书城科普读物日益重要的环境科学(科普知识大博览)
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第7章 固体废弃物(1)

固体废弃物的定义

固体废弃物亦称固体废物,是指人类在生产、加工、流通、消费以及生活等过程提取目的组分之后,而被丢弃的固态或泥浆状的物质。随着人类文明社会的发展,人们在索取和利用自然资源从事生产和生活活动时,由于受到客观条件的限制,总要把其中的一部分作为废物丢弃。另外,由于各种产品本身有其使用寿命,超过了寿命期限,也会成为废物。但"废物"具有相对性,一种过程的废物随着时空条件的变化,往往可以成为另一过程的原料。由于固体废物是指在特定条件或在某一方面失去了使用价值,所以固体废物也有"放在错误地点的原料"之称。

世纪70年代以来,工业发达国家在经济高速发展的情况下,工业废物排出量越来越多。发展中国家从粗放的农业经济向工业经济发展的过程中,城市人口大量集中,工业废物与城市垃圾也与日俱增。据估计,目前全世界工业生产每年产生21亿吨废物和338亿吨危险废物,放射性废物的排放量也逐年上升。全球年排垃圾80亿~100亿吨,发达国家垃圾增长率为32%~45%;发展中国家为2%~3%。发展中国家废物排放量也迅速增加,如墨西哥城有2150万人,平均每人每天产生垃圾2公斤,全城每天43000吨。这些废物都是露天堆放,腐烂导致污染空气和土地,严重威胁人群的健康。我国每年工业固体废弃物产生量约为6亿吨左右,城市生活垃圾约为15亿砘,不仅是资源的巨大浪费,而且造成严重的环境污染,全国200多个城市陷入垃圾的包围之中。我国固体废物的现状是:排量大,占地多,危害重,处置和利用少,与国外先进水平相距悬殊。例如冶金生产中,每炼3吨钢铁就要排放1吨废渣,比国际先进水平高出将近一倍。工业废渣利用率约为24%,不及国际先进水平的一半;尚有76%堆弃城郊或排入江河湖海,成为环境的重要污染源。全国工业固体废弃物的累计堆存量已达65亿吨,占地5万多公顷,其中危险废物约占5%。目前城市生活垃圾产生量约15亿吨,塑料包装物用量迅速增加,"白色污染问题"日益突出。有数据表示全国每年固体废物造成的经济损失,以及可利用而又未充分利用的废物资源价值约为300亿元。近年来,发达国家向发展中国家转嫁废物事件时有发生,如美国费城曾将15万吨工业焚烧灰倾倒在几内亚的卡萨岛上;意大利的4000吨化学废物曾倾倒在尼日利亚的科科港;美国、日本、德国和新加坡的危险废物都曾倾倒在泰国的曼谷港。此类事件的披露引起国际社会的广泛关注。一些发展中国家、地区或部门,为了一时的利益不顾牺牲本国的环境,与一些发达国家的公司相勾结,引进大量的有毒、有害、甚至是放射性废物。我国也发生了几起不顾国家的政策法令和人民群众的身体健康,为取得暴利而进口有害垃圾的事件。

固体废弃物的分类

固体废物有多种分类方法,可以根据其性质、状态和来源进行分类。如按其化学性质可分为有机废物和无机废物,有机废物又可以分成可分解废物与不可分解废物两大类。例如聚乙烯薄膜和聚苯乙烯泡沫塑料餐具,刚出现时倍感物美价廉,风靡全球,或作包装、购物袋,或作一次性餐具,但很快就发现,其不可分解性形成了"白色污染",成了令人头痛的社会问题。按固体废物的物理形状,可以分为块状、粉状及黏流状。有些废物的使用价值与其形状大有关系,例如发电厂煤燃烧产生的粉煤灰,如果作为水泥原料,则其粒度的大小及均匀度就成了很重要的指标。按其危害状况可分为有害废物和一般废物。在有害废物中,又有直接使人和动物受到伤害甚至死亡的有毒废物;还有一些废物有极其严重的潜在性危险,如放射性废物、许多化学品等,这些有毒废物、有害废物又可以称之为危险废物。但较多的是按来源分类,按照废物的来源可以把废物划分为工业废物、农业废物及生活废物三大类。欧美许多国家按来源将其分为工业固体废物、矿业固体废物、城市固体废物、农业固体废物和放射性固体废物五类。我国从固体废物管理的需要出发,将其分为工业固体废物、危险废物和城市垃圾三类。其中,危险废物是一类对环境的影响极为恶劣的废弃物。因为各国对这类废物的管理各不相同,所以对危险废物的限定也有一些细微的差别。世界卫生组织规定:"根据其物理或化学性质,要求必须对其进行特殊处理和处置的废物,以免对人体或环境造成影响的废物称危险废物"。美国则规定:"能引起或助长死亡率的上升或严重不可恢复的疾病;可造成严重残疾;在操作、储存、运输、处理或其他管理不当时,会对人体健康或环境带来重大威胁的废物称为危险废物"。放射性废物和世界卫生组织重点限制清单中的主要危险废物种类以及需优先考虑的材料主要包括下列两项内容:一是砷、汞、镉、铊、铍、铬、铅、锑等元素及其化合物,酚化合物,氰化合物,异氰化合物,卤代有机化合物(聚合材料除外),氯化溶剂,杀虫剂及植物药品,焦油或柏油残渣,过氧化物,氯酸盐、过氯酸盐与叠氯酸盐,乙醚、未知其性质和其环境效应的化学实验材料;二是化学药品,石棉,硒、碲及其化合物,多环芳烃,金属羰基化合物,铜的可溶性化合物,金属处理用的酸、碱、多氯联苯。我国的危险废物是指列入国家废物名录或根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有如下危险特性的废物,即主要有毒性、易燃性、腐蚀性、反应性、传染疾病性、放射性等危险特性,它可以来源于工业、农业、试验室医学等行业。有毒废物是危险废物中的一大类。"有毒"一般是指能对人和动物造成死亡或严重伤害;"危险"包括所有的有毒废物和对人体健康有直接或长远的影响或对环境造成危险的废物。由此可见,危险废物的概念较为广泛。危险废物大部分来自化学和石油化学工业。化学工业从20世纪40年代以后迅速发展,现在全世界已登记的化学物质约700多万种,正在使用的有约6万种,每年有若干种新的化学物质投放市场。现在每年究竟有多少危险废物进入环境还没有一个普遍认可的数字。据估计,全世界每年危险废物的产量为33亿吨,美国产生的危险废物数量居世界之首,估计其每年产量为264亿吨。德国、法国、英国、意大利是欧洲危险废物的主要生产国,日本和其他新兴工业化国家以及正在崛起的发展中国家,每年也产生相当数量的危险废物。

工业固体废物工业固体废物是指在工业生产、加工过程中产生的废渣、粉尘、碎屑、污泥以及在采矿过程中产生的废石、尾矿等。工业固体废物主要来源于冶金、电力、化工、轻工等行业。其中,冶金固体废物主要指各种金属冶炼过程中排出的残渣,如钢渣、高炉炉渣、有色金属渣、铁合金渣等;电力固体废物包括煤矸石,煤炭燃烧所排出的粉煤灰,以及炉渣、烟道灰等;其他工业固体废物包括机械加工的金属碎屑,木材加工的边角料、木屑、刨花,粮食加工的谷屑、渣滓,以及化工、造纸等的废渣、泥渣等,而以化工废渣毒性最大,污染最严重。

矿业固体废物矿业固体废物来自矿物开采和矿物洗选过程,如废石、尾矿、沙石等。废石是指各种金属、非金属矿石开采过程中从主矿石剥离下的,从工业角度来看利用价值不大的各种岩石。这类废物量大,多在采矿现场就近排放。尾矿是指选矿过程中经提取精矿以后剩余的尾渣,这类废物排放量也相当大,多弃置于选矿工场附近。

城市固体废物在环境科学领域里所讲的城市固体废物主要指城市垃圾,即指居民生活、商业活动、市政建设与维护、机关办公等过程中产生的固体废物,包括生活垃圾、城建渣土、商业固体废物、粪便等。

农业固体废物农业固体废物包括耕作业和畜牧业等农业生产和畜禽饲养产生的动物粪便、尸骸、作物枝叶、秸秆、壳屑等。

放射性固体废物放射性废物主要来自核工业生产、放射性医疗、科学研究等,还包括核武器试验所产生的具有放射性的各种碎片、弹壳、尘埃等。

固体废弃物的特点

固体废物一般是指人类在生产、加工、流通、消费以及生活等过程提取需要的组分后,废弃的固态或泥浆类物质。有许多人对"废"字提出异议,因为许多事实证明,废物不"废",甚至于可以变"废"为宝。所以废物是一个临时性的概念,它具有时间性、相对性和地域性,这就是固体废物的特性。

时间性任何物体,有用还是无用,往往与时间是有联系的。高聚物制品不能长时间使用,因为高聚物虽然由高分子组成,经久耐用,但天长日久,阳光、温度、腐蚀物的联合作用会使高聚物产生老化现象。这些变脆、脱色等性能变差的现象很快使其成为废物。还有一些物品,更新换代极快,也许还来不及使用,就从价格昂贵的商品变成了一堆废物。例如有人估计,计算机不论使用与否,每年都会损失其价值的25%,所以只要购买了4年,这台计算机也就成了"废物"。

相对性废物的废与不废,在很大程度上取决于人的主观认识。在贫穷落后的年代,"新三年,旧三年,缝缝补补又三年",这是对衣物的写照,其实对其他物品也是适用的,这是穷人通用的原则,不过只要摆脱了贫困,新的消费观很快就无师自通,废物也就很快增多。

地域性此处的废物在彼处可能不废。许多国家有不食动物内脏的习俗,然而在别的地区或国家,某些动物的内脏则是美味佳肴,深受食客的喜爱;煤油灯在发达国家至多不过是某些人的收藏品,可是在许多贫困落后的地区,可能还是最适用的照明工具。以上废物特性,多举了生活中的例子,工业废物、农业废物的废与不废,含有更复杂的科学性和技术含量。

电池污染

电池的组成物质在使用过程中被封存在电池壳内部,并不会对环境造成影响,但经过长期机械磨损和腐蚀,使得内部的重金属、酸和碱等泄露出来,进入土壤或水源,就会通过各种途径进入食物链。

废旧电池的危害主要集中在其中所含的少量重金属上,如铅、汞、镉等。这些有毒物质通过各种途径进入人体内,长期积蓄难以排除,损害神经系统、造血功能和骨骼,甚至可以致癌。其中铅可损害人的神经系统(神经衰弱、手足麻木)和消化系统(消化不良、腹部绞痛),引发血液中毒及其他病变。汞中毒使人精神状态改变,引起脉搏加快、肌肉颤动、口腔和消化系统病变。镉、锰主要危害神经系统。

白色污染

"白色污染"主要是指塑料制品、包装品使用后被遗弃于环境中对环境所造成的污染。造成污染的品种主要有塑料包装袋、泡沫塑料餐盒、一次性饮料杯、农用塑料薄膜及其他塑料包装用品等,其中尤以塑料餐盒和包装袋危害最大。近年来,由于全国各地流动人口的增加、人们生活节奏的加快和消费观念的改变,以及农业生产技术改进的需要,这些塑料制品的使用量急剧增加。这些使"白色污染"问题日益加重,甚至已成为继水污染、大气污染之后的第三大社会公害。我国是世界上四大塑料制品生产国和消费国之一。2007年中国塑料表观消费量为4578万吨,进口废塑料为684万吨,进口废塑料成为重要的原材料。塑料的主要流通使用领域为农业领域、商业部门、家庭日用三个方面,因此废旧塑料也主要来源此。对于北京市场来说,农业领域的废塑料产生量为6万吨/年,占总量的9%,主要是农用地膜和棚膜、编织袋、农业水利管件、塑料绳索和网具;商业部门的废塑料产生量为28万吨/年,占总量的42%,主要来源于经销部门可回收的塑料制品,其大都为一次性包装材料,以及消费中废弃的塑料制品;日常生活中所用塑料制品占整个塑料制品的比重较大,达到33万吨/年,占总量的49%,而且呈现增长的趋势。2006年北京市生活垃圾产生量为585万吨,日产生量16万吨,主要构成包括:厨余、金属、玻璃、织物、纸类、塑料及其他,而且每年将以8%的速度递增。随着经济发展和生活水平的提高,垃圾成分构成发生了很大变化:一是厨余、餐厨等有机垃圾增加到50%以上,纸类、塑料、玻璃、织物等可回收物占到了40%以上;二是旧家居、旧电器等垃圾增多;三是废电池、日光灯管、油漆等有毒有害物品有上升趋势。

"白色污染"最直接的危害是严重损害了环境景观。在铁路、公路沿线,由于沿途抛扔了大量餐盒和塑料袋,与铁路并行形成两条"白色长廊";在内河航道的水面到处飘浮着白色餐盒;在旅游景点、城市街道到处散布着塑料袋与餐盒,塑料袋随风飘舞,挂在树枝上或堆积在杂草丛中,使环境景观变得十分恶劣。更为严重的是,塑料制品在自然界中很难降解。据测算,一般塑料制品在自然界的降解周期为200~400年。抛弃的塑料品会造成土壤恶化,影响作物生长;被牲畜误食,会造成生病以致死亡。某些泡沫塑料生产过程中需用氟利昂,这是将被弃用的破坏臭氧层物质。抛入河流、湖泊等处的塑料制品还会影响航运,使水质变坏,并可影响水电站的正常运行。如漂浮在长江中的塑料包装物等曾使葛洲坝水利枢纽的发电机组多次停机。