關(guān)于作者

李皓,環(huán)境科普志愿者,“中科院老科學(xué)家科普演講團(tuán)”成員。 1982年畢業(yè)于四川大學(xué)生物系生物化學(xué)專業(yè)。1983年至1986年先后在西南農(nóng)業(yè)大學(xué)土壤化學(xué)系、中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所生化室工作。1986年至1994年在德國(guó)弗朗霍夫(Fraunhofer)研究院漢諾威毒理研究所從事免疫生物學(xué)研究,1994年獲得德國(guó)漢諾威大學(xué)自然科學(xué)博士學(xué)位。1995年回國(guó)到北京醫(yī)科大學(xué)免疫系做博士后,研究中草藥成分的免疫調(diào)節(jié)作用。出于對(duì)當(dāng)時(shí)中國(guó)環(huán)境狀況的極度憂慮,1996年辭職走向社會(huì)成為環(huán)境科普志愿者。1997年至2007年主要從事引進(jìn)和翻譯國(guó)際環(huán)境教育影視片的工作。2000年至2004年為國(guó)家環(huán)保總局環(huán)境使者。2008年成為“中科院老科學(xué)家科普演講團(tuán)”成員。

利用自然的力量分解垃圾

李皓
2016年11月04日
文體:講座文稿
關(guān)鍵詞:大自然的自凈過程;中國(guó)物盡其用傳統(tǒng);?;~塘;循環(huán)經(jīng)濟(jì);中國(guó)1980年代的廢物回收產(chǎn)業(yè);德國(guó)的垃圾分類與清運(yùn);可堆肥廢物;建筑廢物的收集與利用;德國(guó)的廢物回收中心;園林廢物堆肥法;廁所廢物的衛(wèi)生處理;垃圾高溫焚燒發(fā)電;北京的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園
正文
大自然本身在生長(zhǎng),也在死亡。但是大自然中只要是沒有人類活動(dòng)的地方,都是干凈的,這是因?yàn)榇笞匀痪邆渥詢裟芰?。自然界中所有的生命都處在從新生到死亡的過程中,我們?nèi)庋勰芸吹降纳饕侵参锖蛣?dòng)物,還有一大類微小的生物我們的肉眼看不見,它們叫“微生物”。微生物起在大自然的自凈過程中起到了極為重要的作用。
學(xué)者們經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn):植物其實(shí)就像工廠一樣,是“生產(chǎn)者”。植物的根系通過吸收土壤里的水分和簡(jiǎn)單化合物,在陽(yáng)光的照射下生長(zhǎng),最終長(zhǎng)出葉和果,供給動(dòng)物食用,所以植物這個(gè)工廠的產(chǎn)品就是葉和果。動(dòng)物吃植物的產(chǎn)品,所以動(dòng)物是“消費(fèi)者”,動(dòng)物每天都排泄糞便,死亡后還有尸體,但為什么森林里、草原上看不到糞便和尸體的堆積呢?這就要感謝微生物了,它們能分解動(dòng)物的糞便和尸體,分解成為簡(jiǎn)單化合物,供植物的根系吸收,讓植物又能長(zhǎng)出葉和果來。所以,微生物是“分解者”。正是由于生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者三大類生物共同發(fā)揮作用,大自然的物質(zhì)就處于循環(huán)狀態(tài),從生長(zhǎng),到廢物、再到分解,又回歸生長(zhǎng),所以,大自然十分干凈。
大自然還有一個(gè)自凈能力,就是燃燒。人跡罕至的原始森林,為什么幾百年會(huì)自行燃燒一次?就是生物質(zhì)積累多了,病原體也會(huì)增多,生物質(zhì)中含有大量的能源,燃燒一次徹底燒光之后,植物重新發(fā)芽,森林開始新生,物種重建平衡,這也是一個(gè)大自然的凈化過程。
在中國(guó)的土地上,中華民族數(shù)千年能夠持續(xù)生存下來,有一個(gè)重要原因就是:我們的農(nóng)耕文化是順應(yīng)自然規(guī)律的,人們使用的東西取自大自然,廢棄后大多能在大自然中被分解掉。
不過,中國(guó)古人也制造出了幾種日常用品不能被大自然分解掉,那就是瓷器、陶器、磚和瓦。瓷器碎了成為瓷片,陶器破了成為陶片,拆除舊屋產(chǎn)生瓦片和磚塊。但中國(guó)古人往往將這些廢物收集起來,建新房時(shí)用來鋪地、裝飾墻體或屋頂。而這種巧妙地利用廢物的習(xí)慣還體現(xiàn)在國(guó)家修剪皇宮。明朝時(shí),在北京修建故宮,產(chǎn)生過大量的廢石料,這些廢石料被集中運(yùn)到故宮北面的景山,修建了上景山的石梯與通道。因此,中國(guó)古人沒有為后代留下垃圾。
垃圾污染是西方工業(yè)革命帶來的問題。工廠制造出大自然無法降解的東西,人用完這些東西之后扔到大自然中,就會(huì)出現(xiàn)垃圾污染。那該怎么辦呢?人類應(yīng)該向大自然學(xué)習(xí),自己生產(chǎn)出的東西,要自己去分解它。比如一個(gè)玻璃瓶,扔到大自然里,1000年后它還是玻璃瓶,但如果把它回收,送到工廠去粉碎,粉碎后得到的玻璃砂可做人造大理石的原料,也可以再造玻璃,這個(gè)玻璃瓶所含的物質(zhì)就循環(huán)起來了,這就叫循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
世界上最早創(chuàng)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的是中國(guó)人。在美國(guó)1996年出版的《環(huán)境科學(xué)》教科書上,有一幅插圖,圖中畫的是中國(guó)唐朝創(chuàng)建的“桑基魚塘”模式:中國(guó)的農(nóng)民在家門前挖了一個(gè)池塘,又圍繞著池塘栽種了多棵桑樹,桑樹的葉子采來養(yǎng)蠶,蠶的糞便扔到池子里喂魚,魚的糞便沉到池塘底部,被塘泥中的微生物分解成為肥料,農(nóng)民定期挖出塘泥來放到桑樹下,給桑樹施肥。這個(gè)農(nóng)民有蠶繭賣,有魚肉吃,也有魚肉賣,但沒有垃圾往外運(yùn),這就是無廢產(chǎn)業(yè),也就是循環(huán)經(jīng)濟(jì)。
1957年北京提出了一種無廢式處理生活垃圾的辦法,就是垃圾分類收集,分別處理,資源化利用。當(dāng)時(shí)北京的生活垃圾中,爐灰類占53%,有機(jī)物(生物類)占40%,廢品占7%。主管北京環(huán)衛(wèi)的政府部門提出:爐灰用于填坑補(bǔ)路,或制造建材;廢品賣給廢品公司,支持國(guó)家建設(shè);有機(jī)物運(yùn)到農(nóng)村去堆肥。那時(shí)北京城市比較小,郊區(qū)就是農(nóng)村,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)很需要肥料。北京這么做得到了國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)的大力支持,變廢為寶的做法迅速在全國(guó)廣泛推行。所以一直到20世紀(jì)70年代,中國(guó)的廢舊物資回收利用是全世界做得最好的。
《廢舊物資的回收利用》一書初版于20世紀(jì)70年代,后多次修改與再版。書中就是介紹日常生活中的廢棄物如服裝、鞋帽、報(bào)刊雜志、日用工具、炊事用具、橡膠、塑料、玻璃制品等的再生利用。破布、舊棉麻可以拿去造紙;橡膠、塑料可做成再生塑料、再生橡膠;玻璃瓶可以做大理石。在《廢舊物資的回收利用》80年代再版本中,有這樣一組數(shù)據(jù):“1956年至1985年30年間,全國(guó)回收各種廢舊物資共計(jì)18650萬(wàn)噸,價(jià)值373億元。1983年,全國(guó)有回收網(wǎng)點(diǎn)20萬(wàn)個(gè),從業(yè)人員40萬(wàn)人,加工企業(yè)450個(gè)。30多年來,利用商業(yè)部門回收的廢舊物資,為國(guó)家節(jié)約生產(chǎn)用煤近2億噸,電力1000億度?!?用今天的眼光看,這就是”低碳經(jīng)濟(jì)“。
20世紀(jì)90年代,德國(guó)從中國(guó)變廢為寶的成功實(shí)踐中得到了啟示,要求國(guó)民將生活垃圾進(jìn)行分類投放,分生物類(可堆肥廢物)、塑料類、紙類等。在德國(guó)的生活垃圾中,生物類(可堆肥廢物)也占40%左右,蚯蚓能吃的廢物,比如:果皮、菜渣、咖啡、茶葉、木屑、面包渣、蛋殼、餐紙、花卉、秸稈、樹葉、草渣、盆栽植物、毛線和頭發(fā),都是可堆肥垃圾,都可以分解成為有機(jī)肥。堆肥不需要現(xiàn)代化技術(shù),是一種自然發(fā)酵的過程,起源于中國(guó)古代西漢時(shí)期,距今兩千多年了。
現(xiàn)在,德國(guó)城鄉(xiāng)居民每家每戶都知道垃圾要分開投放,每家門前擺放的垃圾桶至少有三個(gè),”生物類“桶中只能投放蚯蚓能吃的廢物,由堆肥公司清運(yùn);”紙類“桶中只放報(bào)刊雜志和紙包裝,由再生紙廠來收;”焚燒類“由環(huán)衛(wèi)部門清運(yùn),用于高溫焚燒發(fā)電。德國(guó)的大部分商品包裝上印有回收符號(hào),這些包裝廢棄后由每家每戶投放在自家設(shè)置的黃色大回收袋中,這種大袋子在超市就能買到,買袋子的錢就支持了相關(guān)回收產(chǎn)業(yè)。袋子裝滿后,居民按照收集包裝廢物的地點(diǎn)和時(shí)間投放,比如,每?jī)芍苄瞧谒纳衔?0點(diǎn)收一次,到時(shí)候,居民就把自家的包裝廢物袋放到指定地點(diǎn),相關(guān)的回收車前來把運(yùn)走。如果家里要裝修房屋,產(chǎn)生建筑廢物,住戶要向?qū)I(yè)的建筑廢物清運(yùn)公司打電話,租一個(gè)存放建筑垃圾的容器,裝修拆下來的廢瓷磚、廢瓷盆等都扔到這個(gè)容器里,由公司運(yùn)走,當(dāng)然,這一服務(wù)是有償?shù)摹U陶瓷經(jīng)過粉碎,可以制造墊路的路基顆粒,還能做成園藝盆栽填土需要的基質(zhì)顆粒,這樣一來,建筑廢物就成了能賣錢的有用資源了。
現(xiàn)在,德國(guó)所有城鎮(zhèn)都有了廢物回收中心。這類廢物回收中心很簡(jiǎn)單,不需修房子,就建在交通便利之處,比如,在道路旁綠化帶中一小片空地上(一百多平米即可),用鐵絲網(wǎng)把空地圈起來?;厥罩行睦飻[有多個(gè)大小不同、顏色不一的容器,由需要廢物資源的企業(yè)提供。每種容器上都有標(biāo)識(shí),或容器旁立有標(biāo)識(shí)牌,其上是廢物的名稱與圖示,說明容器中接納哪類廢物?;厥罩行牡墓ぷ魅藛T一般只有一人,他要負(fù)責(zé)做好這些牌子?;厥罩行氖占膹U物有:軟木塞、光盤、節(jié)能燈、電池、玻璃瓶、玻璃板、舊衣、舊鞋、舊板材、泡沫塑料、透明塑料、有色塑料、紙箱、園林廢物、家用電器等,居民自行將這些廢物送到回收中心,分門別類地放入指定容器中。這些容器放滿后,工作人員會(huì)通知相關(guān)企業(yè)前來運(yùn)輸并放置空容器。由于從回收中心獲得的廢物原料很干凈,通過機(jī)械化拆解、分選、粉碎后,就能得到很純的工業(yè)生產(chǎn)原料,比如,純銅、純鋁、純鉛、純海綿泡沫塊、純塑料顆粒等等。
美國(guó)城鎮(zhèn)的廢物回收中心也常設(shè)在一片樹林地帶之中,而且,回收中心旁常有露天堆肥區(qū)。堆肥區(qū)的地表鋪的是碳渣,這有利于雨水下滲,也能避免車輛的輪胎接觸泥土。露天堆肥區(qū)沒有廠房,只有兩臺(tái)機(jī)器,一臺(tái)是粉碎機(jī),另一臺(tái)是傳送帶。運(yùn)到這里的園林廢物,先經(jīng)粉碎,然后通過傳送帶,將粉碎物送到堆肥垛上去。堆肥時(shí),微生物發(fā)酵會(huì)自然產(chǎn)生熱氣,不用人工加熱,具體的做法是:堆肥垛一層層往上堆,每層含約10公分粉碎的堆肥物,其上鋪土,土中有微生物,土上又加10公分厚的堆肥物,再蓋一層土,如此層層往上,使堆肥垛可高達(dá)兩米以上,所以需要傳送帶的幫助。經(jīng)過約兩周的自然發(fā)酵過程,堆肥垛內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生高溫,溫度可達(dá)近70 ,這樣的高溫可殺死病菌、蟲卵、雜草種子,隨后,堆肥垛內(nèi)部的溫度慢慢開始下降,PH值也由酸性而漸漸趨于中性。三個(gè)月后,當(dāng)堆肥垛內(nèi)部的溫度降至跟環(huán)境溫度相同,PH值為7時(shí),堆肥物變成了黑色(或深棕色)、無臭、帶森林泥香的腐殖土,就可以使用了。這種富含肥料的有機(jī)土比普通泥土要輕70%,適合用于屋頂綠化、家庭花園、盆栽等。
至于廁所廢物的處理,發(fā)達(dá)國(guó)家有嚴(yán)格的要求。最重要的一點(diǎn)是:廁紙必須與大小便一起隨水沖走。廁紙?jiān)谒心芙到?,不?huì)堵塞管道。由于廁紙上有人的排泄物,可能傳播病原體,因此,廁紙絕不能投入垃圾桶中,而是必須投入便池內(nèi),與糞便一起,到污水處理廠處理。由于廁紙遇水即化為紙纖維,非常有利于污水的凈化,所以,將廁紙投入便池中是最環(huán)保的做法。真正會(huì)堵塞廁所管道的是婦女用的衛(wèi)生巾這樣的棉制品,衛(wèi)生巾在廢棄前,必須包裹之后,才能投進(jìn)廁所中的廢物桶中。在發(fā)達(dá)國(guó)家,衛(wèi)生間的廢物桶幾乎都是帶蓋封閉式的,為的就是防止病原體傳播。這樣的封閉式廢物桶中套有袋子,里面噴有消毒劑,袋中接納的廁所垃圾收集后進(jìn)行高溫焚燒發(fā)電處理。這是發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)公廁管理的常規(guī)要求。在德國(guó),公廁里配有便池刷,上完廁所人需自己將便池刷凈,然后才離開,這樣一來,每位入廁所的人面對(duì)的便池都是干凈的,沒有裸露的糞便,也沒有臭氣。
為什么廁紙有助于污水處理?這是因?yàn)椋瑤埬茉谒谢獬鲈S多細(xì)細(xì)的紙纖維,這些纖維表面可附著大量的微生物,而且,紙纖維還能起到吸附污物、有助沉淀的作用。在污水凈化過程中,紙纖維最終沉淀下來,成為市政污泥的一部分。污泥可定期收集,與餐廚垃圾、畜禽糞便、植物凋落物一起厭氧發(fā)酵,產(chǎn)生沼氣。此過程可殺死所有的病原體,所獲得的沼氣含甲烷濃度達(dá)到60%,可用來發(fā)電,也可將甲烷含量提高到90%以上,制造天然氣,液化的天然氣可供汽車使用,氣態(tài)的天然氣可進(jìn)入市政的燃?xì)夤艿溃┟裼没蚬S使用。由于沼氣發(fā)酵過程殺滅了病原體,產(chǎn)生的沼渣、沼液都是干凈的,沼液能殺蟲,沼渣是有機(jī)肥,可用于城市綠化和農(nóng)業(yè),如此一來,廁所廢物這個(gè)大問題就解決了。
此外,中國(guó)的城市以后要建清潔的垃圾焚燒發(fā)電廠來取代垃圾填埋場(chǎng),因?yàn)橛行U物如廁所廢物、醫(yī)院廢物等必須燒掉才能消除病原體。但要避免焚燒垃圾產(chǎn)生污染,就不能把含氯塑料、印刷紙張、金屬、廚余、園林廢物、玻璃、灰土、磚瓦等扔到焚燒爐中,因?yàn)榍鍧嵎贌臏囟软毐3衷?50 以上(這樣的技術(shù)只能在設(shè)計(jì)科學(xué)的垃圾焚燒發(fā)電廠中實(shí)現(xiàn),而決不能使用普通小型的焚燒爐),玻璃、灰土、磚瓦等沒有熱值,進(jìn)入焚燒爐會(huì)影響升溫,并產(chǎn)生大量煙塵;廚余、園林廢物含水量高,會(huì)降低焚燒溫度,也不能入焚燒爐。為什么要保持高溫?因?yàn)榈蜏胤贌桩a(chǎn)生二惡英等有害物質(zhì)。含氯塑料、印刷紙張、金屬在焚燒時(shí)可能成為生成二惡英等污染物的底物或催化劑,所以,也不能進(jìn)入焚燒爐,而應(yīng)當(dāng)作為再生資源送到工廠回收利用。那么,哪些生活垃圾適合高溫焚燒發(fā)電呢?主要有食物包裝、面巾紙、衛(wèi)生用品、堅(jiān)果殼、碎紙屑、餐紙類、朽木板、舊草竹制品、舊抹布類、傳染病人用過的床上用品和衣服、還有過期藥物等,這些廢物的特點(diǎn)是熱值高(點(diǎn)火就著)、在自然界中不易降解,含有病原體或有機(jī)化學(xué)成分。將這類廢物進(jìn)行高溫焚燒處理的好處是:能殺菌、解毒、獲得電力,灰渣可制磚。
北京朝陽(yáng)區(qū)高安屯生活垃圾焚燒發(fā)電垃圾廠已運(yùn)行幾年了,筆者去參觀時(shí)看到其煙囪排出來的煙霧是白色的,接待者告知:煙氣以水蒸汽為主。該廠門口有一個(gè)電子顯示屏,發(fā)布著焚燒爐煙氣實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù),顯示的數(shù)據(jù)表明:此廠排放出來的煙霧中所含污染物的濃度很低,都在我國(guó)允許的排放濃度限值之內(nèi),甚至在歐盟國(guó)家允許的排放濃度限值之內(nèi)。這表明,我國(guó)已有了很好的清潔焚燒生活垃圾發(fā)電的技術(shù)。北京高安屯生活垃圾焚燒發(fā)電廠還定期監(jiān)測(cè)煙氣中的二惡英濃度,監(jiān)測(cè)的結(jié)果能達(dá)到歐盟國(guó)家最嚴(yán)格的濃度限值標(biāo)準(zhǔn),使人們對(duì)此生活垃圾焚燒發(fā)電的技術(shù)不再質(zhì)疑。北京高安屯生活垃圾焚燒發(fā)電廠所在的位置原先是一個(gè)大型生活垃圾填埋場(chǎng),現(xiàn)在轉(zhuǎn)型成為北京朝陽(yáng)區(qū)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園,園內(nèi)已建有制造有機(jī)肥的工廠,還要發(fā)展建筑垃圾資源化的產(chǎn)業(yè)。這樣的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園有利于促進(jìn)將所有的生活垃圾都變成有用的可再生資源。
(此文為李皓在題為”建宜居環(huán)境,與自然共存“的講座內(nèi)容第四部分)