“黑色污染”及其防治对策探析

曹婷雨 黄 烨 左明波 董 杰 李顺强 庞建峰

(淮阴工学院化学工程学院，江苏 淮安 223003)

随着我国经济实力的增强及汽车工业的迅速发展，汽车已经走进了寻常百姓家。在轮胎生产量逐年上升的同时，废旧轮胎的产生量也不断增加。据统计，2017年我国汽车轮胎总产量约6.53亿条，废旧轮胎的产生量约3.4亿条，重量超过1300万吨，预计到2020年废旧轮胎的产生量将超过2000万吨[1]。废旧轮胎具有抗热、抗生物性，在自然状态下极难降解，长期露天堆放不仅占用土地资源，而且容易滋生蚊虫传播疾病，甚至引发火灾；废旧轮胎燃烧还会产生大量浓烟及有毒有害气体，对周边大气、水体及土壤产生严重污染。因此，由废旧轮胎带来的污染被人们形象的称为“黑色污染”，对废旧轮胎的处理及资源化利用也引起了越来越多研究学者的关注。

1 “黑色污染”的来源

“黑色污染”主要是指废橡胶(主要指废旧轮胎)对环境所造成的污染。我国是世界上废橡胶产量最大的国家，每年产生的废橡胶材料接近500万吨，但回收利用率仅为50%左右[2]。废橡胶按来源可分为天然橡胶和合成橡胶；按用途可分为外胎类、内胎类、胶管胶带类、胶鞋类、工业杂品类。废橡胶主要来自报废的汽车轮胎，不合理的安装方式、驾驶方式，不恰当的工作气压、轮胎负荷、行驶速度等都会造成轮胎报废。如果平时多注意轮胎保养以延长其使用期限，则可减少废旧轮胎的产生量。另外一些废橡胶来自日常用品，如胶鞋、胶带、医疗用的橡胶手套、橡胶器械等，工业生产橡胶制品时产生的边角料及报废的产品等。鞋子是每个人日常生活中的必需品，不同于早先的布鞋，现在的鞋大多以橡胶为底，如球鞋、帆布鞋和运动鞋等。由于橡胶良好的物理力学性能和化学稳定性，常常被用来制作电缆、胶质水管等。医生使用的一次性橡胶手套，还有一些医疗用品，如血压负压球、听诊器的连接管、按摩垫和绑扎带等也属于橡胶制品。总之，生活中常用的橡胶制品需求量较大，由此带来的“黑色污染”也不容小觑。

2 “黑色污染”的危害

我国废旧轮胎的产生量逐年增加，但只有少部分通过正规渠道回收利用，大多数被随意堆放、填埋甚至焚烧，对自然环境及人体健康带来极大的危害[3]。主要表现在以下几个方面：(1)对土壤的危害。废旧轮胎属于人工合成的高分子聚合物，具有很强的抗热、抗机械和抗降解性，弃于地表或埋在土壤里几十年都不会腐烂变质，会影响土壤的透气性，阻碍水分流动及植物根系的发育，使土壤环境逐步恶化。(2)对大气及人体健康的危害。废旧轮胎内因含有51%碳氢化合物、26%炭黑、13%油类、2%ZnO、1%硫以及7%的其他成分，从而导致其在利用及处理过程中释放出多环芳烃等有机污染物[4]；废旧轮胎在露天焚烧会产生大量黑烟、氯化氢、二噁英及挥发性有机物等有毒有害物质，氯化氢是有毒且有腐蚀性的气体，二噁英属于致癌物，这些物质不但严重污染大气环境，而且还会对人体产生较强的毒性和致癌作用。(3)对景观环境的影响。废旧轮胎等橡胶制品随意堆放，不仅占用大量土地，滋生蚊虫传播疾病，而且还容易引发火灾；杂乱堆放的废旧轮胎与周边的环境景观格格不入，破坏了环境的整体性及美观性，且废旧轮胎散发出刺鼻的气味也会降低人体的舒适度。

3 解决“黑色污染”问题的策略

3.1 建立并完善相关法律法规

许多发达国家通过立法对废旧轮胎的回收处理建立了完整的法律法规体系，如美国的《轮胎回收利用法》、法国的《废弃物及资源回收法》、德国的《循环经济与废物管理法》及日本的《促进循环型社会基本法》等。日本自1993年起就制定了再循环法，执行废旧轮胎管理卡制度，规定轮胎生产和销售的回收责任与义务，禁止非法丢弃轮胎。我国在废旧轮胎回收利用方面与发达国家相比差距较大，至今也没有建立关于废旧轮胎回收利用的具体立法[5]。为有效治理“黑色污染”造成的环境污染和资源浪费问题，我国应尽快建立和完善废旧轮胎回收利用管理的法律法规，明确生产者、销售商及消费者的责任和义务，在废旧轮胎的全生命周期内进行科学定位及监管；建立健全废旧轮胎回收处理费的征收、缴纳、使用及管理办法，规定行业的组织管理和协调监督、规划及优惠政策，对废旧轮胎回收利用企业实行资质认证制度等，通过依法管理来规范行业的发展。

3.2 建立规范、正规的回收管理体系

废旧轮胎是具有高再生利用价值的固体废弃物，如何对其回收再进行重新利用以减少橡胶资源的消耗，是缓解我国橡胶资源紧张局面和解决废旧轮胎污染问题的关键举措。为改变废旧轮胎回收利用的无序局面，应依照《再生资源回收管理办法》中的规定尽快建立规范、正规的废旧轮胎回收管理体系，为利用企业提供合理的进项发票。在全国各地建立废旧轮胎回收处理网点，负责本地区废旧轮胎集中回收及分类，再将其交给有资质的轮胎加工企业进行后续的处理及再生利用。同时，还应在回收网点设置相应的安全系统，避免发生火灾，及时将废旧轮胎转移到当地集散交易市场，防止由于堆积时间过长引起病菌滋生。在集散交易市场对废旧轮胎进行集中、分拣、分解、贮存、交易，从而完善回收体系，提高回收效率。此外，还可以借鉴国外的成功经验，在政策上与国际接轨，建立废旧轮胎回收利用的专项资金，开展对轮胎生产、销售、使用者的责任延伸制试点，对废旧轮胎产生实行收取处理费的试点，解决废旧轮胎回收利用企业长期稳定的原料来源和专项资金补贴。日本政府曾经对废旧轮胎引进特例制度，实行废旧轮胎责任延伸制，对轮胎生产者和轮胎消费者收取一定的费用来补贴废旧轮胎回收处理企业，以此调动轮胎回收处理企业的积极性，使废旧轮胎的回收处理逐步走上了良性循环的道路。

3.3 废旧轮胎的资源化利用途径

目前，我国对废旧轮胎资源化利用的方式分为物理法和化学法两种，物理法主要包括旧胎翻新、生产再生胶、生产胶粉及原型改造等；化学法主要包括热解、焚烧及气化等方法。

旧胎翻新是轮胎资源循环利用的首选[6]，主要是指将已经磨损失去使用性能的轮胎经翻修加工恢复其使用价值的过程。预硫化翻新法是目前最先进的翻胎技术，它是将预先经过高温硫化而成的花纹胎面胶粘在磨锉处理过的胎体上，再将胎体安装在充气轮辋上，然后套上具有伸缩性的耐热胶套置入100℃以上的硫化室内进行硫化翻新。这种方法可以提高轮胎的翻新次数，使轮胎的行驶里程更长，使用也更为安全[2]。旧轮胎经翻新后其寿命一般为新胎寿命的60%～90%，平均行驶里程为新胎的75%～100%，而翻新所耗原材料仅占新胎的15%～30%，价格也仅为新胎的20%～50%[7]。旧胎翻新已成为国际公认最有效的废旧轮胎减量化、资源化和无害化的方法。

利用废旧轮胎生产再生胶是我国对其循环利用的另一条主要途径。再生胶是指把橡胶生产中的废料和废旧橡胶制品经过粉碎、加热、机械处理等物理化学过程，去掉硫化胶的弹性并恢复其塑性和粘性，使其重新获得与生胶混合和硫化的能力，从而重新应用于橡胶工业中的一种橡胶原料[8]。对废旧轮胎进行脱硫生产的再生胶可用于制作胶管、胶垫，也可以将再生胶添加到人工合成橡胶中生产其他橡胶制品。

通过机械方式将废旧轮胎粉碎或研磨可制成不同粒径的胶粉。目前胶粉的生产方法包括常温粉碎法、低温粉碎法和湿法或溶液法，其中常温粉碎法是目前使用最广泛的方法[2]。不同方法生产的胶粉粒径范围不同，且胶粉的表面结构及形态也略有不同。将胶粉与沥青、水泥等铺装材料混合用于铺设高速公路、飞机场等路面，具有耐磨、防冻、防滑、稳定性好及维修费用低等优点，并且能明显改善路面质量和降低噪音。胶粉还可以作为补强剂和填充材料用于汽车轮胎的生产，可使轮胎的性能得到大幅度提升；再生精细胶粉也可用于生产自行车车胎、橡胶运输带、橡胶鞋底等橡胶制品。

对废旧轮胎进行原型改造是最直接的循环利用方法，主要是采用捆绑、裁剪、冲切等方式将其改造成有利用价值的物品。比如利用废旧轮胎可以设计出休闲桌椅、公路交通墙屏、橡胶鞋底等实用物品。美国每年产生废旧轮胎约2.5亿条，通过原型改造可使其中500万～600万条废旧轮胎变废为宝，化害为利[9]。将废旧轮胎的胎圈与胎身分离，再根据需要将胎身裁成不同尺寸的胶条，用这些胶条编织成弹性防护网、防撞挡壁、防滑垫排等，可用于建筑和爆破工地上阻挡飞石落物、保护船坞、临时加固路面等。从废旧轮胎上截取下来的胎圈，还可以被加工成城市排污管道，既耐用又环保。韩国艺术家Yong Ho Ji以独特的视角为废旧轮胎找到了更好的重生之路，他以废旧轮胎为原料，以钢材、木头、泡沫等为辅材打造出了一件件形态逼真的动物雕塑作品[10]；比利时艺术家WimDelvoye用普通的手柄刀在废旧轮胎上雕刻出复杂而精细的花纹，使本应被丢弃的废轮胎变成了可以挂在墙上的装饰品，赋予其新的生命力[10]。对废旧轮胎进行原型改造是一种非常有价值的回收方法，但该方法处理的轮胎量仅占废旧轮胎总量的1%，只能作为一种资源化利用的辅助途径。

当轮胎经过多次翻新使用后不能再作为生产胶粉及再生胶的原料时，可采用热解的方式进行处理[11]。将废轮胎在无氧或缺氧的条件下加热、蒸馏，再经冷凝后会产生燃料气、燃料油、炭黑等高附加值的产品，燃料气多作为能源使用，返给热裂解装置供热或为其他工厂供能；燃料油作为燃料或通过催化裂解生产橡胶软化油或汽油；炭黑则用于橡胶/沥青混合物、固体燃料，也可作为沥青和密封产品的填充剂和添加剂[12]。利用热解法处理废轮胎用量大、效益高、无二次污染，是一种极具潜力的方法，但单纯废轮胎热解时存在传热效率低和热解不充分等问题[13]。

废轮胎具有热值高、水分和灰分含量低等优点，将废旧轮胎单独或与其他燃料混合焚烧以蒸汽或电力的形式回收能量是发达国家目前较为普遍的利用方式。据美国环境保护局的数据表明，废旧轮胎燃烧产生热能的热值比煤高出25%，比木材高出100%，而排放的温室气体和其它污染物则与煤相当[9]。因此，利用废旧轮胎作为工业燃料可以替代部分煤炭，如美国、英国、日本等国家通过焚烧废旧轮胎产生的热量用来发电或供热。利用焚烧的方式虽然可以消纳大量的废旧轮胎，但资源利用率不高，造成轮胎资源浪费的同时还对周边大气环境产生严重的二次污染[14]。因此，焚烧法并不是处理废旧轮胎时优先考虑的方法。

开展对废旧轮胎的资源化利用，不仅可以缓解我国橡胶资源紧张的局面，减少对进口橡胶资源的依赖，更可以解决由“黑色污染”造成的环境污染问题，这对于促进我国橡胶工业的可持续发展具有重要的战略意义。

4 结语

如今，汽车已成为现代人日常生活中不可或缺的代步工具，轮胎生产量逐年上升的同时废旧轮胎的产生量也随之增加。由于大量的废旧轮胎得不到有效处理或资源化利用而随意堆放，不仅造成橡胶资源的大量浪费，而且还引起了严重的“黑色污染”问题。因此，需要建立并完善相关法律法规，建立规范、正规的回收管理体系，积极拓展废旧轮胎的资源化利用途径，减少橡胶资源的浪费，才能从根本上解决我国“黑色污染”带来的环境问题。