1
第四章 土壤及固体废物
污染与治理1 土壤的结构和性质
2 土壤污染及防治
3 土壤退化及其保护
4 固体废弃物污染及防治
5 白色污染及治理
2
1 土壤的结构和性质
1.1 土壤的组成
土壤是由固
体、液体和
气体三相共
同组成的多
相体系，具
有疏松的结
构。
3
4
土壤的
组成
土壤
矿物质
土壤有机质, 土壤中含碳有机化合物的总称（占固相
总重量的 10％ 以下 ）。分为非腐殖物质和腐殖质两大类。
土壤水分 ——土壤溶液
土壤中的空气 ——主要成分都是 N2,O2和 CO2 。与空
气比较，土壤空气中； CO2含量比大气中高得多； O2的含
量低于大气；水蒸气的含量比大气中高得多；还含有少量
还原性气体
原生矿物质 （ 各种岩石受到程度不同的物理
风化而未经化学风化的碎屑物 ） —— 四类：
硅酸盐类矿物, 氧化物类矿物, 硫化物类矿物
和磷酸盐类矿物
次生矿物质 （ 由原生矿物经化学风化后
形成的新矿物 ） ——三类：简单盐类, 三
氧化物类和次生铝硅酸盐类
岩石化学风化 (氧化、水解和酸性水解 )
伊利石（或水云母） [（ OH） 4Ky（ A14·Fe4·Mg4·Mg6）（ Si8-y·Aly） O20]
蒙脱石
高岭石［ Al4Si4O10（ OH） 8］
5
1.2 土壤的特性
酸碱性
◎ 我国土壤的 pH大多在 4.5－ 8.5范围内，并有由南
向北 pH值递增的规律性。
6
土壤的酸碱性首先决定于土壤的组成：
我国长江（北纬 330）以南的土壤,Si,Al,Fe含
量较高，三者占土壤总量的 95%以上，土壤多为酸
性和强酸性，如华南、西南地区广泛分布的红壤、
黄壤,pH值大多在 4.5－ 5.5之间，有少数低至 3.6
－ 3.8；华中华东地区的红壤,pH值在 5.5－ 6.5之
间；长江以北的土壤（如华北、西北的土壤）大多
含 CaCO3，多为中性或碱性,pH值一般在 7.5－
8.5之间，少数强碱性土壤的 pH高达 10.5。
7
土壤酸化的原因：
?化学原因 ——主要是矿物的风化过程产生的无机酸或
大量二氧化碳；土壤弱酸盐的水解；无机肥料残留的酸
根；重金属和有机物对土壤的污染；酸雨的影响；土壤
胶体吸附的 H+,Al3+等被其它阳离子交换：
8
土壤酸化的第二个原因是微生物对有机物降解。
土壤的碱化
土壤溶液中 OH-离子的主要来源是 CO32-和 HCO3-的
碱金属（ Na,K）及碱土金属（ Ca,Mg）的盐类。
交换性阳离子的水解,
9
吸附性
土壤胶体的性质：
具有巨大的比表面和表面能 ；
电性 ；
凝聚性和分散性 ；
土壤胶体的离子交换吸附
阳离子交换吸附
阴离子交换吸附
10
氧化还原性
氧化还原体系
体系 氧化态 还原态
铁体系 Fe(III) Fe（ II）
锰体系 Mn（ IV） Mn（ II）
硫体系 SO42- H2S
氮体系 NO3- NO2-
NO3- N2
NO3- NH4+
有机碳体系 CO2 CH4
土壤氧化还原能力的大小可以用土壤的氧化还原电位（ Eh）
来衡量
11
2 土壤环境污染与防治
2.1 土壤环境背景值和土壤污染概念
土壤环境背景值：土壤的环境要素在未受到明显污
染时, 其化学元素的正常含量, 以及环境中能量分
布的正常值为环境背景值, 又称作环境本底值 。
由于人类活动使土壤性状发生了不利于人类的改变,
叫土壤污染
12
2.2 土壤污染的来源
?工业和城市废水及固体废体
?农药和化肥
?牲畜排泄物和生物残体
?大气沉降物
13
2.3 农药污染 农药的分类
14
农药对环境的影响
对大气的污染；对水体的污染；对土壤的污染
15
滴滴涕在全球环境中的迁移、转化和富集过程简图
16
农药对人体健康的影响
急性毒作用
对神经的影响
致癌作用
诱发突变
慢性中毒
对内分泌系统的影响
农药对除虫害带来的问题
○对害虫的天敌和其他益虫、益鸟有杀伤作用
○使害虫产生抗药性
17
防止农药污染的途径
?采取综合防治的方法
?搞好农药安全性评价和安全使用标准的制定工作
?安全合理地使用现有的农药
?发展高效、低毒、低残留的化学农药来代替剧毒和残留性
高的农药
?加强生物防治并推广无公害的农药
18
2.4 重金属污染
19
3 土壤退化及其保护
土壤退化 —— 由于自然的，特别是人为的原因，
使土壤生态系统的组成、结构和功能受到影响或
破坏（如，自然植被的破坏或丧失、土壤生物区
种群组成的明显变化、物种的消失；土壤侵蚀、
荒漠化、盐渍化、沼泽化或潜育化、酸化、肥力
下降等）而使土壤固有的物理、化学和生物学特
性和状态发生改变，导致土壤生态系统功能、生
产潜力和环境质量的等级或状况下降，均属土壤
退化现象 。
20
◎ 世界土地荒漠化的基本状况
? 荒漠化是指在干旱、半干旱和某些半潮湿、湿润
地区，由于气候变化和人类活动的各种因素所造
成的土地退化，土地生物和经济生产减少，甚至
基本丧失。
? 受荒漠化最严重的国家依次是中国、阿富汗、蒙
古、巴基斯坦和印度
21
我国国土荒漠化的数据：
? 全国 1/4以上的国土荒漠化；
? 每年因荒漠化造成的直接经济损失达 540亿元；
? 荒漠化潜在发生区域面积 331.7万平方公里 (占国
土面积 34.6%)；
发菜与羊绒
? 荒漠化土地面积 262万平方公里 (占国土面积
27.3%)；
? 荒漠化涉及 18个省, 市, 自治区的 471个县, 旗,
市；
? 荒漠化面积前三位：新疆 (39.8%), 内蒙古
(25.1%),西藏 (16.6%),总占 81.5%
22
2.土地荒漠化的成因和危害
成因,
自然因素：指异常的气候条件，特别是严重
的干旱条件；
人为因素：主要是指过度放牧、乱坎滥伐、
开垦草地。
危害,土地生产力的下降和随之而来的农牧业减
产，严重的会产生生态难民
23
◎ 防治荒漠化的基本途径和策略
制定经济发展和资源保护一体化政策；
逐步建立合理的土地使用权制度体系；
合理管理和使用水资源；
合理规划和使用耕地和草地。
24
4 固体废弃物的处理和利用
4.1 固体废物来源、分类及特点
来源：
种类,城市固体废物 ；
生活垃圾 ；
工业固体废物；
有害废物
特点：资源和废物的相对性 ；
危害具有潜在性、长期性和灾难性
固体废弃物 是指在社会的生产、流通、消费等一系列
活动中产生的，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的
污染环境的固体、半固体废弃物质。
25
26
我国城市垃圾现状
我国每年人均产生垃圾 440kg,年产垃圾 1.5
亿 T,已积累垃圾 60亿 T。 北京市现日产垃圾
13000吨,全年生产 495万吨,而且每年将以 8%的速
度递增 。 北京市现处理一吨垃圾花 103.49元,一
年的处理费用就是 5亿多元 。 每年年产 1.5亿吨的
城市垃圾中,被丢弃的, 可再生资源, 价值高达
250亿元 !
约有 2/3的城市陷入垃圾围城的困境, 垃圾
它不仅影响城市景观,同时污染了与我们生命至
关重要的大气, 水和土壤,对城镇居民的健康构
成威胁 。 垃圾不仅造成公害,更是资源的巨大浪
费 。
27
4.2 固体废物的最终处置
城市垃圾处理方法
堆肥处理 焚烧处理 填埋处理 其它方法
·厌氧堆肥法
·好氧堆肥法
·机械堆肥法
·简易焚烧技术
·焚烧发电技术
·传统堆置法
·围海造地法
·卫生填埋法
·热解法
·垃圾衍生燃料技术
·垃圾碳化水解技术
·垃圾厌氧产沼技术
·垃圾制作建筑材料技术
·垃圾压缩打包技术
·垃圾养殖蚯蚓技术
28
填埋处理
杭州天子岭废弃物处理场
占地 48公顷，全场由垃圾填埋库区、污水收集处理
系统、地下水防污染系统、环境监测站、沼气发电厂、地
磅计量系统和生活区等组成。填埋总容量 600万立方米，
使用年限 13年,1991年 4月投入使用。日平均处理量 2450
吨，最高达 3500吨。
填埋区
29
焚烧处理
焚烧法是将垃圾置于高温炉中，使其中可燃成分充分氧
化的一种方法，产生的热量用于发电和供暖。
我国已有深圳、杭州、石家庄、上海、武汉等城市相继建
造了垃圾焚化电厂
焚烧处理的优点是减量效果好，处理彻底。建设和生产费
用极为昂贵。
30
深圳, 1988年 11月 1日，我国第一座现代化垃圾焚烧发电厂在深
圳投产运行。该电厂全套引进日本设备，日处理垃圾 150吨,焚
烧后的废渣体积为原来的 5%，并可用于制砖。 1998年改造后的电
厂为深圳发电 1400万度，这相当于 5000户中等家庭的常年用电量。
上海, 2001年 5月在浦东新区新建成了生活垃圾焚烧发电厂，日
处理垃圾 1000吨，每年可为本市供电 1亿度。
杭州, 1998年浙江大学于杭州锦江集团联合,将余杭锦江热电厂
改造为垃圾发电厂,单炉日处理垃圾 150吨以上
广州, 计划用 5 年时间建成世界一流水平的小洲垃圾焚烧发电
厂, 作为国家计委首家批准的项目, 总投资 11.3877 亿元, 日处
理 2000 吨, 年发电 3.6 亿千瓦 。
天津, 2001年在津南区双港镇开工建设垃圾焚烧发电厂, 总投
资 6,07亿元人民币, 可日处理生活垃圾 1200吨 。 建成后, 年上
网电量可达 1,2亿千瓦时, 相当于每年节约标准煤 48000吨 。
……
31
堆肥处理
将生活垃圾堆积成堆，保温至 70℃ 储存、发
酵，借助垃圾中微生物分解的能力，将有机物分
解成无机养分。
垃圾处理的前景 ——垃圾的“四化”：
资源再生化，能源化，无害化，减量化
32
5 白色污染及治理
5.1,白色污染, 及其危害
“白色污染, 指的是大量的废旧包装用塑料膜、塑料袋和一
次性塑料餐具 (统称塑料包装物 )以及使用后的地膜统称为, 白
色污染, 。
“白色污染,
的危害
“视觉污染,, 指散落在环境中的
废塑料制品对市容、景观的破坏
“潜在危害,, 指废塑料制品进入
自然环境后难以降解而带来的长
期的深层次环境问题
33
5.2 治理技术
省资源化 (减容、减量 )——防患于未然
少用，即可用可不用的尽量不用或少用；减薄，
产品达到轻量化、薄壁化；减容，
资源化 ——回收
无害化 (可降解 )
34
5.3 可降解塑料
定义：
塑料的降解是指因化学和（或）物理因素和
（或）微生物作用引起的构成塑料的大分子（或高
分子、聚合物）链断裂的过程。
降解使塑料相对分子质量下降，物性降低，直至
丧失可使用性。这种现象也被称为塑料的老化（有
时也称为劣化）降解。
35
降
解
塑
料
的
类
型
36
◎ 聚合型光降解塑料
? 乙烯 /一氧化碳共聚物（ E-C0）
mn22200M P aC23022 -( C O ))CH( C Hm C OCHn C H ?????? ???? ?,
?乙烯 /乙烯基酮共聚物（ Ecolyte-E）
37
◎ 聚合型生物降解塑料
塑料的生物降解过程
38
生物降解
塑料类型
生物高
分子
生物聚酯
生物纤维素、多糖类、聚氨基酸
聚乙烯醇
天然高
分子
纤维素
甲壳质
淀粉
全生物
降解树
脂（以
玉米为
主要原
料）
第四章 土壤及固体废物
污染与治理1 土壤的结构和性质
2 土壤污染及防治
3 土壤退化及其保护
4 固体废弃物污染及防治
5 白色污染及治理
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1 土壤的结构和性质
1.1 土壤的组成
土壤是由固
体、液体和
气体三相共
同组成的多
相体系，具
有疏松的结
构。
3
4
土壤的
组成
土壤
矿物质
土壤有机质, 土壤中含碳有机化合物的总称（占固相
总重量的 10％ 以下 ）。分为非腐殖物质和腐殖质两大类。
土壤水分 ——土壤溶液
土壤中的空气 ——主要成分都是 N2,O2和 CO2 。与空
气比较，土壤空气中； CO2含量比大气中高得多； O2的含
量低于大气；水蒸气的含量比大气中高得多；还含有少量
还原性气体
原生矿物质 （ 各种岩石受到程度不同的物理
风化而未经化学风化的碎屑物 ） —— 四类：
硅酸盐类矿物, 氧化物类矿物, 硫化物类矿物
和磷酸盐类矿物
次生矿物质 （ 由原生矿物经化学风化后
形成的新矿物 ） ——三类：简单盐类, 三
氧化物类和次生铝硅酸盐类
岩石化学风化 (氧化、水解和酸性水解 )
伊利石（或水云母） [（ OH） 4Ky（ A14·Fe4·Mg4·Mg6）（ Si8-y·Aly） O20]
蒙脱石
高岭石［ Al4Si4O10（ OH） 8］
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1.2 土壤的特性
酸碱性
◎ 我国土壤的 pH大多在 4.5－ 8.5范围内，并有由南
向北 pH值递增的规律性。
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土壤的酸碱性首先决定于土壤的组成：
我国长江（北纬 330）以南的土壤,Si,Al,Fe含
量较高，三者占土壤总量的 95%以上，土壤多为酸
性和强酸性，如华南、西南地区广泛分布的红壤、
黄壤,pH值大多在 4.5－ 5.5之间，有少数低至 3.6
－ 3.8；华中华东地区的红壤,pH值在 5.5－ 6.5之
间；长江以北的土壤（如华北、西北的土壤）大多
含 CaCO3，多为中性或碱性,pH值一般在 7.5－
8.5之间，少数强碱性土壤的 pH高达 10.5。
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土壤酸化的原因：
?化学原因 ——主要是矿物的风化过程产生的无机酸或
大量二氧化碳；土壤弱酸盐的水解；无机肥料残留的酸
根；重金属和有机物对土壤的污染；酸雨的影响；土壤
胶体吸附的 H+,Al3+等被其它阳离子交换：
8
土壤酸化的第二个原因是微生物对有机物降解。
土壤的碱化
土壤溶液中 OH-离子的主要来源是 CO32-和 HCO3-的
碱金属（ Na,K）及碱土金属（ Ca,Mg）的盐类。
交换性阳离子的水解,
9
吸附性
土壤胶体的性质：
具有巨大的比表面和表面能 ；
电性 ；
凝聚性和分散性 ；
土壤胶体的离子交换吸附
阳离子交换吸附
阴离子交换吸附
10
氧化还原性
氧化还原体系
体系 氧化态 还原态
铁体系 Fe(III) Fe（ II）
锰体系 Mn（ IV） Mn（ II）
硫体系 SO42- H2S
氮体系 NO3- NO2-
NO3- N2
NO3- NH4+
有机碳体系 CO2 CH4
土壤氧化还原能力的大小可以用土壤的氧化还原电位（ Eh）
来衡量
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2 土壤环境污染与防治
2.1 土壤环境背景值和土壤污染概念
土壤环境背景值：土壤的环境要素在未受到明显污
染时, 其化学元素的正常含量, 以及环境中能量分
布的正常值为环境背景值, 又称作环境本底值 。
由于人类活动使土壤性状发生了不利于人类的改变,
叫土壤污染
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2.2 土壤污染的来源
?工业和城市废水及固体废体
?农药和化肥
?牲畜排泄物和生物残体
?大气沉降物
13
2.3 农药污染 农药的分类
14
农药对环境的影响
对大气的污染；对水体的污染；对土壤的污染
15
滴滴涕在全球环境中的迁移、转化和富集过程简图
16
农药对人体健康的影响
急性毒作用
对神经的影响
致癌作用
诱发突变
慢性中毒
对内分泌系统的影响
农药对除虫害带来的问题
○对害虫的天敌和其他益虫、益鸟有杀伤作用
○使害虫产生抗药性
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防止农药污染的途径
?采取综合防治的方法
?搞好农药安全性评价和安全使用标准的制定工作
?安全合理地使用现有的农药
?发展高效、低毒、低残留的化学农药来代替剧毒和残留性
高的农药
?加强生物防治并推广无公害的农药
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2.4 重金属污染
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3 土壤退化及其保护
土壤退化 —— 由于自然的，特别是人为的原因，
使土壤生态系统的组成、结构和功能受到影响或
破坏（如，自然植被的破坏或丧失、土壤生物区
种群组成的明显变化、物种的消失；土壤侵蚀、
荒漠化、盐渍化、沼泽化或潜育化、酸化、肥力
下降等）而使土壤固有的物理、化学和生物学特
性和状态发生改变，导致土壤生态系统功能、生
产潜力和环境质量的等级或状况下降，均属土壤
退化现象 。
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◎ 世界土地荒漠化的基本状况
? 荒漠化是指在干旱、半干旱和某些半潮湿、湿润
地区，由于气候变化和人类活动的各种因素所造
成的土地退化，土地生物和经济生产减少，甚至
基本丧失。
? 受荒漠化最严重的国家依次是中国、阿富汗、蒙
古、巴基斯坦和印度
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我国国土荒漠化的数据：
? 全国 1/4以上的国土荒漠化；
? 每年因荒漠化造成的直接经济损失达 540亿元；
? 荒漠化潜在发生区域面积 331.7万平方公里 (占国
土面积 34.6%)；
发菜与羊绒
? 荒漠化土地面积 262万平方公里 (占国土面积
27.3%)；
? 荒漠化涉及 18个省, 市, 自治区的 471个县, 旗,
市；
? 荒漠化面积前三位：新疆 (39.8%), 内蒙古
(25.1%),西藏 (16.6%),总占 81.5%
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2.土地荒漠化的成因和危害
成因,
自然因素：指异常的气候条件，特别是严重
的干旱条件；
人为因素：主要是指过度放牧、乱坎滥伐、
开垦草地。
危害,土地生产力的下降和随之而来的农牧业减
产，严重的会产生生态难民
23
◎ 防治荒漠化的基本途径和策略
制定经济发展和资源保护一体化政策；
逐步建立合理的土地使用权制度体系；
合理管理和使用水资源；
合理规划和使用耕地和草地。
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4 固体废弃物的处理和利用
4.1 固体废物来源、分类及特点
来源：
种类,城市固体废物 ；
生活垃圾 ；
工业固体废物；
有害废物
特点：资源和废物的相对性 ；
危害具有潜在性、长期性和灾难性
固体废弃物 是指在社会的生产、流通、消费等一系列
活动中产生的，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的
污染环境的固体、半固体废弃物质。
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我国城市垃圾现状
我国每年人均产生垃圾 440kg,年产垃圾 1.5
亿 T,已积累垃圾 60亿 T。 北京市现日产垃圾
13000吨,全年生产 495万吨,而且每年将以 8%的速
度递增 。 北京市现处理一吨垃圾花 103.49元,一
年的处理费用就是 5亿多元 。 每年年产 1.5亿吨的
城市垃圾中,被丢弃的, 可再生资源, 价值高达
250亿元 !
约有 2/3的城市陷入垃圾围城的困境, 垃圾
它不仅影响城市景观,同时污染了与我们生命至
关重要的大气, 水和土壤,对城镇居民的健康构
成威胁 。 垃圾不仅造成公害,更是资源的巨大浪
费 。
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4.2 固体废物的最终处置
城市垃圾处理方法
堆肥处理 焚烧处理 填埋处理 其它方法
·厌氧堆肥法
·好氧堆肥法
·机械堆肥法
·简易焚烧技术
·焚烧发电技术
·传统堆置法
·围海造地法
·卫生填埋法
·热解法
·垃圾衍生燃料技术
·垃圾碳化水解技术
·垃圾厌氧产沼技术
·垃圾制作建筑材料技术
·垃圾压缩打包技术
·垃圾养殖蚯蚓技术
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填埋处理
杭州天子岭废弃物处理场
占地 48公顷，全场由垃圾填埋库区、污水收集处理
系统、地下水防污染系统、环境监测站、沼气发电厂、地
磅计量系统和生活区等组成。填埋总容量 600万立方米，
使用年限 13年,1991年 4月投入使用。日平均处理量 2450
吨，最高达 3500吨。
填埋区
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焚烧处理
焚烧法是将垃圾置于高温炉中，使其中可燃成分充分氧
化的一种方法，产生的热量用于发电和供暖。
我国已有深圳、杭州、石家庄、上海、武汉等城市相继建
造了垃圾焚化电厂
焚烧处理的优点是减量效果好，处理彻底。建设和生产费
用极为昂贵。
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深圳, 1988年 11月 1日，我国第一座现代化垃圾焚烧发电厂在深
圳投产运行。该电厂全套引进日本设备，日处理垃圾 150吨,焚
烧后的废渣体积为原来的 5%，并可用于制砖。 1998年改造后的电
厂为深圳发电 1400万度，这相当于 5000户中等家庭的常年用电量。
上海, 2001年 5月在浦东新区新建成了生活垃圾焚烧发电厂，日
处理垃圾 1000吨，每年可为本市供电 1亿度。
杭州, 1998年浙江大学于杭州锦江集团联合,将余杭锦江热电厂
改造为垃圾发电厂,单炉日处理垃圾 150吨以上
广州, 计划用 5 年时间建成世界一流水平的小洲垃圾焚烧发电
厂, 作为国家计委首家批准的项目, 总投资 11.3877 亿元, 日处
理 2000 吨, 年发电 3.6 亿千瓦 。
天津, 2001年在津南区双港镇开工建设垃圾焚烧发电厂, 总投
资 6,07亿元人民币, 可日处理生活垃圾 1200吨 。 建成后, 年上
网电量可达 1,2亿千瓦时, 相当于每年节约标准煤 48000吨 。
……
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堆肥处理
将生活垃圾堆积成堆，保温至 70℃ 储存、发
酵，借助垃圾中微生物分解的能力，将有机物分
解成无机养分。
垃圾处理的前景 ——垃圾的“四化”：
资源再生化，能源化，无害化，减量化
32
5 白色污染及治理
5.1,白色污染, 及其危害
“白色污染, 指的是大量的废旧包装用塑料膜、塑料袋和一
次性塑料餐具 (统称塑料包装物 )以及使用后的地膜统称为, 白
色污染, 。
“白色污染,
的危害
“视觉污染,, 指散落在环境中的
废塑料制品对市容、景观的破坏
“潜在危害,, 指废塑料制品进入
自然环境后难以降解而带来的长
期的深层次环境问题
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5.2 治理技术
省资源化 (减容、减量 )——防患于未然
少用，即可用可不用的尽量不用或少用；减薄，
产品达到轻量化、薄壁化；减容，
资源化 ——回收
无害化 (可降解 )
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5.3 可降解塑料
定义：
塑料的降解是指因化学和（或）物理因素和
（或）微生物作用引起的构成塑料的大分子（或高
分子、聚合物）链断裂的过程。
降解使塑料相对分子质量下降，物性降低，直至
丧失可使用性。这种现象也被称为塑料的老化（有
时也称为劣化）降解。
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降
解
塑
料
的
类
型
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◎ 聚合型光降解塑料
? 乙烯 /一氧化碳共聚物（ E-C0）
mn22200M P aC23022 -( C O ))CH( C Hm C OCHn C H ?????? ???? ?,
?乙烯 /乙烯基酮共聚物（ Ecolyte-E）
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◎ 聚合型生物降解塑料
塑料的生物降解过程
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生物降解
塑料类型
生物高
分子
生物聚酯
生物纤维素、多糖类、聚氨基酸
聚乙烯醇
天然高
分子
纤维素
甲壳质
淀粉
全生物
降解树
脂（以
玉米为
主要原
料）
