摘 要：建筑行业的快速发展为国内的城市化与现代化进程做出了巨大贡献， 但是， 建筑固体废弃物给自然环境带来的负面影响却无法忽视。在诸多种类的建筑固体废弃物中， 由建筑型材、玻璃幕墙和装饰板等建材表面的软质塑料保护膜在废弃后带来的白色污染对环境的影响最大， 也是这几年国家逐渐加大力度治理的环境问题之一。在简述了建筑白色污染的来源的基础上， 分析了建筑白色污染对环境的危害， 阐述了国内处理废弃的软质塑料保护膜主要方法， 研究了以光降解型塑料、生物破坏性塑料和全生物降解塑料为代表的可降解材料， 分析了三种材料取代传统建材塑料保护膜材料的可能性， 提出了建筑白色污染的防治和环保塑料膜的推广方案。
关键词：建筑白色污染； 环保塑料膜； 可降解塑料；
Abstract: The rapid development of the construction industry made great contributions to the process of urbanization and modernization in China, but the negative impact of solid waste on the natural environment cannot be ignored. Among the types of solid waste in construction, the white plastic pollution caused by the soft protective plastic film on the surface of building materials such as building profiles, glass curtain walls and decorative panels had the greatest impact on the environment, and the country increased gradually in recent years. Based on introduction of the origin of white pollution in the building briefly, the harm of the white pollution on the environment was analyzed, and the main methods of treating the waste soft plastic protective film were expounded in China. The photodegradable plastics, biodegradable plastics and biodegradable plastics as the representative of the biodegradable materials were studied, the possibility of replacing three kinds of materials with plastic protective film materials of traditional building materials were analyzed, the prevention and control scheme of building white pollution and the promotion scheme of environmental protection plastic film were put forward.
Keyword: White Pollution in Buildings; Environmental Plastic Film; Biodegradable Plastics;
进入21世纪后， 随着国内城市建设与改造进程的不断深入和建筑行业的飞速发展， 城市内涌现了大量的高档商业、民用建筑和公共建筑， 城市面貌发生了翻天覆地的变化。新型建筑的结构设计更为合理， 内在功能与配套设施也更为人性化， 为城市居民生活品质的提升做出了巨大贡献。但是， 城市建设与改造过程中也产生了大量的建筑固体废弃物， 以废弃钢铁、木材、玻璃、砖块和塑料等为代表的固体废弃物为城市的垃圾处理工作带来了巨大的负担。据估计， 我国建筑固体废弃物排放量约占城市垃圾总量的三分之一， 建筑固体废弃物不合理的安置和堆放不仅对城市环境造成了巨大破坏， 也是一种严重的资源浪费行为。
建筑工程中产生的废弃塑料在固体废弃物中占有的比重很大， 由于建筑使用的大部分塑料难以降解， 故其回收、处理和再利用的难度也比较大。目前， 我国在废旧塑料管材和型材的处理方面取得了一定的进展， 通过回收和处理工艺， 大部分废旧塑料管材和型材可以变为原材料再次投入生产中。然而， 国内关于以建筑型材表面的废弃塑料包装为代表的建筑白色污染处理研究较少。废弃建筑塑料包装 （如PVC不干胶粘袋、塑料包装纸和塑料袋等） 回收再利用的成本较高， 处理后的废弃塑料包装作为原料生产出的包装产品的光泽、质地和质量都比较差， 以上因素都为建筑白色污染的妥善处理工作带来了巨大的困难。
1、 建筑白色污染的来源与危害
1.1、 建筑白色污染的来源
建筑白色污染主要来源于建筑材料的塑料包装， 其中， 覆盖在建筑型材和装饰件表面的软质白色塑料保护膜在废弃淘汰后最难被处理， 对环境的危害也最大。塑料保护膜的材料主要为聚乙烯 （PE） 、聚氯乙烯 （PVC） 和双向拉伸聚丙烯 （BOPP） , 保护膜的一侧涂有不干胶， 另一侧可以印刷文字[1].1994年起， 塑料保护膜在我国建筑行业迅速推广， 并成为保护建筑型材和产品推广的主要手段之一。经研究发现， 塑料保护膜的遮蔽性、抗老化性能和耐候性都比较好， 在高温、雨雪和强紫外线的环境中也可以保证较为稳定的黏结力， 对于保护型材表面的平整度、光洁度和美观性具有一定的作用。覆盖在金属钢结构表面的塑料保护膜具有与防腐涂层类似的功能， 即可以在一定时间内减小金属的腐蚀和锈蚀机率， 其成本也远低于传统的金属防腐涂料工艺和热镀锌技术。但是， 用于生产软质塑料保护膜的材料---聚乙烯、聚氯乙烯和双向拉伸聚丙烯都很难降解， 覆盖了不干胶涂层以后也无法回收再利用， 残留在型材表面的不干胶会在光照下挥发出有害气体， 对室内环境和人体健康产生不利影响。
1.2、 国内建筑白色污染处理发展现状
目前， 废弃的软质白色塑料保护膜无法进行回收再利用， 故其处理方法也以填埋和回收为主。以PE、PVC和BOPP为代表的高分子聚合物无法被土壤分解， 现多利用自然凹陷建立填埋场对废弃塑料包装进行集中填埋。填埋工作成本低， 也没有太多的设备要求， 经消毒处理后对于填埋场附近的土壤环境影响也不大， 是目前解决城市污染物的最主要的手段。但是， 废弃的软质塑料保护膜表面残留的不干胶会严重影响土壤环境和地下水资源， 故建筑白色污染物在填埋前往往需要进行化学处理， 这无疑增加了填埋工作的成本。建筑白色污染经处理填埋后， 也会占用大量的土地资源， 有悖于我国资源友好型社会和可持续发展战略。集中填埋点松软的地基会带来污染物渗漏， 遇到暴雨天气时填埋点地面会有大量的积水产生造成水土流失， 这些都是建筑白色污染填埋处理带来的潜在负面影响。
除了填埋处理外， 对废弃的塑料保护膜还可以进行焚烧处理。为了提高资源的利用率， 废旧塑料包装材料往往在热电厂焚烧炉内进行焚化转化为发电所需的热能。但是， 大部分塑料材料在燃烧后会产生有毒气体， 建筑用的软质白色塑料保护膜也不例外， 聚氯乙烯在焚化炉中燃烧后会产生二恶英， 如果不经处理直接排放到大气中则会造成严重的污染[2].然而， 有关于塑料焚化后产生气体的净化装置结构复杂， 设备的成本也比较高， 而面对不同种类塑料焚烧后产生气体区别较大的情况， 净化装置的使用局限性也比较大， 由此也凸显出焚烧废弃塑料包装发电的前期设备投入与效益严重不符。
1.3、 建筑白色污染的危害
综合上述分析， 由软质白色塑料保护膜所引发的环境问题如下[3]:
（1） 当软质白色塑料保护膜从型材表面揭开后， 很难保证型材表面没有不干胶残留物， 残留的不干胶不仅影响了产品的美观度， 生产时添加的增塑剂所产生的挥发气体也对室内居民的健康安全有极大的危害。
（2） 软质白色塑料保护膜无法降解处理， 在其一侧涂有的不干胶也使得保护膜几乎无法经再处理后二次使用。
（3） 聚氯乙烯和聚丙烯等软质塑料保护膜材料在焚烧时会产生大量有毒气体， 对集中焚烧点附近的空气会造成严重的污染， 释放出的有毒气体增大了附近居民患呼吸道疾病的机率。
（4） 软质塑料保护膜掩埋后很难被土壤分解， 若不经处理则会对土壤环境和地下水资源造成严重的破坏。
2、 环保型塑料保护膜的研究
环保型塑料保护膜是材料科学、包装工业和环保产业融合与发展的重要产物， 也是我国近年来大力推广的塑料包装产品之一。相比于传统PE、PVC和BOPP包装材料， 环保型塑料保护膜最大的特点是可以通过环保手段对废旧塑料保护膜进行降解。学者们经过多年的研究和试验， 提出了光降解塑料、生物破坏性塑料和全生物降解塑料三类环保材料[4].
2.1、 光降解型塑料
光降解型塑料分共聚型和添加型塑料两类， 共聚型塑料是不饱和烃与一氧化碳反应后获得的高分子链上含有羰基的共聚物。共聚型高分子材料的制备成本比较高， 材料在光照下就会立即被降解， 故其在实际应用中并不多见。添加型高分子材料在制备时掺混了过渡金属化合物和光敏剂， 如羰基化台物和多芳香族化合物等。通过控制制备过程中过渡金属化合物和光敏剂的掺混量就可以调节聚合物的分解速度。目前， 我国已经在光降解型塑料的研究上取得了一定的成果， 该材料已经被应用于塑料保护膜和农用塑料大棚膜的生产中。但是， 光降解型塑料虽然有可能解决部分建筑白色污染， 但在使用过程中也出现了一些问题。光降解型塑料的分解速率受光照影响较大， 而塑料型材在运输过程中又经常暴露在强紫外线的环境中， 以其作为建筑型材保护膜的稳定性就无法得到保证。另外， 制备过程中材料内掺混的添加剂在降解后对于环境的影响也尚没有研究能够确定。
2.2、 生物破坏型塑料
最初， 学者们发现添加了淀粉的高分子材料可以被微生物部分分解， 由此开始了生物破坏型塑料的研究工作。为了提高高分子材料的降解速率， 研究人员又对添加淀粉的高分子材料进行改进， 将生物降解剂和相容剂同时添加到了高分子材料中。改进的生物破坏型塑料在淀粉或生物降解剂降解完成后呈多孔碎片状， 微生物侵蚀材料的作用面积增大， 有助于分解速率的提高。但是， 若要使高分子材料完全被微生物分解， 则还需要进行进一步深入研究。
2.3、 全生物降解塑料
2.3.1、 聚β-羟基丁酸酯类高分子材料
20世纪70年代初， ICI公司成功开发了聚β-羟基丁酸酯 （PHB） 并开始用于高分子材料的制备中。PHB是高度结晶的细菌和藻类的贮存产物， 具有较强的脆性和不稳定性， 密度约为1.25 g/cm3, 平均结晶度在75%以上， 环境温度达到143℃时开始发生热变形， 温度在93℃以下使用时稳定性较好。当环境温度高于熔点时， PHB的加工窗变窄， 耐化学性能也有较大的下降， 但其生物降解性能却有较大程度上的提高。为了提高PHB的实用性， Zeneca公司对PHB进行优化并开发出β-羟基丁酸 （HB） 与β-羟基戊酸 （HV） 的共聚体， 将其命名为Biopol.与PHB相比， HB与HV的共聚体---Biopol的结晶度和熔点都比PHB更低， 但是其柔顺性得到了较大程度的提高。部分学者也曾利用改变藻类基因的方法来改进PHB的性能， 其中基于生物合成基因转移技术和基因转移发酵过程获得短、长链PHA产物的工作已经取得了初步成果[5].
将PHB类高分子材料放置在某些特殊环境中会发生降解反应， 环境的不同会对降解的速率和结果产生较大的影响， 如将0.025 mm的PHB薄膜放置在海水中6周后表面会出现孔洞， 而将其掩埋在土壤中1个月后开始降解， 8个月左右约90%以上的材料被分解， 土壤的酸碱度和微生物的数量都会影响降解的速度。
目前， PHB类材料主要用于药品、卫生用品和特殊包装中， PHB-HV材料可以制成塑料薄膜、塑料瓶和各种注射模压件。相比于其他高分子材料， PHB类材料的价格略高， 作为建筑型材的包装虽然可以在很大程度上缓解白色污染问题， 但其经济效益比较差， 这也是影响PHB类材料推广和普及的主要因素。据有关学者分析， 生物合成基因转移技术和基因转移发酵技术的逐渐成熟是降低PHB类材料制造成本的有效出路。
2.3.2、 聚乳酸类塑料
聚乳酸 （PLA） 是纯化的丙交酯经过开环聚合后的高分子量产物， 属于刚性结晶物， 其强度和刚度都比较大， 但在水中容易水解， 故以PLA为主要材料制造的产品耐水性都比较差。另外， PLA还可以用于食品包装、塑料薄膜和快餐用具包装的制备中。PLA水解后生成乳酸和齐聚物， 可以作为微生物的食物或植物的生长养料， 其降解速度与环境条件有较大的关系。在PLA的制备中添加助剂可改善聚乳酸的物理性能， 控制其水解的速率。改性PLA已经用于塑料大棚膜的生产中， 若能将PLA的成本进一步降低， 则可作为建筑型材的保护膜。
2.3.3、 聚乙烯醇类塑料
相比于上述PHB和PLA两种材料， 聚乙烯醇 （PVA） 的使用前景更加广泛， 也是近几年高分子材料科学在实际生产中较为成熟的应用。据有关数据统计， 美国、欧洲等发达国家PVA的年均消耗量在9万t以上， 而日本的年均消耗量要达到13万t.与PLA类似， PVA的水溶性比较好， 也是目前学者们发现的唯一可通过生物法完全降解的高分子材料。美国研究机构通过对聚乙烯醇改性获得了聚醋酸乙烯酯， 聚醋酸乙烯酯的水溶性更容易控制， 在制备的过程中控制助剂的添加量也可以降低聚醋酸乙烯酯的熔化温度， 提高材料的热稳定性。PVA类塑料原材料的生产成本较低， 已经用于农药、洗衣液等产品的包装材料中， 也是目前可能性最大的用于建筑包装的材料之一。但是， PVA材料的耐水性仍然不理想， 需要根据其实际使用环境在材料表面进行镀膜处理。经实验分析， 约55种以上的微生物可以完全降解PVA类塑料， 降解后的产物为水和二氧化碳， 这为解决建筑白色污染问题提供了新的出路。
3、 建筑白色污染防治方案与环保塑料膜的推广
据有关报道显示， 大部分一、二线城市每年产生的废弃建筑型材保护膜约40万m2, 这其中还没有涵盖玻璃幕墙和装饰板上的废弃保护膜。建筑型材保护膜在使用后就完全被淘汰， 而再生化处理的经济效益又比较差。所以， 以可降解材料代替现有保护膜的PE、PVC和BOPP等材料是解决建筑白色污染的最有力的措施。相比于传统建筑型材保护膜材料， 可降解塑料的成本会略高一些， 但其带来的环境收益是巨大的， 值得引起政府有关部门的重视。解决建筑白色污染问题仅依靠建筑行业自身变革的过程是极为缓慢的， 也是不现实的， 而建筑白色污染对土壤和地下水造成的严重破坏又是目前建筑行业急需解决的问题之一。所以， 可降解塑料取代传统材料的过程即需要相关企业的大力推广， 也离不开政府政策的支持。
参考文献：
[1]候一鸣。塑料型材保护膜[J].上海建材， 2000 （4） :49.
[2]刘在平， 刘刚。废旧塑料包装材料的回收处理对策[J].环境科学与管理， 2012, 37 （b12） :128-130.
[3]陈庆华， 陈秀琼， 陈敏鹏。建筑白色污染的治理及环保型透明塑料保护膜的开发[C]//塑料与环境、塑料改性在塑料管道中应用论坛、中国塑协改性塑料专委会二〇〇三年年会暨中国塑协改性塑料专业委员会理事会第四次全体会议。北京：中国塑料加工工业协会， 2003.
[4]黄发荣。环境可降解塑料的研究开发[J].材料导报， 2000, 14 （7） :40-44.
[5]汪多仁。Biopol生物降解塑料的开发与应用 （上） [J].塑料包装， 2016, 26 （01） :30-33.
