塑料是现代生产生活不可或缺的合成材料。在过去的半个多世纪中,全球塑料产量增长了超过20倍,至2022年已达4.3亿吨,并有望在未来20年内再翻一番。然而,历史上生产的塑料只有不到8%得到了回收利用,大量塑料废物被埋进了垃圾填埋场,或流入自然环境,产生了日益严峻的全球塑料污染问题。与现已引起国内外广泛关注的微塑料污染相比,各类塑料中所含有的多种有害塑料添加剂的环境和健康风险尚未引起充分关注。塑料中常用各种功能的塑料添加剂多达数百种,年产量超过2000万吨,其中包含多种对人体健康和生态环境具有潜在危害的有害化学品。这些有害化学品大多以非键合的方式存在于塑料基体中,在塑料制品的生命周期各阶段释放进入环境,发生远距离输送和长期累积,带来环境和健康风险。其中,短链和中链氯化石蜡(SCCPs和MCCPs,下简称CPs)是全球用量最大的塑料添加剂之一,作为增塑剂兼阻燃剂,以每年数十万吨的规模广泛应用于电线电缆、软门帘、地垫和薄膜等聚氯乙烯(PVC)塑料制品、聚氨酯(PU)粘合剂以及合成橡胶制品中。然而,SCCPs和MCCPs也是迄今所知全球产量最大的一类持久性有机污染物(POPs),具有环境持久性、生物蓄积性及多种潜在的环境、健康危害性。
图1. 各类塑料废物中大量含有的短链和中链氯化石蜡的长期累积
刘建国课题组最新发表的一篇研究成果表明:在2000年至2021年间中国主要在用塑料制品中赋存的大量CPs,到2050年将约有94.6%(约861万吨)随着产品的报废进入到废物中,累计产生2.26亿吨含CPs废物;在不同履约情景下,到2050年中国在用含CPs产品将累计产生2.81~4.78亿吨含CPs废物,由此形成的需按国际公约规定进行环境无害化处置的含POPs废物规模将达到0.27~1.01亿吨。大量含POPs废物将对中国及其他多数国家的有害废物环境无害化处置能力构成巨大挑战。同时,含CPs废物将造成SCCPs和MCCPs的长期、大量而累积性的潜在环境释放。根据该研究估算,在2000年至2021年间中国在用产品中赋存的SCCPs和MCCPs,到2050年将可能累积有58.1%(约529万吨)进入环境,主要来自含CPs废物。
该项研究指出,《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》未来对MCCPs每延长5年的豁免期将多产生0.10亿吨需要进行环境无害化处置的含CPs废物;而《控制有害废物越境转移及其处置的巴塞尔公约》议定中的含CPs废物环境无害化处置最低浓度标准将显著影响未来全球含CPs废物的处置规模;正在国际谈判中的“全球塑料污染控制公约”如达成提高塑料废物收集、回收和处置率的约定条款,将可能减少上百万吨需要进行环境无害化处置的含CPs废物。该研究不仅揭示出各类塑料废物中赋存的CPs将带来的全球环境治理负担和长期环境健康风险,而且为《斯德哥尔摩公约》《巴塞尔公约》和未来的全球塑料污染控制公约提供了重要启发,同时也为中国的国际履约和新污染物治理提供了重要的决策参考。
以上研究成果以“Exploring long-term global environmental impacts of chlorinated paraffins (CPs) in waste: Implications for the Stockholm and Basel Conventions and the global plastic treaty”为题在线发表于国际环境科学领域权威期刊Environment International,课题组刘建国研究员为论文通讯作者,2022级博士研究生陈嘉喆为论文第一作者。该研究主要在环境模拟与污染控制国家重点联合实验室(bat365在线官网登录)自由探索课题(23Y03ESPCP)资助下完成。
该论文是课题组近些年持续聚焦全球高产量、高关注化学品及新污染物氯化石蜡的环境和健康风险的系列研究成果之一,已发表的研究成果得到了《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》POPs审查委员会(POPRC)和欧洲食品安全局(EFSA)等发布的权威性科学评估报告的重点引用或采纳,为国际社会关于氯化石蜡的环境健康风险评估研究与风险管理政策提供了重要参考。上述系列发表文章如下:
[1] Chen, J. Z., Zhang, S. X., Xu, W. G., Chen, C. K., Chen, A. N., Lu, R. J., Jing, Q. N., Liu, J. G. Exploring long-term global environmental impacts of chlorinated paraffins (CPs) in waste: Implications for the Stockholm and Basel Conventions and the global plastic treaty. Environment International, 2024, 185: 108527.
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.envint.2024.108527
[2] Chen, C. K., Chen, A. N., Zhan, F. Q., Wania, F., Zhang, S. X., Li, L., Liu, J. G. Global historical production, use, in-use Stocks, and emissions of short-, medium-, and long-chain chlorinated paraffins. Environmental Science & Technology, 2022, 56(12): 7895-904.
论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.2c00264
[3] Chen, C. K., Chen, A. N., Li, L., Peng, W. Y., Roland, W., Liu, J. G. Distribution and emission estimation of short- and medium-chain chlorinated paraffins in Chinese products through detection-based mass balancing. Environmental Science & Technology, 2021, 55(11): 7335-43.
论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.0c07058
[4] Chen, C. K., Li, L., Liu, J. Z., Liu, J. G. Global environmental fate of short-chain chlorinated paraffins: Modeling with a single vs. multiple sets of physicochemical properties. Science of The Total Environment, 2019; 666: 423-430.
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.02.157