新冠肺炎流行期间塑料的产生、危害和处置

随着新冠肺炎在全球范围内的大流行，人们对塑料的需求激增。个人防护设备和一次性医疗设备以及包装材料已成为保护一线卫生工作者和普通民众健康和安全的救星，但由于塑料的随意丢弃和处置管理不善，不仅可能使其增加病毒传播的风险，而且还会对陆地和海洋生态系统造成污染。

新冠肺炎流行期间塑料的产生

塑料具有高强度、低重量比、耐用性和多功能性等优良特性，其在新冠肺炎流行期间为医疗保健部门和公共卫生安全做出了巨大贡献，但其回收性能差也给环境造成了巨大的压力，新冠肺炎流行期间各种塑料的使用如图1所示。

（1）医疗设施：新冠肺炎的高发病率导致医疗废物急剧增加。目前医疗废物产生量是疫情发生前平均产生量的10倍，每95名新冠患者每天将产生约650千克医疗废物，加泰罗尼亚、西班牙和中国医疗废物分别增加了350％和370％[1]，医疗废物的急剧增加使各个城市处理能力超负荷。

（2）个人防护设备：为了防止病毒传播，医护人员以及普通市民均必须使用个人防护设备，例如医用口罩和手套，全球对个人防护设备的需求显着增加。据估计，全球每月大约需要使用1290亿个口罩和650亿个手套来保护自身安全[2]。

（3）一次性塑料包装物：新冠肺炎的流行促使消费者偏爱使用塑料容器包装的新鲜食品以及一次性塑料袋来包装食物，一次性塑料包装物的使用显著增加，占塑料使用率的40％，医疗用途的塑料包装物使用率增长17％[2]。

图1 新冠肺炎流行期间各种塑料的使用[3]

大多数医疗设施和个人防护设备主要是由聚氨酯（PU）、聚丙烯（PP）、聚碳酸酯（PC）、低密度聚乙烯（LDPE）、聚氯乙烯（PVC）等聚合物组成，而一次性塑料包装物主要由高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、聚苯乙烯（PS）和聚对苯二甲酸乙二酯（PET）等组成。常见聚合物的化学结构式如表1所示。

表1 常见聚合物的化学结构式

新冠肺炎流行期间塑料的危害

塑料因其便利性，为我们的生活带来大量的好处，但其不可生物降解、熔点低和使用寿命短等问题，也会对人体、环境和动物造成不良影响。目前大多数塑料最终会进入垃圾填埋场或海洋环境中，如图2所示。

垃圾填埋场中的塑料废物一般会经过非生物和生物降解过程，其降解会产生大量的次生微塑料，次生微塑料进入大气和土壤环境中会导致废料填埋场中的空气和土壤严重污染。

塑料废物迁移到海洋环境中会威胁乌龟、珊瑚和鲸鱼等水生动物的健康，从而破坏海洋中的生态系统，如图3所示。例如，乌龟之类的海洋生物可能误食塑料碎片作为食物来源，从而导致塑料在身体内难以消化。塑料废物将珊瑚礁缠绕会对珊瑚礁造成物理伤害或者引入外来病原体，这些病原体会进一步感染珊瑚礁附近的海洋动物。如果人类食用受感染的海鲜，例如鱼、虾和螃蟹，可能会导致另一种病毒爆发。

图2 塑料废料对环境和海洋的负面影响[4]。

图3 塑料废物的危害（图片来源于网络）

新冠肺炎流行期间塑料的处置

塑料废物一般先进行消毒处理，然后再进行焚烧或者回收利用，如图3所示。

图4 塑料废物处理的总体流程[4]

（1）消毒技术

目前常用的消毒技术主要由蒸汽消毒、化学消毒、微波消毒和高温消毒技术，蒸汽消毒的基本原理是使废物在一定的温度和压力下与蒸汽直接接触，经过一定时间微生物细胞内的蛋白质凝结变性，在高温高压下被灭活。化学消毒是将塑料废物中充入二氧化氯、环氧乙烷、次氯酸钠或甲醛等化学物质后静置，使微生物或者病原体灭火，常与机械破碎处理相结合。微波消毒是通过波长为1至1000 mm，频率为3000 MHz的波使塑料废物中的分子发生激烈碰撞，从而产生高温进行消毒灭火病原体。高温消毒是使用高温蒸汽时微生物蛋白质凝结变性，杀死塑料废物中的微生物。

（2）焚烧技术

焚烧技术是通过专用焚烧炉焚烧塑料回收利用热能，可以减少塑料废物90％的原始体积和91％的原始重量，并100％消灭病原体和有害微生物，但是焚烧技术会对环境有许多负面影响。常见的聚乙烯的焚烧化学方程式图5所示。

图5 聚乙烯燃烧的化学方程式

（3）回收利用

用作燃料：采用热解技术将其用作燃料，热解技术是指塑料废料缺氧的环境中经历高温（约500°C）的作用，长链大分子结构分解成较小的聚合物分子或低聚物，产生石油、天然气和炭等物质，可用于石油化工、炼油厂、能源企业或废水处理中。例如，聚对苯二甲酸乙二酯（PET）的热解过程如图6所示。

图6 聚对苯二甲酸乙二酯PET在酸性和碱性条件下的热解[5]

作为建筑材料：塑料废物可用作道路建筑材料、水泥和混凝土[6]。例如Jassim（2017）报道了采用比例为3：2的聚乙烯废料和硅酸盐可以生产塑料水泥，如图7所示[7]。

图6 不同比例的聚氯乙烯与硅酸盐材料混合形态[7]

当前，全球新冠肺炎疫情形势仍然严峻，塑料的使用和消费在这种前所未有的疫情大流行期间能够保护公共卫生，但更为重要的是要在公共卫生保护与环境可持续发展之间保持平衡。大家做好个人防护的同时，需要合理处理所使用的医疗设施和个人防护设备。我们既需要保护自身，也需要保护环境，守住人类赖以生存和发展的生命源！