CREST | 南洋理工大学费璕瑺团队：大尺寸废塑料和微塑料在固废填埋单元中的分布、环境行为和释放

导读

 

新加坡南洋理工大学费璕瑺团队在Critical Reviews in Environmental Science and Technology（CREST，《环境科技评论》）期刊发表题为“大尺寸废塑料和微塑料在固体废弃物处置填埋单元中的分布、环境行为和释放（The distribution, behavior, and release of macro- and micro-size plastic wastes in solid waste disposal sites; DOI: 10.1080/10643389.2022.2054649; Published online: 23 Mar 2022）”的综述。

近日，第五届联合国环境大会续会通过了《终止塑料污染决议（草案）》，来自175个国家的国家元首、环境部长和其他代表批准签署该决议。决议指出，建立一个政府间谈判委员会，到2024年达成一项具有国际法律约束力的协议，涉及塑料制品设计、生产、回收和处理等各个环节。这项决议将推动相关方从根本上转变生产、消费塑料和管理塑料废弃物的方式，是自气候变化《巴黎协定》签署以来最重要的国际多边环境决议。

人类迄今为止产生的塑料产品，有近60%在卫生垃圾填埋场和未管控的垃圾堆场中贮存，截止2017年达5,000×106吨。对于全球范围内的塑料污染而言，大尺寸废塑料和微塑料在固体废物填埋场地内的分布、长期环境行为和释放是重要研究课题。我们梳理了过去近八十年的相关研究，共计涉及56个国家275个垃圾处置点中616份生活垃圾样品，并从三个角度展开论述，以期为该领域的未来研究提供有价值的见解，并呼吁学界和工程界更加关注垃圾填埋场地中废塑料的潜在污染。

图1 图文摘要（Graphic abstract）

主要内容

不同收入层级的国家中，废塑料在生活垃圾中质量占比（%PW）的时空演化趋势不一样。高收入国家从1940s开始丢弃废塑料，%PW在2000s达到最大值，约为19%；由于大规模的回收和焚烧，%PW在2010s后开始降低。对于低收入和中等收入国家，%PW在1980s后开始增加，并在2010s达到29%；更早期的数据相对匮乏，因为这些国家的生活垃圾大多丢弃于垃圾堆场并缺少相关记录和研究。此外，我们发现对于某一特定的垃圾处置点，%PW变化很大，也就意味着用某一收入层级国家的平均%PW进行估计，有很高的不确定性。

图2 生活垃圾中废塑料的质量百分数（PW%）

在填埋场地中的空间分布，影响废塑料长期的环境行为，以及其释放和回收途径。相比于深层，浅层生活垃圾中%PW更高，这与近几十年来全球范围内越来越多废塑料被丢弃的趋势是一致的。研究发现，废塑料最深可能存在于地下50~60 m。对于低收入和中等收入的国家，其丢弃的废塑料主要赋存于地下30 m以内，可能是因为这些国家垃圾处理设施的设计埋深较浅。根据我们的粗略估计，在垃圾填埋场地30 m以下的深度，%PW为0~15%，而在0~30 m之间，%PW为0~40%。

图3 不同来源和性质的生活垃圾中废塑料重量百分数（PW%）

废塑料在海洋和陆地环境中的长期行为已被广泛地研究。相比较于自然环境，废物填埋场地具有独特的环境条件，从而使得废塑料经受多种变化过程。在某一废物填埋场地内部和不同填埋场地之间，其环境条件都是随时空变化的。填进生活垃圾后，严苛的环境条件加速被填埋废塑料的物理化学降解，包括化学降解、溶解、浸出和吸附、微生物降解、机械破坏、气力和水力运移、沉降及结聚。这些过程的发生时间短则几天，长则几十年。

废塑料可通过回收、拾荒、开矿、风力和地表径流、海岸侵蚀和洪水、滑坡等过程离开填埋场地。学界目前对这些过程都只有定性的认识，还没有可靠的物质流和总量估算。对填埋场地中微塑料的来源、分布和次级生成过程的研究尚处于起步阶段，而对微塑料在场地内外的迁移转化过程知之甚少。

图4 废塑料在废物填埋场地中长期环境过程示意图

总结与展望

这是关于大尺寸废塑料和微塑料在废物填埋场地中分布、环境行为和释放的首篇综述。对现有知识的归纳和总结使我们能够更好地认识废塑料在废物填埋场地中的迁移与转化规律，从而有助于全面地认识废塑料的全生命周期过程，并有助于更加科学地控制、甚至避免废塑料的污染。然而在该领域的研究还远远不够，我们为将来的研究提供了一些可能的方向，包括基于废物填埋场地和废塑料特性构建更加科学合理的研究方法；关注废塑料长期的环境过程及该过程对其他生活垃圾组分的影响；揭示废塑料，尤其是微塑料在原生废物填埋场地中的存在状态和分布规律；构建系统有效的环境评估和监测体系；以及防止废物填埋场地中各尺寸废塑料向环境中迁移的工程措施。

作者简介

第一兼通讯作者简介：

费璕瑺，新加坡南洋理工大学助理教授，博士生导师。费教授于2008年从同济大学环境科学系毕业，于2011年和2015年分别从美国密歇根大学安娜堡分校获得环境工程与土木工程双硕士及环境工程博士学位，于2016~2018年在美国密歇根大学安娜堡分校和沙特阿卜杜拉国王科技大学进行共计2年半博士后科研工作，于2018年7月起在新加坡南洋理工大学土木与环境工程学院担任助理教授，于2019年4月起兼任南洋环境及水资源研究所下属“废弃物及资源回收中心”副所长，并于2020年8月起兼任城市解决方案科研中心下属“废弃物在基建中应用研究组”共同带头人。主要科研方向包括：1）固体废弃物处理处置与资源化，2）固废填埋场相关科学与技术，及3）环境岩土工程中的仪器与过程。

共同通讯作者简介：

何宏平，深圳大学环境工程系助理教授，硕士生导师，2015年和2019年于同济大学分别获得硕士（导师 吴德礼教授）和博士学位（导师 段宁院士），在新加坡南洋理工大学费璕瑺教授课题组从事约2年的博士后研究工作后入职深圳大学，入选深圳市海外高层次人才计划。目前，主持国家自然科学基金、深圳市优秀科技创新人才培养博士启动项目等项目。

|供稿：南洋理工大学费璕瑺团队

|编排：曾镜羽

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