的原理是聚合物在生產時加入少量光敏劑，光敏劑在光照的條件下，促使聚合物產生自由基，加快自身的降解速率。光敏劑具有在光降解材料使用期內抗氧化的作用且能幫助維持光降解材料的正常使用，但在光降解材料使用期過后，又能促進其吸收光能進行自我分解的雙重作用。含有光敏劑的光降解材料可分為含有過度的金屬化合物如金屬氧化物、有機金屬化合物等的光降解材料和含有如蒽醌、嵌二萘等具有敏化烯烴塑料的多環芳香族碳氫化合物的光降解材料。

影響光降解的因素有聚合物結構（如含有羰基等）、光敏劑的添加、光波長、大氣條件。光降解材料的缺陷有：第一，光降解的引發劑大多是對人體有害，因此不能應用于食品級，醫療級塑料；第二，大部分光降解材料不能被完全降解，這可能使其對環境的危害更大，第三，光降解材料應用范圍較狹窄（地域狹窄），但可大面積應用于農田。

1.2 生物降解材料

由于光降解材料的局限，以及廣泛的生物來源，目前的研究熱點更多地放在生物降解材料上，相對于光降解材料，生物降解材料的原料來源更加綠色，降解的產物對環境的污染性也更加小。生物可降解材料是一類在酶或微生物的作用下，使維持自身結構的分子鏈逐漸斷裂，形成對環境無害的小分子化合物的材料。

生物降解的方式有生物的物理、化學作用和酶的直接作用。根據來源的不同可以分為微生物降解型的生物材料、合成高分子型的生物降解材料、天然高分子型的生物降解材料。微生物降解材料是以有機物為碳源，微生物進行發酵轉化為高分子聚酯，利用這種高分子聚酯制作為塑料的材料。合成高分子型的生物降解材料是利用化學方法合成在自然界中與原本存在的利于降解的高分子化合物。天然高分子型的生物降解材料是在合成時以淀粉、纖維素、木質素等多糖化合物為原料，在必要的條件下加入生物降解添加劑或經氧化、改性而加工制成的塑料。其中，淀粉基構成的可降解材料和PLA構成的可降解材料是當今研究的熱點，PHB作為可降解材料也有較為廣泛的應用。

淀粉通過植物光合作用而形成的，易得，降解后仍以二氧化碳和水的形式回歸到生態環境中，是完全無污染的非常優良的生物降解材料。針對淀粉作為原料來源的淀粉基塑料是目前可降解材料領域研究的一大熱點。淀粉基塑料研究的階段主要有三個：第一階段是少量淀粉加入到傳統塑料中來達到可降解的目的；第二階段是增加淀粉含量和淀粉與其中組分的連接；第三階段是將淀粉經過處理，形成完全由淀粉組成的塑料。對淀粉進行改性，使其能夠進行生物降解或能溶于水是研究的熱點話題，如PVA與淀粉的混合物的研發。淀粉基塑料還有需降低成本、提高機械強度，以及提高給降解材料的降解周期控制等研究空間存在。目前研究最為成功的是將淀粉和高分子材料進行共混得到性能良好的可降解材料。

PLA（聚乳酸）是多糖經過降解發酵制得、純化、聚合而成的環境友好型樹脂。PLA是由乳酸分子在一定條件下脫水縮合而成。PLA在土壤掩埋條件下，在溫度、氧氣、弱堿性的共同作用下，6～12個月降解為乳酸，最終經微生物代謝，形成二氧化碳和水。PLA因其優良的生物相容性和機械強度，被廣泛應用于新興功能型醫用高分子材料如醫用手術縫合線、骨科用固定材料等。

PHB（聚β-羥基丁酸酯）是細菌體內碳源和能源的以顆粒狀儲存的酯類積累物。PHB對氣體有阻擋性，能用于未添加抗氧化劑的食品的包裝袋；PHB有良好的生物相容性，可用于手術縫合線、骨折固定材料；因PHB能夠降解，可用于與農藥或貴重藥品的包埋處理。因為PHB用細菌發酵法進行生產，所以PHB的生產重點放在基因工程等技術。針對其易結晶、較脆、降解速度較慢的缺點，如何通過物理或化學的方法改善PHB的性能成為研究的重點對象。

1.3 其他降解材料

PVA（聚乙烯醇）因具有可控性――控制其醇解度和聚合度來把握PVA的溶解時間，成膜性、物理強度好――完全可以滿足制做塑料的條件、毒性低、可達到100%降解、降解產物對環境無危害等優點，成為能夠替代當今塑料的重點材料。PVA的原材料，PVA樹脂分子鏈上的醋酸乙烯酯基體積較大，該基團的存在使得分子鏈上的羥基之間不易形成氫鍵，也一定程度上阻止了大分子之間的相互靠近，而PVA分子鏈上的羥基能和水分子之間形成氫鍵，這使PVA具有良好的水溶性，優異的水溶性有利于材料的降解。但是，單一的PVA材料機械強度難以滿足使用要求。目前，淀粉/PVA共混體系能夠滿足塑料的正常使用，但是隨著時間的加長，其力學性能下降得很快，說明其基本能滿足可降解材料的條件。若要提高淀粉/PVA的耐水性，則可對淀粉/PVA共混體系進行甲基化改性、交聯處理、加入納米二氧化硅或加入檸檬酸和石油砂。但是PVA的生產工藝主要為流延法――首先將原料組分配好，后和水流延涂布到不銹鋼輥上，再進行刮、剝離、收卷等工藝，因此，存在效率低和費用大的缺陷。PVA還需解決如何使高溫水溶膜遇低溫水完全不溶以及均勻及透明等問題。

光/生物雙降解是一類加入一定量的光敏劑、促氧化劑等的在光和生物的共同作用下進行降解的聚烯烴材料。第一，有研究表明，生物降解以光降解為基礎，對此，因其現已用于地膜、餐盒，這表現出了這種兼具兩種降解方式的的技術先進性和實效性；第二，光/生物雙降解材料降解較快，約60天能被完全降解。

2 發展前景及展望

大部分的可降解材料存在機械強度較小和韌性較弱以及降解的控制性較弱的缺c，因此，第一，可以多開發復合型可降解塑料，避免了單一原料造成的力學性能缺陷著重點放在開發應用范圍廣，原料易得、價格低廉的產品；第二，簡化生產工藝擴大生產來促進可降解材料為我們實際生活所用。

3 結語

隨著人們環保意識的增強和科技的飛速發展，可降解材料逐步取代石油基材料是必然趨勢，如何充分發揮可降解材料的融傳統包裝材料的功能和特性和可降解，回歸大自然的優點，成為各國研發的重點。

參考文獻

[1]汪秀麗，張玉榮，王玉忠.淀粉基高分子材料的研究進展[J].高分子學報，2011（1）：24-37.

篇4

【關鍵詞】生物可降解膜袋 環保 推廣 困境

中國十八屆三中全會中提出建設生態文明，必須建立系統完整的生態文明制度體系，用制度保護生態環境。要健全自然資源資產產權制度和用途管制制度，劃定生態保護紅線，實行資源有償使用制度和生態補償制度，改革生態環境保護管理體制。

但是在現實生活中，大量的商鋪店面卻依舊使用不可降解的塑料袋，沒有為了環保，承擔自己的社會責任，使得作為為環保出一份力的生物膜帶無人問津，生物膜帶推廣困難重重。

一、生物可降解膜袋存在困境的原因

（一）產品造價較高

在當今社會，雖說人民生活水平日益上升。但是，傳統的節儉關鍵依舊深入人心。作為為環保出一份力的生物可降解膜帶其最低成本的達0.13元/個。相比較其他塑料袋，其個體成本雖說相差不大。但膜帶作為日常需求用品，其日使用量依舊巨大。導致了大量的商家雖然知曉應該為環保獻出一份力量。但是，在個體生存和既得利益條件的驅使下，依舊選擇價格更實惠的塑料袋，放棄成本較大的生物膜袋。

（二）產品特色過少

生物膜袋雖有“生物”二字，但其特色較少，沒有突出的特點，讓人們無法從外觀上就分辨出其為可降解膜袋。失去了外觀可辨別性，大家的關注點自然就變成了生物可降解膜袋是否真的可降解。從而沒有給生物可降解膜袋一個可以滋生的土壤。

（三）市場不正當競爭加劇

當今社會，市場經濟體制的條件下，各個店家紛紛打起了價格戰，為了可以讓消費者多進商店進行購物，紛紛出奇招，怪招，紛紛送禮。其中免費給予的塑料袋變成了大家手中的方便之物。且個體經營戶占主體的情況下，往往為了節約成本，不使用生物可降解膜帶。也就壓縮了生物可降解膜袋生存的空間。導致了生物可降解膜袋推廣難的局面。

（四）宣傳力度不夠

雖然環保已經成為了大家的口頭禪。但是，生物可降解膜袋的普及面卻遠遠沒有環保的普及面廣。大多數消費者或群眾，往往只是聽說過生物可降解膜袋，卻沒有去了解，沒有去實際使用過。所以，宣傳力度不夠，導致了消費者對于產品的不信任，從而抑制了生物可降解膜袋的推廣程度。

二、生物可降解膜袋突破困境的方法

（一）增加產品內涵

增加生物可降解膜袋的內涵，如“環保DIY”，使得生物可降解膜袋更加具有特色，使得消費者能夠一眼就辨別的出產品便是生物可降解膜袋。從而使得商戶對于生物可降解膜袋對于自身沒有帶來利益的問題得到一部分緩解。

（二）權威機構給予身份證明

從調查中發現，大量的消費者還是對生物可降解膜袋的可信度打了一個大大的問號，基于這一點，權威機構應該在確定其可降解的情況下盡快頒發證明，減小生物可降解膜袋的阻力，最大限度的消除消費者的不確定心理。

（三）強制法令支持環保

政府或者相關機構應該加強環境立法，從法律的基礎上解除不利于環保事業發展的土壤滋生。讓小型企業或者是個體戶看到政府支持環保事業的決心和力量。從而擴大了生物可降解膜袋的生存空間。使得生物可降解膜袋可以真正做到“飛入尋常百姓家”。

（四）大型商家起表率作用

在個體經營遍地開花且因為經營者觀念和利己思想還在不斷阻礙環保事業發展的基礎上，大型商場或者企業應該主動承擔社會責任，積極為環保事業貢獻自己的一份力量。帶頭使用生物可降解膜袋，并且做好一系列的公共關系活動，在提升自身企業形象的基礎上，還可以使個體戶或者小型企業看到大企業的表率性和其使用生物可降解膜袋之后所產生的效果。從而刺激一部分小型企業或者個體商戶使用生物可降解膜袋，逐步的以點到面，從而擴大生物可降解膜袋的影響力。

參考文獻

[1]邱威揚，邱賢華，王飛鋪.淀粉塑料可降解塑料研究與應用[M].北京：化學工業出版社，2003.1-5.

[2]汪如郎.塑料短期震蕩為主長期上漲趨勢不變[J].富池研究，2010，（9）：25.

篇5

關鍵詞：高分子材料；可降解；生物

中圖分類號：tq464 文獻標識碼:a

我國目前的高分子材料生產和使用已躍居世界前列，每年產生幾百萬噸廢舊物。如此多的高聚物迫切需要進行生物可降解，以盡量減少對人類及環境的污染。生物可降解材料，是指在自然界微生物，如細菌、霉菌及藻類作用下，可完全降解為低分子的材料。這類材料儲存方便，只要保持干燥，不需避光，應用范圍廣，可用于地膜、包裝袋、醫藥等領域。生物可降解的機理大致有以下3 種方式： 生物的細胞增長使物質發生機械性破壞； 微生物對聚合物作用產生新的物質；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。按照上述機理，現將目前研究的幾種主要的可生物可降解的高分子材料介紹如下。

1生物可降解高分子材料概念及降解機理

生物可降解高分子材料是指在一定的時間和一定的條件下，能被微生物或其分泌物在酶或化學分解作用下發生降解的高分子材料。

生物可降解的機理大致有以下3種方式：生物的細胞增長使物質發生機械性破壞；微生物對聚合物作用產生新的物質；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。一般認為，高分子材料的生物可降解是經過兩個過程進行的。首先，微生物向體外分泌水解酶和材料表面結合，通過水解切斷高分子鏈，生成分子量小于500的小分子量的化合物；然后，降解的生成物被微生物攝入人體內，經過種種的代謝路線，合成為微生物體物或轉化為微生物活動的能量，最終都轉化為水和二氧化碳。

因此，生物可降解并非單一機理，而是一個復雜的生物物理、生物化學協同作用，相互促進的物理化學過程。到目前為止，有關生物可降解的機理尚未完全闡述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在機體內的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關外，還與材料溫度、酶、ph值、微生物等外部環境有關。

2生物可降解高分子材料的類型

按來源，生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類，有醫用和非醫用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。

2.1微生物生產型

通過微生物合成的高分子物質。這類高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染環境的生物可降解塑料。如英國ici 公司生產的“biopol”產品。

2.2合成高分子型

脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點低，強度及耐熱性差，無法應用。芳香族聚酯(pet) 和聚酰胺的熔點較高，強度好，是應用價值很高的工程塑料，但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺) 制成一定結構的共聚物，這種共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。

2.3天然高分子型

自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質素等均屬可降解天然高分子，這些高分子可被微生物完全降解，但因纖維素等存在物理性能上的不足，由其單獨制成的薄膜的耐水性、強度均達不到要求，因此，它大多與其它高分子，如由甲殼質制得的脫乙酰基多糖等共混制得。

2.4摻合型

在沒有生物可降解的高分子材料中，摻混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得產品具有相當程度的生物可降解性，這就制成了摻合型生物可降解高分子材料，但這種材料不能完全生物可降解。

3生物可降解高分子材料的開發

3.1生物可降解高分子材料開發的傳統方法

傳統開發生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化學合成法和微生物發酵法等。

3.1.1天然高分子的改造法

通過化學修飾和共混等方法，對自然界中存在大量的多糖類高分子，如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足，但一般不易成型加工，而且產量小，限制了它們的應用。

3.1.2化學合成法

模擬天然高分子的化學結構，從簡單的小分子出發制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，這些高分子化合物結構單元中含有易被生物可降解的化學結構或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段。化學合成法反應條件苛刻，副產品多，工藝復雜，成本較高。

3.1.3微生物發酵法

許多生物能以某些有機物為碳源，通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發酵法合成產物的分離有一定困難，且仍有一些副產品。

3.2生物可降解高分子材料開發的新方法——酶促合成

用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶學的發展，酶在有機介質中表現出了與其在水溶液中不同的性質，并擁有了催化一些特殊反應的能力，從而顯示出了許多水相中所沒有的特點。

3.3酶促合成法與化學合成法結合使用

酶促合成法具有高的位置及立體選擇性，而化學聚合則能有效的提高聚合物的分子量，因此，為了提高聚合效率，許多研究者已開始用酶促法與化學法聯合使用來合成生物可降解高分子材料。

4生物可降解高分子材料的應用

目前生物可降解高分子材料主要有兩方面的用途：（1）利用其生物可降解性，解決環境污染問題，以保證人類生存環境的可持續發展。通常，對高聚物材料的處理主要有填埋、焚燒和再回收利用等3種方法，但這幾種方法都有其弊端。（2）利用其可降解性，用作生物醫用材料。目前，我國一年約生產3000 多億片片劑與控釋膠囊劑，其中70%以上是上了包衣的表皮，其中包衣片中有80%以上是傳統的糖衣片，而國際上發達國家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片，因此，我國的片劑制造水平與國際先進水平有很大的差距。國外片劑和薄膜衣片多采用羥丙基甲纖維素，羥丙纖維素、丙烯酸樹脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纖維素、鄰苯二甲酸醋酸纖維素、羥甲基纖維素鈉、微晶纖維素、羥甲基淀粉鈉等。

參考文獻

[1]侯紅江,陳復生,程小麗,辛穎.可生物降解材料降解性的研究進展[j].塑料科技,2009,(03):89-93.

[2]翟美玉,彭茜.生物可降解高分子材料[j].化學與粘合,2008,(05).

篇6

【關鍵詞】白色污染；危害；防治；宣傳

0.引言

隨著經濟的發展，城市化進程的加快，以及人民生活水平的提高，城市垃圾產量急速增加。近幾年來，塑料制品作為一種新型材料，具有質輕、防水、耐用等優點，在全世界被廣泛應用，且呈逐年增長趨勢。不可否認，塑料方便袋的出現，在一定程度上給人們的生活帶來了便利，但隨著塑料制品消耗量大幅提高，城市垃圾中塑料成分也成倍增加。由此造成的“白色污染”破壞了市容環境，危害人體健康。廢塑料制品混在土壤中會影響農作物吸收，進入生活垃圾中的廢塑料制品，給垃圾綜合利用帶來困難。因此，治理“白色垃圾”已成為全社會面臨的一項長期而艱巨的任務。

1.“白色污染”的定義

這就要從塑料開始說起。塑料是一種高分子材料。以石油為原料，可制得乙烯、丙烯、氯乙烯、苯乙烯等，這些物質的分子在一定條件下能相互反應生成分子量很大的化合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯。隨著塑料產量不斷增大，成本越來越低，我們用過的大量農用塑料薄膜、包裝用的塑料袋和一次性塑料餐具在使用后丟棄在環境中，給周圍環境和景觀帶來很大破壞。由于塑料包裝袋大多呈白色，它們所造成的環境污染就被稱為白色污染。

2.“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，1990-1995年塑料包裝材料的年平均增長率為8.7%。

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”：

“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袋、盒、杯、碗等散落在環境中，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”。前幾年，有人戲稱我國有兩座萬里長城，一為古長城，二為白色長城，指的是我國鐵路沿線到處是白色的飯盒、塑料袋，這就是視覺污染。在學校、路邊小吃攤、菜市場、隨處可見一次性飯盒、各色塑料袋，起風時候，塑料袋到處飄揚，嚴重影響周圍環境的美觀。

“潛在危害”：白色污染的潛在危害則是多方面的。

（1）隨著城市發展的步伐不斷加快，人們的生活節奏也因此不再像以前一樣一日三餐在家按時按點的吃，工作忙碌的時候就在飯店或街邊路攤的小吃店買點，這時一次性發泡塑料飯盒和塑料袋盛裝食物就給人們帶來了很大的方便，但在方便人們的同時也會給身體健康帶來嚴重的影響，一次性發泡塑料飯盒和塑料袋盛裝食物嚴重影響我們的身體健康早在40年前，人們就發現聚氯乙烯塑料中殘留有氯乙烯單體。當人們接觸氯乙烯后，就會出現手腕、手指浮腫，皮膚硬化等癥狀，還可能出現脾腫大、肝損傷等癥。1975年，美國就禁止用聚氯乙烯塑料包裝食品和飲料。在我國，更為嚴重的是，我們用的超薄塑料袋幾乎都來自廢塑料的再利用，是由小企業或家庭作坊生產的。每次吃飯時，就有不少同學用塑料袋裝飯菜，他們不知道這種行為不僅危害環境，也危害自己的身體。

（2）使土壤環境惡化，嚴重影響農作物的生長我國目前使用的塑料制品一般是不可降解的，其分子量在2萬以上，只有分子量降為2000以下時，才能被自然界中微生物所利用，而這一過程至少需200年。農田里的廢農膜、塑料袋長期殘留在田中，會影響土壤的透氣性，阻礙水分的流動，從而影響農作物對水分、養分的吸收，抑制農作物的生長發育，造成農作物的減產。若牲畜吃了塑料膜，會引起牲畜的消化道疾病，甚至死亡。

（3）填埋作業仍是我國處理城市垃圾的一個主要方法由于塑料膜密度小、體積大，它能很快填滿場地，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，垃圾中的細菌、病毒等有害物質很容易滲入地下，污染地下水，危及周圍環境。

（4）若把廢塑料直接進行焚燒處理，將給環境造成嚴重的二次污染塑料焚燒時，不但產生大量黑煙，而且會產生迄今為止毒性最大的一類物質：二惡英。二惡英進入土壤中，至少需15個月才能逐漸分解，它會危害植物及農作物；二惡英對動物的肝臟及腦有嚴重的損害作用。焚燒垃圾排放出的二惡英對環境的污染，已經成為全世界關注的一個極敏感的問題。

3.“白色污染”的防治

在我國，如何防治“白色污染”，保護好城市生態環境，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。

（6）停止使用一次性餐具及超薄塑料袋。由于一次性塑料餐具難降解，現在許多城市都推廣使用綠色餐具——紙制餐具，因為纖維素能被微生物降解。但許多環保專家認為，用紙制餐具代替發泡塑料餐具亦不明智。首先，紙制餐具同樣也會帶來視覺上的污染，因為它們的降解速度并不快，往往在幾十天甚至幾個月內也不會降解徹底。其次，制紙制餐具時，除用到草漿、稻漿外，還要加入1/3左右的木漿，若全面推廣，勢必造成大量木材的消耗，導致森林砍伐的加劇。值得注意的是，我國森林覆蓋率僅為13.92%，人均占有森林面積只相當于世界人均水平的17.2%，居世界112位。第三，制紙漿歷來是耗水大戶、耗能大戶及排污大戶。造漿工藝需大量水，而我國人均水的占有量在世界上排88位，已被列為世界12個貧水國家的名單上；若污水未經處理，直接排入河流中，會引起水污染；紙制餐具成型后需立即烘干，這就需要耗大量能。而我國能源結構是以燃煤為主，這樣就會增加空氣中SO2的含量，引起酸雨。因此，無論是從環保角度，還是從節約資源角度，不使用一次性塑料餐具及紙制餐具都是一件好事。任何一次性餐具不僅不利于環保，也是對資源的最大的浪費。我們在日常生活中，應拒絕使用超薄塑料袋買菜或盛裝食物，買菜可用菜籃子或較厚塑料袋，避免使用上的一次性，從而減少塑料袋對環境的污染。

（7）加強環保宣傳，提高公民的環保意識，在社會上形成良好的環保氛圍，是解決白色污染及其它各種形式污染的前提。例如，要回收廢塑料，就要實行垃圾回收分裝制度，把不同類的垃圾放在不同的垃圾桶內，這就需要我們有高度自覺的環保意識。

回收白色垃圾減少“白色污染”，是一種探索性創新辦法，雖需進行一定經濟投入，但可獲得環境效益和社會效益，并且將在運行中進一步改進和完善管理辦法，為加快我市城市建設進程，實現可持續發展做好基礎工作。

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。

4.結語

隨著白色污染問題的不斷惡化和人類對環境的重視，消除白色污染是人們的重任。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，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】

[1]城市垃圾管理與處理處置技術標準規范應用（上冊）.

[2]長安.當代環境問題新特點[J].學科教育，1995，（06）.

[3]方世南.環境問題：全球共同面對的問題兼與《該怎樣談論“環境問題”》一文商榷[J].學術月刊，2002，（02）.

篇7

一、新材料

材料是社會進步的物質基礎和先導，對國民經濟和國防建設起著關鍵的支撐作用。新材料是高技術領域的重要組成部分，與信息、生命、能源并稱為現代文明和社會發展的四大支柱。加強新材料的開發，對推動高新技術產業發展、促進傳統產業升級換代和增強綜合國力，具有重要的意義。本年度重點支持新材料領域中下列五個方面的技術和產品：1.金屬材料；2.無機非金屬材料；3.高分子材料；4.生物醫用材料；5.精細化學品。本刊重點介紹后三種技術和產品。

高分子材料

高分子材料是新材料領域的重要組成部分，由于其具有優良的物理、化學性能和優異的加工特性，被廣泛應用于信息產業、航空航天、生物醫藥、交通運輸、機械儀表、建筑和能源等國民經濟重要領域。隨著新型高分子合成、改性與加工等高技術的發展，高性能高分子材料迅速崛起，新產品、新技術不斷涌現。新型高分子材料的開發和廣泛應用，對于推動傳統產業的升級換代、新興產業的發展壯大會起到積極的作用，必將對推動我國國民經濟的發展發揮重要的作用。

本年度重點支持的方向如下。

高性能高分子結構材料

高性能高分子結構材料具有機械性能好、比強度高、耐熱性好、耐腐蝕、耐磨損和易加工等特點，在各行業應用廣泛，對國民經濟的發展和國家安全具有重要意義。本年度重點支持：具有高強、耐高溫、耐磨、高韌的高分子結構材料和復合材料；低成本化的特種工程塑料；具有特殊功能、特殊用途的高附加值熱塑性樹脂。

新型高分子功能材料

高分子功能材料由于其特有的功能性和專用性，在生態環境保護、信息功能化、生物醫用器材、物質分離膜、能量轉換和儲能技術等工業領域有著極為廣泛的應用。本年度重點支持：先進功能膜材料及支撐材料；光電信息高分子材料；液晶高分子材料；形狀記憶高分子材料；高分子相變材料；具有特殊功能性、高附加值的高分子材料。

高分子材料的低成本化和高性能化

通用塑料的高性能化和工程塑料的低成本化，仍然是當前高分子材料領域研究、開發的重點之一，同時也是擴大通用塑料和工程塑料應用范圍的一個重要措施。鼓勵開發產業化制備技術和工業化應用技術。本年度重點支持：通過化學改性和／或物理改性(含納米技術改性)，性能顯著提高或獲得特殊性能的高分子及其復合材料；高剛性、高韌性、高電性能、高耐熱或導熱性聚合物合金與改性材料；新型高性能熱塑性彈性體；具有特殊用途、高附加值的新型改性高分子材料。

本年度不支持：普通塑料的一般改性專用料；普通電線、電纜專用料；流延、吹塑、拉伸法生產的通用薄膜；普通管材、管件及異型材(如普通塑鋼窗)；以聚乙烯、聚丙烯為基材的部分降解材料；普通的PS和PU泡沫塑料等。

新型橡膠材料

新型橡膠作為三大合成材料之一，在國防工業、航空航天和交通運輸等方面具有廣泛的應用。為滿足現代汽車工業高速、耐熱、減震、密封、耐老化、耐介質、耐脈沖性的要求，優化橡膠工業產品結構，采用高性能材料，可以有效緩解資源不足和環境污染的壓力。本年度重點支持：特種合成橡膠；新型橡膠功能材料及產品；為高速安全交通配套的橡膠輪胎和制品。

本年度不支持普通橡膠制品項目。

新型纖維材料

纖維是高分子材料的重要組成部分，廣泛應用于紡織、信息、航空、汽車、環保、衛生、建筑等領域。我國纖維、紡織品及服裝的產量均居世界第一，但產品性能檔次低、附加值低，常規產品產能過剩，高檔產品需進口，技術進步和產品創新仍以跟蹤國外為主。新型纖維品種及其成纖高分子新品種的開發及產業化是紡織新產品創新的源頭，因此必須加大技術含量高、市場前景好的新技術和新品種開發力度，加快產業化進程，推進全行業產品的升級換代，重視環境友好和清潔生產，重點支持我國自主知識產權的技術，同時支持有較高技術含量的集成創新。本年度重點支持：新型成纖聚合物開發，及應用新型成纖聚合物制備的具有特殊性能或功能的纖維；高性能纖維及其原料、半成品；環境友好及可生物降解型纖維；在確保環境保護的前提下，申報差別化纖維開發及應用項目(僅限于西部欠發達地區申報)。

本年度不支持服裝面料、襯布、紗線、常規或性能僅略有改善的纖維(如：有色、異形、細旦、功能粉體添加、簡單的化學改性、常規的共混等)及服裝項目；不支持常規的非織造布、涂層布或層壓紡織品、一般功能性纖維材料產品項目。

生態和環境友好高分子材料

隨著高分子材料的迅速發展，傳統高分子材料在使用過程及廢棄后對環境的危害逐漸顯現，白色污染已經引起了社會的關注。發展生態和環境友好高分子材料是高分子材料新的方向之一。本年度重點支持：以生物質來源的高分子材料及制品；全生物降解塑料及其制品。

本年度不支持：淀粉填充的不完全降解塑料及其制品、單純填充的材料、廢舊高分子直接回用、單純降解塑料制品常規制備項目。

高分子材料的加工應用技術

現代科技進步迫切需要成型加工具有優異性能和特定形態的高分子材料及制品，成型加工工藝及設備也正在向高效、節能、省料、優質方向發展。通過某些物理化學和機械手段將各種形態的聚合物成型為不同用途的制品；通過對高分子材料制品表面進行改性，可制備出具有導電、磁性、壓電、屏蔽、耐蝕、耐磨等單功能或多功能應用產品。本年度重點支持：具有微孔結構的復合注射成型；高比強度、大型復雜熱塑性制品成型；模內優質修飾注塑成形；先進的高分子材料制品的表面改性與應用；CAD及氣輔CAE輔助等高分子加工新工藝；具有顯著節能減排效果的新工藝技術。

篇8

在春天的田野，我曾看過一棵樹。那是一個已被水珠打濕的傍晚，我輕輕地撫摸著一棵枝干像盤龍一樣的榕樹，它的龐大的樹身蓋住了一大片莊稼。和煦的風從耳邊掠過，心霎時像一泓明靜的湖水，一向被忙碌踩亂的日子在心中漸漸沉靜了下來。這時，風是最美的問候，把那些曾在往事中褶皺的情感撫摸得平平展展的，似乎把人的每一縷思緒都變得那么純粹而蔥蘢了。從此，每當春天，我的心就成了溫柔的綠色。

在夏天的山道上，我推著滿裝學生課本的三輪車，看過樹。陽光火一般燦爛，山道上是一棵棵苦楝樹。它們盡力伸著腰肢，向我展示著一種青春的動感與奔放，碧綠的葉子潤潤地生長著。那樹陰給我的心遮上了一把清涼的傘。于是，我用歌聲開始裝點這長長的山路，用昂揚的心情把不經意間掉進心里的那一點點孤獨趕走。這時，最好掬一捧山道旁清澈的泉水，讓那一陣陣清涼去廓清那迷茫的視野。然后再摘幾片大大的葉子，把陽光全裝在心底。

在秋天的鄉村，我帶著學生們，看過樹。我對他們說，秋天的每一棵樹都負載著一顆成熟的心靈。一棵樹也許滋潤不了萬物，但它能滋潤自己的每一片葉子，養熟自己的每一個果子。他們臉上漾滿歡笑，如一個個紅透的果。然后他們一個個把心貼近樹，緊緊地去擁抱那些樹。這時我突然覺得，對于他們，面對一棵樹，竟是一種最美的完善。

在老家冬天的高原上，我曾在和父親趕路時，看過樹。那是一排白楊,它們和我們一樣,在朔風中感受著寒冷。它們是鉆天楊，很高大，但腳下卻牢牢地抓住一方泥土，頭頂一片蒼天，在風與雪中挺直著軀干，就像一桿桿堅強的旗幟。我知道，這是一種與脆弱無關的美麗。那一刻，我們只是和樹一樣在凜冽的冰雪中遙望著遠方。那是一排掛滿冰霜的樹，然而它們卻至今虔誠地站著，在我記憶的春天里。

我喜歡看樹，也愛思索樹。人的一生就像一條長路，許多人走不到向往的盡頭，而樹的一生像一片葉子，竟能把一生幾乎完美地走完，直到將每一片葉子都染成金黃。我不曾想這是為什么，但我明白，樹的四季都在承受烈日和風雨，它坦然地以一種堅毅面對一樹同樣的葉子。這讓我想起了一個哲人的話：“永遠不要哀嘆，像樹葉一樣用一生綠著，最后成熟一個金色的夢。”這是關于一片葉子的名言。我想，這也是關于每一棵樹的名言。很多時候，我在想，不管誰怎么說，我總渴望像樹一樣活著，坦然地正視自己的一生。

閱讀賞析

作者采用托物言志的寫法，通過描述樹的特征表達出對人生的感悟，抒發出作者對家鄉難以割舍的情感。本文使用了多種修辭手法，例如“樹的一生像一片葉子，竟能把一生幾乎完美地走完”一句，就用比喻和比擬，寫出了樹的靈性，較形象地表達了作者的情感和受到的啟迪；再如“風是最美的問候，把那些曾在往事中褶皺的情感撫摸得平平展展的”，這句話運用了擬人和通感的修辭手法，把風擬人化，把情感具體化，形象地描摹出作者拋卻煩惱后的平和心境。而有些語句又含義深刻，如文中提到的樹“能滋潤自己的每一片葉子”“直到將每一片葉子都染成金黃”，則委婉地傳達出一位鄉村教師對學生深沉的愛；再如“我總渴望像樹一樣活著，坦然地正視自己的一生”，則表達出作者有了成熟感，獲得了自我完善的啟迪。由此可見，作者語言的功底非同一般，給讀者情感美的同時也給人以語言美的享受。

拓展訓練

1.“風是最美的問候，把那些曾在往事中褶皺的情感撫摸得平平展展的”這句話有什么特點？反映出作者怎樣的心境？

2．下列對本文的賞析中，不正確的兩項是()

A．作者采用托物言志的寫法，通過描述樹的特征表達了對人生的感悟。

B．本文使用了多種修辭手法，其中“樹的一生像一片葉子，竟能把一生幾乎完美地走完”一句用了比喻和比擬的手法。

C．“我喜歡看樹，也愛思索樹。”在結構上起承上啟下的作用，使文章由前面的寫樹轉到后面的寫人。

D．文中提到的樹“能滋潤自己的每一片葉子”“直到將每一片葉子都染成金黃”，委婉地傳達出一位鄉村教師對學生深沉的愛。

E．文章最后一段中哲人的話，把樹的形象描繪得更加具體、逼真，起到了深化主題的作用。

3．請你用自己的話表述作者在四季看樹時內心受到的影響和啟迪。

春天看樹：

夏天看樹：

秋天看樹：

冬天看樹：

4．你怎樣理解“我總渴望像樹一樣活著，坦然地正視自己的一生”這句話在文中的含義？

趣味點滴

一、人與水

北京的初冬，雖然還沒有結冰和飄雪，早晚的溫度卻足以讓人感到寒意，人們已經開始添加厚暖的衣服。在一片繁華市區的街心花園內，工作人員連續幾天都在用水泵抽取人工水池內的水，以防冰凍給池內設施帶來損害。

三天后，當池水只剩下過腳面深的時候，水中的大魚再也無法藏身了。它們有的擠破了身子，鉆進石頭縫隙里，更多的則被一條條捕撈起來。它們拼命翻滾著，掙扎著，一片片美麗的鱗片掉落下來，落在岸邊和水中，在陽光與水波輝映下，泛著瑩瑩白光，整個水面像是充滿了淚花的眼睛，訴說著悲哀和無奈。

但是，水域面積仍在急速縮小，不計其數的小魚隨即在不知不覺中滯留在了烏黑的淤泥里,任憑它們使盡渾身力氣，蠕動身子，張大了嘴巴，也找不到生命之水拯救自己，直到耗盡最后一絲體力，帶著絕望悲慘地死去。

隨著水域面積的繼續縮小，一個大大的魚頭，從最低處的一片水域邊露了出來，那是一條大魚被水泵巨大的動力吸到了泵口，身子被水泵打斷，只剩下頭顱孤零零地留在那里，仿佛在向人們昭示著這場災難是多么的殘酷。

最后，整個水池只剩下一片很小的水域，此時這里的小魚格外幸運。因為在死神即將來臨之際，有人穿了水靴，有人干脆就用塑料袋套在腳上，跳進淤泥和水里，將它們一個又一個撈起，放入盛了水的桶里。

二、人與環境

地球上的人口不斷增多，大城市中的人口密度迅速增大，大自然的生態環境遭到嚴重破壞，故保護好自然環境是擺在我們面前的首要任務。其次，研究人員應該科學地研究新疫苗。第三，我們需要改變一些傳統的飲食和飼養禽畜的習慣。當今自然環境破壞嚴重，不同的病毒有可能相互影響并產生新的病毒，人類需要改變愛吃活禽和野生動物的習慣。第四，需要加強對社會公眾的衛生宣傳教育。變化著的微生物具有極強的侵略性，它們時刻在尋找機會攻擊你，這需要人們在道義上、精神上和財力上做好充分準備，需要國家的支持和全社會的精誠合作與努力。

三、保護環境

1.不使用非降解塑料餐盒

塑料生產以石油為原料，不僅消耗大量的不可再生資源，而且產生大量污染。非降解塑料餐盒的廣泛使用，會產生大量廢物。廢棄后的塑料再利用價值低，再生產成本高（約3000元／噸），且回收困難，在環境中不易生物降解（據研究表明，掩埋于地下的塑料需要上百年時間才能降解），焚燒處理又會造成二次污染。非降解塑料制品的大量使用和不當處置，降低了土地質量，浪費了自然資源，增加了環保壓力，不僅會使我們這一代生活在垃圾的包圍之中，而且也將使我們的子孫失去生存的土地，面對難以解決的治污問題。而實際上，塑料餐盒的功能非常有限，人們可以很方便地利用耐用品來替代它。因此，我們應盡量少用非降解塑料餐盒及其他非降解塑料制品。

2.不燃放煙花爆竹

火藥是中國古代四大發明之一。“爆竹聲中一歲除，春風送暖入屠蘇。”以火藥為主要原料制成的煙花爆竹，曾經是中國人在節日（尤其是春節）期間必不可少的喜慶之物。但是，隨著人口的日漸膨脹和集中，以及自然環境的日漸脆弱，燃放煙花爆竹的弊端越來越顯現出來。今天，在很多大中城市，已以法律的形式明令禁止燃放煙花爆竹。在城市中禁放煙花爆竹，除了安全和防火方面的考慮外，還有一些重要原因：煙花爆竹的集中燃放會產生大量煙塵，產生很多垃圾，造成嚴重的環境污染，還會浪費大量資源。據報道，北京市在禁放煙花爆竹之前，每年春節期間出動的環衛工人數和環衛車輛數都相當于禁放后同期的十幾倍。隨著社會的發展，我們應選擇更文明的形式歡慶節日，進而建設起全面的綠色文明。

3.不亂采摘、食用野菜

近年來，野菜也成了餐桌上的佳肴，深受城里人喜愛。他們不但在集市上購買，還親自到公園及郊外的綠地去采集。大部分人認為這是絕對的“綠色食品”。其實不然。我們知道，綠色植物對于大氣具有凈化作用，不但能吸附空氣中的塵埃顆粒和固體懸浮物，而且對空氣和土壤中的有害氣體和化學成分也具有過濾和收集作用。檢測表明，工廠附近的草本植物中硫元素的含量是空氣中的幾倍甚至十幾倍，許多重金屬元素的含量也是如此。現在，大部分城市污染嚴重，很少能找到純凈的野菜。我們食用這些已被污染的野菜，對身體危害很大，嚴重的還會引起食物中毒，特別是城市人口密集地區、工廠和居民區附近，受污染的河流、水域附近的野菜，更不能食用。除此之外，挖野菜時將植物連根掘起，再加上人們的踐踏，不但植物第二年不能生長，對植被也產生了破壞。所以，我們不應該盲目追求“時髦”，也不要只圖個人口腹之快而無視自然環境的脆弱。請不要亂采摘、食用野菜，以避免對環境和自己的身體造成傷害。

篇9

關鍵詞：污水處理廠；處置技術；資源化利用

中圖分類號：U664文獻標識碼： A

1、污泥的傳統處置方式

污泥通常經濃縮、消化穩定、脫水等工藝后，就進入最終處置階段。污泥的最終處置技術大致可以歸結為兩大類：一是拋棄型技術，污泥作為廢物不再利用；二是資源化技術，充分利用污泥中的有用成分，實現變廢為寶，符合可持續發展的戰略方針，有利于建立循環型經濟。

1.1 直接土地利用

污泥中含有豐富的有機營養成分如N、P、K 等和植物所需的各種微量元素如Ca、Mg、Cu 和Fe 等，其中有機物的濃度一般為40%~70%，其含量高于普通農家肥，因此能夠增加土壤肥力，促進作物的生長，將剩余污泥回用于土地作為植物的肥料，可以對剩余污泥進行充分利用。但其所面臨的問題有：采用污泥肥料會惡化施用地的環境衛生狀況；污泥的成分復雜，若未經穩定化處理會改變土地的微生態條件，從而影響作物的生長；污泥中的有毒物質可能通過食物鏈的轉移，最終危及人類的身體健康。因此，對于剩余污泥的土地回用，大多發達國家都制定了嚴格的標準。此外，目前國內常用的污泥濃縮技術因其含水率高，造成運輸困難，給直接土地利用的具體操作帶來較大麻煩。

1.2 填埋

污泥的填埋處理具有容量大、見效快的特點，是目前最為常見的最終處置途徑。在北美約有68%、歐洲約有47% 的污泥處理采用專用污泥填埋場處置，在中國已建成的污泥填埋場有十余個。污泥填埋處置采用污泥汽運、分層填埋、分層壓實、分層用土或塑料薄膜覆蓋的方法。污泥填埋至極限高度后，在表層鋪設多層山地土，總厚度約1m，再鋪上0.3m 種植土，再種樹綠化，美化生態環境。但是污泥填埋必須預先脫水至含水率小于65%，為此需要消耗大量的藥劑，既增加了成本也增加了污泥量，而且要占用大量的土地和花費較高的運輸費用和運行成本，且填埋場周圍環境也會惡化。因此，在許多國家和地區人們堅決反對新建填埋場，現有的部分填埋場也要逐漸關閉。

1.3 焚燒

污泥焚燒是將干化后的污泥與空氣中的氧在高溫下發生燃燒反應，使其氧化分解，達到減容、去除毒性并回收能源的目的。焚燒后的最終產物為化學性質比較穩定的無害化灰渣。焚燒可使剩余污泥的體積減少至最小化，是相對比較安全的一種污泥處置方法，并可以解決其它方法中污泥要占用大量空間的缺陷。但其所需的費用很高，能耗大，并存在煙氣污染問題。

由此可見，在目前污泥資源化利用技術尚不成熟的情況下，傳統的污泥處置方式發揮了一定的作用，但都存在一定的缺陷。隨著環境標準的更加嚴格化，其弊端就更明顯地暴

露出來。因此，為徹底消除污染物質，凈化我們的生活環境，有必要對污泥的最終處置途徑提出一些新的思路和方法。

2、污泥的資源化利用

2.1 污泥堆肥

污泥中含有大量的植物所需的養分，其含量高于農家肥，但是污泥中也含有有害成分，重金屬離子易在土壤和植物體內積累，因此在土地利用之前，必須對污泥進行穩定化。堆肥化處理是采用較多的一種方法。堆肥化是利用微生物的作用，將不穩定的有機質降解和轉化成穩定的有機質，并使揮發性有機質含量降低，減少臭氣；通過堆肥化，污泥的物理性狀明顯改善（如含水率降低，呈疏松、分散、粒狀），便于貯存、運輸和使用；高溫堆肥還可以殺滅病原菌、蟲卵和草籽，使產物更適合作為土壤改良劑和植物營養源。

2.2 污泥燃料化

污泥燃料化方法目前有兩種，一種是污泥能量回收系統（HERS 法，Hyperion Energy Recovery System），另一種是污泥燃料化法（SF 法，Sludge Fue1）。HERS法即利用污泥消化制沼氣，將污泥進行厭氧消化，其中的有機物經厭氧細菌分解產生以甲烷為主的可燃性氣體，經脫硫后即可用作發電燃料。SF 法即污泥低溫熱解制燃料油，是將未消化的混合污泥經機械脫水后，加入重油，調制成流動性漿液進行多效蒸發，污泥有機質在加熱條件下部分熱裂解，產生衍生燃料。污泥燃料燃燒產生蒸汽還可作污泥干燥的熱源和發電，回收能量。

污泥燃料化技術是一種適合處理所有污泥，又能利用污泥中有效成分，實現污泥減量化、無害化、穩定化和資源化的污泥處理技術，是當前污泥處理技術研究開發的方向。

2.3 剩余污泥制可降解塑料

1974 年有人從活性污泥中提取到一類可完成生物降解、具有良好加工性能和廣闊應用前景的新型熱塑材料PHA，為利用活性污泥生產PHA奠定了基礎。研究表明：活性污泥經過相關的培養后，可大幅度增加其中含有的可降解塑料。因此，利用剩余污泥制備可降解塑料可有效地解決化學合成塑料所造成的“白色污染”，既讓廢物得到了利用又避免了對環境的二次污染，對環境保護及可持續發展作出了一定的貢獻，創造了良好的環境效益和經濟效益。

2.4 污泥的建材利用

污泥中的無機物主要由硅、鐵、鋁和鈣等構成，含量約為20%-30%。因此即使采用傳統的污泥焚燒工藝大幅度地實現污泥減量，但仍有較多以焚燒灰形式存在的無機物需做填埋處

置。而污泥的建材利用可充分利用污泥中的有機物和無機物，實現污泥資源化。

污泥的建材利用主要有：制輕質陶粒、生產水泥、制熔融材料及熔融微晶玻璃等。污泥制輕質陶粒，是直接以脫水污泥為原料，將粉末狀物料加熱到熔點以上，使一部分物料變成液相，冷卻后成為有相當強度的固體，燒結后物料相互之間往往產生化學結合，但大多是形成新的玻璃體或晶體。污泥中含有較多的灰分，其中的鋁、鐵成份是混凝法處理廢水時形成的，可作為建筑材料添加劑。將污泥烘干研磨后，按照一定的質量比添加石灰并混合均勻，控制好溫度條件和焚燒時間可制得水泥。

污泥制輕質陶粒可用作混凝土的骨料、路基材料或花卉覆蓋材料，也可作為污水廠生物濾池的濾料，微生物掛膜在陶粒上可有效降低污水中的BOD、COD 及氨氮含量，效果良好；污泥制熔融材料也可用于路基路面、混凝土的骨料或地下管道的襯墊材料；污泥制微晶玻璃的外觀、強度、耐熱性優良，可應用于建筑內外的裝飾材料；污泥生產水泥可用于素混凝土，地基的增強固化材料，以及用作道路鋪裝混凝土，大壩混凝土，重力式擋土墻，水泥竹纖維板等。

2.5 污泥熱解制油技術

低溫熱解是一種發展中的能量回收型污泥熱化學處理技術，它通過無氧加熱干燥污泥至500℃，通過干餾和熱分解作用使污泥轉化為油、反應水、不凝性氣體和碳四種產物。國外

不少研究者提出該技術，評價了其經濟性，并研究了低溫熱解污泥過程的二次污染控制和熱解油的市場應用前景。國內學者何晶晶和歐國榮等人也就該方面研究進行了實驗，探討了轉化過程的機理。對于污泥低溫熱解機理的認識意見不統一，但較為普遍的觀點認為：在200℃ ~450℃脂肪族化合物蒸發，蛋白質在300℃以上開始轉化，而當溫度達到390℃以上時糖類化合物開始轉化，主要反應為肽鍵斷裂、基團的轉移變性及支鏈斷裂等。

由此可見，污泥中的脂肪族化合物和蛋白質是污泥低溫熱解所得衍生油的主要來源。

污泥低溫熱解是一種新型的污泥處置方式，由于生產技術尚不成熟，因此應用過程中存在較多需要完善的地方。由于熱解是一高溫、高壓過程，升溫、升壓和降溫、降壓的環節很多，如何在流程上予以合理布置以充分利用能量，這樣的問題解決起來依然存在很多困難。

結語：

“十二五”期間，節能減排工作的標準進一步提高，城市污水處理廠污泥的處理工作得到重視，做好污泥的深度處理工作十分重要，需要創新思路，充分參考國內外情況，結合自身實際情況，找出一條適合的技術路線，實現污泥處理的“減量化、無害化、資源化“的目標。

參考文獻：

[1] 范錦中. 利用污泥生產節能型人造輕集料－陶粒. 粉煤灰，2006，18（5）：36-38

[2] 裘伯鋼. 污泥資源化處置與綜合利用. 環境保護科學，2006，10：25-28

篇10

化石燃料儲備的枯竭、全球氣候變暖、人口的持續增長、高成本的廢物回收及存在的其他問題，都促使了可再生能源或消費品的出現。作為石油能源的替代品，生物質的生產也將會得到發展。這就提供了一個生物煉制的概念，即剩余生物質中的成分可以提取出來并利用它們的功能來生產非食品和食品物質、工農業生產中間體和合成的中間體。其涉及到3個重要的工業領域：分子領域、材料領域、能源領域。以生物殘渣為原料不僅能合理利用資源，而且可以減少對環境的危害。基于工廠化生產的生物煉制，可以發展的更普遍。廢料和副產品的減少不僅與工廠化生產有關，而且還和屬于不同公司的工廠、不同生產過程之間的互補有關。初級產生的廢料和副產品，可以作為二級生產的原料或是三級生產的能量來源。原材料、副產品流動的最佳化與不同生產之間能源的最佳化聯合在一起，使通過工業代謝實現的生物煉制更普遍化[1]。生物產物對石油產品的取代將會發展成新的生物經濟，也會產生新的可持續發展生物工業化過程。工業化的生物煉制，將和基于12個綠色化學產生的新過程有關（如清潔過程、原子經濟、可再生原料等）。生物技術，尤其是白色生物技術將會在生物轉化（酶和微生物）與發酵工程中占有很大比例。世界上每年都會產出大量的木質纖維素廢料，包括農業殘渣、食品農業廢棄物、綠色食品廢棄物、修剪樹木殘留物、城市有機和造紙部分的剩余固體廢料。目前，常用的處置方法對環境和經濟不利，包括填埋、焚化，甚至飼養動物。作為替代方案，應開發使廢物增值的高附加值產品，也就是廢物升級，這具有很大的經濟效益和生態優勢[2]。可通過升級固體廢物來制得范圍廣泛的高附加值產品，如酶、生物燃料、有機酸、生物聚合物、生物電、食品和藥物等。

1廢物中的生物燃料

1.1生物乙醇

世界上乙醇生產量較大的國家是美國、巴西和中國。2009年，美國用玉米生產了39.5×109L乙醇，作為第二大乙醇生產國的巴西用甘蔗生產了30×109L乙醇[3]。2015年，生物乙醇市場達到100×109L。事實上，美國能源部已經設定了一個到2030年年產2.7×109L可再生燃料的目標，而歐盟也制定了一個強制性的目標，到2020年，可再生燃料的比例占到10%。然而，利用食物生產乙醇會造成食品供應的競爭，所以唯一可持續化的方法就是利用木質纖維素的剩余物來生產乙醇。其優勢在于地球上含量豐富、分布廣泛，而且不和食品供應競爭。木質纖維素轉換成乙醇主要涉及：①對木質素的預處理和使細胞壁多糖顯露出來；②利用酶分解纖維素酶的混合物；③用乙醇工業酵母發酵糖。現在已經有很多預處理方法得到了發展，如物理處理、化學處理（堿性或酸性）、生物處理和物理化學處理。其中，物理化學處理包括蒸汽爆炸、氨纖維膨脹、超臨界流體處理和熱化學處理[4]。預處理后，用酸或酶使纖維素和半纖維素水解成單糖（己糖和戊糖）。相比較而言，通過纖維素酶水解纖維素是一個首選的方法，因為它與酸水解比較，具有產量高、低腐蝕性、毒性小的優點[5]。然而，對于提高纖維素水解成乙醇的這一過程仍然面臨很大的挑戰，尤其是酶成本投入仍然是這一技術的關鍵，降低酶成本的努力還在進行中，這包括通過提高酶的專一性來提高酶的活性，或通過直接進化或定向位點誘變來使酶的劑量最小化，或者通過提高發酵過程中纖維素濃度，使用便宜的取代物生產酶來降低酶生產的成本等。酶水解可能分步發生，這叫做分步水解發酵（SHF），或是己糖的糖化和發酵同時發生（SSF），或是己糖和戊糖的糖化與共發酵同時發生（SSCF）。它們最終的目標是一步到位地將木質纖維素加工成生物乙醇[6]，所有步驟都發生在一個單一的反應器里，在這個反應器中微生物可將預處理的生物量轉化為乙醇。考慮到當地的氣候條件，必須執行嚴格的木質纖維素廢棄物鑒定要求，要考慮到可行性的處理方法。例如，在法國、意大利、西班牙、土耳其和埃及等國，糧食作物、橄欖樹、西紅柿和葡萄加工的剩余物提供了豐富的木質纖維素來源，在這些國家，他們可以用這些來源作為生產乙醇的原料，這就使他們擁有了生產1.3×108t油當量的乙醇潛力。由于在其他的地中海國家缺少足夠的農作物剩余物供應，所以他們正打算用城市固態廢棄物作原料生產乙醇。地中海盆地每年生產18×108t廢棄物的一半最大程度上可以生產3000×108t油當量的乙醇，而其中的管理將成為最關注的問題[7]。很多水果生產中的廢棄物，像香蕉皮、芒果皮、菠蘿皮已經成功地作為取代物生產乙醇。非洲廣泛生產的木瓜廢棄物也已經成為最常見的替代品用于酵母發酵生產乙醇[8]，而且通過黑曲霉和釀酒酵母同時糖化發酵24h后，能達到生產乙醇的最大產率5%。最近，葡萄廢棄物也被釀酒酵母發酵成乙醇[9]。小麥秸稈、水稻秸稈、燕麥和大麥秸稈用于生產生物乙醇的事例也被大量報道，玉米秸稈和大豆剩余物也被用于發酵生產乙醇[10]。Mutreja等人[11]對8種不同木質纖維素廢棄物的預處理進行了研究，并且在30℃下酸處理得到乙醇的最大產率為1.42g/L。Singh和Jain[12]報道了蔗糖作為替代物分批生產乙醇的事例。使用城市固體廢棄物生產乙醇這一做法是一個較有前途的戰略，可以滿足世界能源的需求和減少溫室氣體排放。尤其是用可降解的城市固體垃圾對廢物進行管理，減少二氧化碳排放量，對改善水的質量、增加土地利用率和生物多樣性帶來很多好處[13]。之前的一項研究表明，約52%的發酵用葡萄糖來源于可降解城市固體垃圾。最近，可降解廢棄物，像廚房垃圾、花園垃圾和廢紙都很適合于替代乙醇的生產，在優化條件下可產生約90%的葡萄糖。所以，可降解的城市固體廢棄物作為生物乙醇生產的原料擁有很大的優點，既可以減少垃圾填埋與焚燒，還可以減少溫室氣體的排放。作為通過一步發酵直接得到乙醇的例子，利用梭狀芽孢桿菌植物發酵柳枝得到乙醇已經成為現實。梭狀芽胞桿菌被選來用于一步發酵，是因為可以在不同的底物上生長，而且產出的乙醇中有很少的醋酸鹽副產物[14]。研究顯示，固體發酵中，乙醇的最大體積分數在第12天測出來，醋酸鹽和乙醇的體積分數在開始的前6d接近，從第6天到第14天乙醇體積分數顯著增加并且超過了醋酸鹽的最大體積分數。不同的是，在淹沒狀態下發酵，醋酸鹽和乙醇的體積分數增加到第6天后就不再增加了。Kamei等人[15]報道了只用單一微生物而不用額外的化學物質或酶將木本植物發酵成乙醇的事例。他們利用白腐病真菌將好氧條件下的脫木質化和厭氧條件下的糖化發酵聯合在一起，這種真菌能夠在有氧固態發酵條件下選擇性地降解木質素，從而直接從好氧培養液中生產乙醇。經過56d的有氧發酵后，40.7%的木質素和葡萄糖被降解，并且在有氧無額外添加纖維素的條件下，20d后會生成乙醇最大理論值43.9%。

1.2生物丁醇

丁醇是ABE（丙酮、丁醇、乙醇）發酵的一種產品[16]，它是一種非常好的化學原料（在塑料工業中）。更重要的是，相比乙醇而言，它是一種更好的燃料，它腐蝕性弱、吸濕性弱、污水溶解性好。由于蒸汽壓低，因此蒸汽爆炸可能性小，同樣的丁醇和乙醇，丁醇的能量比乙醇高30%，與目前未經改裝的車使用的汽油相比，它擁有更大的混合比例[17]。丁醇可以通過一系列微生物發酵制得，其中最常用的是丙酮丁醇梭菌和拜式梭菌來進行發酵制得。

1.3生物氫

氫氣正在變成良好的新型能源，因為它清潔、可循環，而且可以用于燃料電池來直接提供電能[18]。發酵得到的氫氣來源于有機底物的發酵轉化，而這是由不同細菌使用多元酶體系體現出來的，這個體系涉及到3個相似的無氧轉化。暗發酵反應不需要光源，所以它可以24h持續發酵[18]。光發酵不同于暗發酵，因為它只在有光的條件下才反應，可以通過綠藻進行直接的光發酵或是藍藻進行間接的光發酵得到。光發酵需要厭氧喜光細菌，而暗發酵需要厭氧發酵細菌。最近的研究工作中發現，光發酵細菌能利用幾種不同的廢棄物材料作為碳源來進行生產氫氣產物的發酵。利用發酵技術將木質纖維素轉化成氫氣產物，包括纖維素水解和氫氣產生兩步，而這兩步發生在一個反應器中，或者說是兩步過程，纖維素水解是第1步，緊接著是無光條件下產生氫氣，這是第2步。

1.4生物高聚物

潛在的可以生物降解的聚合物，尤其是可以從農業資源中得到的聚合物逐漸被認識到。可降解塑料從可再生資源中制得，它不僅可以降低石油消耗速率，還可以減少塑料垃圾的處理問題，因為它可以在土壤、堆肥甚至海洋環境中得到降解。這個所謂的農業聚合物，可以取代傳統的塑料材料用于食品包裝業。聚羥基丁酸酯和聚羥基脂肪酸酯是通過生物技術得到的主要可降解聚合物；聚乳酸也是一個可降解聚合物，它是由木質纖維素得到的乳酸單體聚合而成。

1.5生物電

在生物廢棄物處理方面微生物燃料電池（MFCs）是一個新想法，通過微生物新陳代謝的途徑將廢棄物轉變成生物電[19]。MFC（微生物燃料電池）是一種混合型的生物電化學裝置，可直接通過微生物介導的生物電化學反應，用化學鍵的聚集實現能量轉換，從得失電子的氧化還原反應中得到所需能量，用于同化作用，這個生物媒介在細菌的新陳代謝活動中得到發展[20]。微生物燃料電池有很多技術之外的優點。首先，可以直接并高效地將底物能量轉化成電能，大約轉化為氫能源的8倍[21]；其次，室溫下就可以進行高效操作；第三，不需要氣體處理，因為排出的氣體中富含二氧化碳；第四，用氣體提供陰極時不需要能量輸入，因為這是被動充氣，具體的轉化效率和經濟效益取決于廢棄物材料的化學組成和特征。

1.6微生物固體發酵得到的附加值產品

固體發酵（SSF）在缺水或接近缺水的條件下實現，具有能源消耗低、定容生產能力大、附加值產品濃度高、廢物產生少、異化作用抑制低等特點[22]。很多不同的廢棄物都被報道，成功地作為固體發酵底物而得到了高經濟價值的一系列產品。固體廢料的簡單預處理包括研磨和按不同粒徑分類，這樣就實現了材料同質化并且確保對下步反應有較小的影響，通過這些預處理就可以使細菌活下來。這種固體發酵方法在深層發酵工藝中引人注目。

2結論