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海洋垃圾何去何从?

2013-01-12 09:36:05

作者:向阳 

  2011311日,日本发生9级大地震并引发强烈海啸。此后,大量的房屋、汽车和各种残骸卷入太平洋,形成了一个长约111千米的垃圾岛。研究人员估计,这个漂浮在海上的垃圾岛两年内会漂至夏威夷,3年后漂到美国西岸。 

  海上垃圾与公地悲剧 

  其实,在日本地震和海啸导致大量垃圾卷入海洋之前,人们生活的这个星球中的海洋上就已经漂浮着大量的海上垃圾。 

  2007年,美国科学家发现,太平洋上漂浮着一个巨大的太平洋垃圾岛,其面积有两个美国得克萨斯州(该州面积约69万平方千米)那么大。这座漂浮在海面上的巨大垃圾岛飘荡在旧金山和夏威夷之间的广阔水域,主要由生活垃圾构成,其中80%以上都是废弃的塑料制品,重约1亿吨。 

  2008年的海洋垃圾监测统计结果表明,人类海岸活动和娱乐活动,航运、捕鱼等海上活动是海滩垃圾的主要来源,分别占57%和21%;人类海岸活动、娱乐活动,其他弃置物是海面漂浮垃圾的主要来源,分别占57%和31%。进入海洋的垃圾通过不断运动的洋流将它们聚集在一起,形成了海洋上庞大的垃圾岛。大西洋、印度洋等海洋也有相似的巨大的海上垃圾岛。 

  海上垃圾由人类各种物品构成,凡是陆地上人类使用、食用和消费的各种东西,都可能最终流入海洋成为海洋垃圾的组成部分。例如,重金属汞、镉、铜、铅等,各种农药、石油及石油制品等。组成海洋垃圾的物品主要有: 

  日用品和医疗用品,包括商业和工业磁性片材、注射器、包扎带和手术手套、食品容器、笔、梳子、鞋、玩具、渔网、蚊帐、钓鱼线、绳子、捆扎带、荧光棒、安全帽、炸药筒、钻孔插头、雷管、浮标等; 

  橡胶类,如手套、气球、雨靴、避孕套和轮胎等; 

  木制品类,如建筑木材、养殖笼、集装箱、木塞、刷子、家具和整幢房子等; 

  金属类,如铝制或锡制饮料罐、自行车、剃须刀、罐头、针、刀、家电、汽车零部件、枪支和弹药等; 

  纸制品类,如箱包、香烟盒、烟头、纸盒、纸杯、纸板箱和纸板件、报纸杂志和纸巾等; 

   纺织品和皮革类,如服装、手套、鞋子、布料、棉绳、装饰用织物、卫生巾、卫生棉、尿布等; 

  玻璃和陶瓷类,如碎玻璃、食品和饮料瓶罐、药瓶、灯泡、灯管、花盆、花瓶等。 

  海上垃圾的最大去处就是在海上漫无目的地漂游,形成了一种真正意义上的公地悲剧,因为尽管这是所有人的责任,但不会追究到具体的个人、国家的头上,因而谁也不会为其负责。但是,海洋上漂流的垃圾可以造成多方面的危害。其一,可以阻碍海上交通线,损坏船只;其二,对海洋生物造成伤害,例如,绿色和平发现至少267种海洋生物因误食海洋垃圾或者被海洋垃圾缠住而备受折磨,并导致死亡;其三,通过生物链危害人类,如重金属和有毒化学物质可通过鱼类的食入而在体内富集,人吃了这些鱼类会受到伤害。 

  焚烧发电是首选 

  然而,听任海洋垃圾自生自灭既破坏环境,又给人类带来灾难,所以需要处理海洋垃圾。当这些海洋垃圾危及到一个国家时,就会逼迫相关国家采取措施。例如,日本地震的海上垃圾漂流到美国西岸近海时,美国必然要想办法来处理这些垃圾。而且,当一些商业机构和环保组织真正意识到垃圾是错放到海洋上的无主的财富之时,也会想方设法来处理这些垃圾,以获得良好的声誉和巨大的经济效益。 

  处理海洋垃圾既与陆地上垃圾处理模式有联系,同时也有自己独特的方式。陆地上处理垃圾的模式有三种,一是卫生填埋,二是焚烧发电,三是综合处理(堆肥)。海洋垃圾的处理也至少可以分为三种,一种是焚烧发电,二是资源转换,三是建造人工岛屿。但是,无论哪一种,成本都会比陆地上的垃圾处理更高,因为需要加上打捞、运输、晾晒垃圾等的成本。 

  由于海上垃圾大部分是塑料,所以首选的办法应当是打捞后焚烧发电,其灰烬则可以用以填海造地或建造岛屿。研究人员早就计算过塑料焚烧的能量利用。几乎所有塑料都由不可再生石油制成,主要成分是碳氢化合物,可以燃烧。如聚苯乙烯燃烧热量比燃料油还高,是热值很高的大分子材料。 

  联合国环境规划署(UNEP)规定,当垃圾低位发热量为33507100千焦耳/千克时,适合焚烧处理。而塑料垃圾的热值最大,全由废塑料构成的垃圾低位发热量可达32527 千焦耳/千克,高位发热量为32570千焦耳/千克,全由废木料构成的垃圾低位发热量可达18610千焦耳/千克,由碎玻璃构成的垃圾低位发热量只有140千焦耳/千克。因此,塑料垃圾是最适合于焚烧发电的资源。而塑料占80%以上的海上垃圾更是比陆地上的垃圾占有优势,因为陆地垃圾中塑料只占整个垃圾含量的15%左右,其热值也只占整个垃圾热值40%左右。所以,如果不利用海上垃圾来发电,实在是一种巨大的浪费。 

  不过,海洋垃圾的焚烧也有几个问题需要解决。除了打捞和运输外,还需要经短时间搁置脱水。此外,由于塑料焚烧可产生大量的二恶英,会危及环境和生态,需要有特别能控制二恶英排放的高级焚化炉。但是,现在这种焚化炉已研制成功,而且投产使用,因此控制焚烧时的二恶英已经问题不大。此外,焚烧海洋垃圾也与陆地垃圾的处理一样,需要对垃圾分类,首先要分拣到位才能焚烧,而这也并非难题。 

  海上垃圾焚烧的最大益处是供电,同时经营者可能获得巨大利润。例如,中国广东的李坑焚烧发电一厂于20092月正式运行,每吨垃圾平均发电360度,最多可达400多度,年上网电价达到5000多万元,实现了收支平衡,再加上政府给予的垃圾处理费补贴,已经开始赢利。所以,如果有资金、技术和人员,投资海上垃圾焚烧既是环保和公益,也可获得利润,更是一种利用科技手段把放错了地方的垃圾转化为财富的有效方式。 

  资源转换和建造岛屿

由于海洋垃圾80%以上是塑料,这也形成了处理海洋垃圾的另外一些做法,例如,把塑料这种资源转化为另外的资源。现有的研究表明,可以通过多种技术手段把塑料转化为人类可利用和消费的多种资源。例如,可以用废塑料制造燃油、生产防水抗冻胶、制取芳香族化合物和制备多功能树脂胶等。 

  现在,用废塑料制造燃油在一些国家已经获得突破,例如中国和泰国。2003年,中国成都的一项技术——废旧塑料回收燃油技术及工艺设备获得四川省环保局和有关专家的鉴定。应用该技术回收塑料,不但能生产纯度高达9093号的汽油,而且还能生产柴油。由于生产成本低,其售价比市面上同类产品每吨便宜300元左右。任何塑料废品,如编织袋、塑料袋、矿泉水瓶、发泡餐盒等,不需任何分类和清洗处理,经过化学裂解,都可使它们变成油质气体,再经冷却分馏后,使其还原为液态混合油。当然,这一技术是否能投产,还需要许多条件,如资金、土地、人员,以及该项技术的实用和推广等。 

  2010年,泰国宣布,泰国乃至东南亚地区首个废塑料再生产燃油项目在泰国华欣市启动,每天可消耗6吨废塑料,生产出4500升燃油,每年产量为135万升。如果这一技术和生产方式能得到推广,就不愁海洋垃圾找不到地方消化。 

  另一方面,制取芳香族化合物的研究也正在日本等国家进行。把聚乙烯、聚丙烯等废塑料加热到300℃,使之分解为碳水化合物,然后加入催化剂,即可合成苯甲苯和二甲苯等芳香族化合物525℃的温度下反应时,废旧塑料的70%能够转换为有用的芳香族物质,它们可做化工品和医药品的原料及燃料改进剂等,其余成分可以转换为氢和丙烷 

  因此,如果这些技术成熟和投产,将可以大量消化海洋垃圾,而且可能会让一些国家争抢这些海上无主的垃圾资源。 

  另一方面,一些研究人员也提出了海洋垃圾的另一个去处,即利用海洋垃圾建造人工岛屿。提出这个设想的是荷兰科学家,其基础也是因为海洋垃圾大部分是塑料。他们的设想是,在收集4.4万吨塑料垃圾后,对这些塑料废品进行无毒无害处理,制成一个个中空的浮动平台。把这些平台连接起来可形成小岛的地基,在上面铺设泥土和砂石,然后建设道路、农田、沙滩和房屋。 

  然而,与焚烧和资源转化相比,荷兰科学家建造海上人工岛屿的设想现在只能说是一种理想,而且,与新加坡和日本利用垃圾建造人工岛屿相比,荷兰科学家的设想还只是蓝图。以新加坡建立的实马高岛为例,新加坡是先将垃圾焚烧,然后再把垃圾焚烧后的灰烬密封填入海中。而且,早在1998年,新加坡政府在两个离岸的小岛——实马高和西康之间建造了1千米长的岩石长堤,并分出了11个相互连接的海湾单元,将单元里的海水抽干,然后并排放置一层厚厚的塑料膜,垃圾灰烬就倾倒在这些单元里进行密封,防止泄漏。 

  此外,掩埋的垃圾中也包括那些不能燃烧和回收的材料,比如石棉。这些垃圾被塑料密封并掩埋在泥土中,每个月都要从单元周围的海水取样检测,到现在为止,还没有发现任何单元有泄漏和污染海水的情况。每当一个单元的垃圾填到二三米高时,就会铺沙种草,然后再继续埋置垃圾。垃圾最高可埋置到30米,之后就在上面栽种植物,不再堆垃圾了。 

  因此,新加坡的实马高岛是有现实的基础。而荷兰科学家的设想是把塑料无害化处理后制成一个个中空的浮动平台并连接起来,再在上面铺设泥土和砂石。这样的岛屿实际上是漂浮在海面上的,能否成功,需要试验,但毕竟提供了一个消除海洋垃圾的思路。

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