化學解禁事件教學啟示

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1“一次性發泡塑料餐具”生產的化學原理及其安全性分析

1．1“一次性發泡塑料餐具”生產的化學原理及其循環利用

“一次性發泡塑料餐具”是石油化工的下游產品。石油化工企業首先以苯和乙烯為原料發生烷基化反應制得乙苯，然后再由乙苯催化脫氫得到苯乙烯。泡沫塑料餐具企業接著以石化行業生產的苯乙烯為原料開始生產，或者直接由下步的聚苯乙烯為原料開始生產。原料苯乙烯單體在引發劑作用下發生自由基聚合反應制得聚苯乙烯（PS）顆粒，經過脫水、洗滌和干燥后，加入發泡劑制得可發性聚苯乙烯（EPS），最后經過圓熟、成型和熟化等成型加工技術生產出“一次性發泡塑料餐具”，其主要生產流程見圖1［5～7］。使用過的“一次性發泡塑料餐具”如果隨意丟棄，“白色污染”的慘劇將重演。而如果建立起有效的回收體制，強制回收，則可以實現廢棄餐具的循環利用，符合資源節約方向（見圖1）?！耙淮涡园l泡塑料餐具”主要有下列循環利用途徑［5，8～10］：①再生造粒：經分揀和清洗后，重新熔融法或溶劑法造粒，得到的聚苯乙烯再生料可以用于生產建材、保溫板、文具等產品；②直接利用：廢棄餐具經粉碎，摻入其他物料中制成輕質混凝土、仿木料、涂料、水包油乳液等；③改性利用：通過化學改性、共混改性或增強改性等制成離子交換樹脂、高抗沖擊聚苯乙烯（HIPS）材料等；④裂解回收：在無氧條件和高于330℃下裂解，可回收得到苯乙烯、苯、烷基苯等化工產品。需要特別指出的是，所有跟食品接觸的塑料制品必須使用“新料”，“再生料”不得再用于生產食品級的材料，所以要嚴控回收得到的聚苯乙烯再生料流向“一次性發泡塑料餐具”生產環節。

1．2“一次性發泡塑料餐具”的性質、特點及安全性分析

因為缺乏對生產化學原理的了解，人們普遍對“一次性發泡塑料餐具”的性質、特點一知半解，對其毒性問題憂心忡忡，誤解重重。下面，我們結合其生產原理（見圖1）分幾個方面進行分析。

1．2．1從合成原料分析

“一次性發泡塑料餐具”原料的源頭是石油化工產品乙烯和苯。正是因為這兩種原料來源豐富，價格低廉，決定了同其他餐具相比，“一次性發泡塑料餐具”具有無可比擬的價格優勢（每個餐盒僅6～7分錢左右），這也是14年的“禁用”也沒能讓其退出市場的主要原因之一。事實上，人們曾寄希望于“可降解餐具”如紙漿模塑餐盒、降解餐盒、植物纖維素餐盒、紙板復合餐盒等替泡餐具，但“可降解餐具”卻因成本高出發泡餐具十多倍，推行起來步履維艱。在沒有理想替代品的情況下，“一次性發泡塑料餐具”以其高性價比和方便快捷等優點受到青睞，出現了“淘”而不“汰”的狀況。有觀點認為，“一次性發泡塑料餐具”高溫時會釋放雙酚A等物質，影響生殖發育并致癌。其實這是混淆了不同種類的塑料合成所用的原料單體所致：雙酚A是聚碳酸酯、環氧樹脂、不飽和聚酯的合成單體，而聚苯乙烯發泡塑料的合成單體是苯乙烯，二者的結構和元素組成都不相同（見表1）。所以發泡塑料餐具不會釋放或沾染雙酚A。

1．2．2從結構特點分析

（1）化學鍵牢固，性質穩定聚苯乙烯的結構屬線型結構，分子鏈上交替連接著苯基，苯基較大的體積和它的無規則排列使得分子鏈變得剛硬且無定型。聚苯乙烯的結構中存在3種化學鍵：碳－氫鍵、碳－碳單鍵、碳－碳雙鍵，其鍵能［11］如下：碳－氫鍵的鍵能約414．2kJ／mol，碳－碳鍵的鍵能約347．3kJ／mol，碳－碳雙鍵的鍵能約610．9kJ／mol。由這一結構特點可以看出，聚苯乙烯化學鍵鍵能大、斷裂困難。不過，其側鏈苯基和主鏈上的α－H原子比其他部位稍顯活潑，在劇烈的條件下能夠發生苯環和α－H原子所能發生的特征反應?？傮w來說，以聚苯乙烯生產的發泡塑料餐具化學鍵牢固，化學性質比較穩定。這就決定了其正、反兩方面性質：①因為鍵能大、斷裂難，正常食品的溫度不足以破壞這些化學鍵，對一定濃度的酸、堿、鹽溶液以及醇類、植物油類等也有一定的抵抗能力。這種耐溫性和耐油性，保證了這種餐具在正常條件下使用時的安全性。一些有關“一次性發泡塑料餐具”低溫就分解的觀點流傳甚廣，有人認為，發泡塑料餐具在遇到熱湯、熱飯等高溫時，會釋放出苯乙烯單體并產生多種毒素，不經意間這些毒素就融化在食物中了。其實，聚苯乙烯的解聚溫度需高達280℃以上，盛裝滾燙的食品時就會解聚的說法是沒有科學根據的。還有觀點認為，發泡塑料餐具在65℃以上使用，會產生強致癌物“二噁英”。二噁英和聚苯乙烯在結構和元素組成上相差很大，一般需要含苯環結構的物質與含氯（或溴）、氧元素的物質在370℃～440℃高溫條件下焚燒，或者在金屬催化劑存在下發生反應才有可能產生。而“一次性發泡餐具”生產和使用過程都是無氯條件，不具備產生二噁英的可能性。②從降解難度分析：因為鍵能大、斷裂難，所以發泡塑料餐具丟棄后，經過長期日曬雨淋也極難分解，即使填埋也很難破壞其化學結構，自然會造成“白色污染”。所以發泡塑料餐具使用后只有“焚燒”和“回收”2種辦法。因為化學性質穩定，餐具使用后其結構、性能和成色變化不大，反而使其“回收再利用”的價值提高，這樣既可解決“白色污染”問題，又有經濟回報，還可節約已日漸枯竭的石油資源，所以“難以降解”也并非壞事。顯然，“回收”問題才是發泡塑料餐具當前最核心、最迫切需要解決的問題。

（2）聚苯乙烯的結構中沒有－OH、－NH2、－COOH等親水基團，所以其耐水性和濕強度優于其他餐具，不會出現其他餐具易湯汁滲漏等情況。（3）聚苯乙烯結構密度較小，經發泡后密度進一步減小，使得餐具質量輕、耗材少。一般發泡餐具的單盒重量僅為其他非發泡一次性餐具的1／4左右。耗材少就意味著它有垃圾產生量低、廢棄物的處置壓力小的優點，同時還有節約資源尤其是石油資源的優點。（4）聚苯乙烯畢竟是有機物，因此它溶解于很多有機溶劑，所以日常使用過程中應避免與氯仿、二氯甲烷、甲苯等有機溶劑接觸。1．2．3從生產流程分析聚苯乙烯生產流程中除單體苯乙烯以外，還使用多種添加劑［5～7］，包括引發劑、分散劑、助分散劑和發泡劑等，很多人擔心：這些添加劑都安全嗎？餐具成品中會有苯乙烯單體和添加劑殘留嗎？（1）引發劑：在苯乙烯自由基聚合時，常常采用有機過氧化物（－O－O－）或偶氮類化合物（－N＝N－）作為自由基引發劑。例如：過氧化氫、過氧化二叔丁基、過氧化二苯甲酰、過氧化叔丁基乙酸酯等過氧化物，以及偶氮二異丁腈等偶氮化合物。（2）分散劑：在懸浮聚合步驟中多使用有機和無機分散劑并用的方法，提高苯乙烯在水相中的分散效果。常用的有機分散劑為聚乙烯醇（PVA）或羥乙基纖維素（HEC），無機分散劑多為磷酸三鈣（TCP）。

（3）助分散劑：加助分散劑的目的也是為了提高苯乙烯的分散效果。一般使用十二烷基苯磺酸鈉、苯乙烯／順丁烯二酸酐共聚物的鈉鹽等表面活性劑。

（4）發泡劑：發泡劑有物理發泡劑和化學發泡劑多種，我國較多使用前者。早期的PS發泡餐具以氟利昂做發泡劑，對臭氧層危害較大。目前發泡劑已被低沸點的烷烴如丁烷、液化石油氣等或二氧化碳替代，不僅成本較低，而且不會對臭氧層造成破壞。從以上生產過程中添加劑的使用情況可以看出：①化學成分：盡管各個廠家使用的添加劑不盡相同，但都以無毒或低毒物質為主；②使用量與殘留量：添加劑的使用量一般都較小，并且在聚合反應完成后都有洗滌、純化步驟，其目的就是降低添加劑的殘留量，以免影響產品色澤和質量；③嚴格的衛生標準：圍繞食品包裝用聚苯乙烯的生產，我國相繼制定了“食品包裝用聚苯乙烯樹脂衛生標準”（GB9692－1988）［12］、“食品包裝用聚苯乙烯成型品衛生標準”（GB9689－1988）［13］，以及“食品包裝用發泡聚苯乙烯成型品衛生標準的分析方法”（GB／T5009．100－2003）等相關國家標準［14］，這些國標都專門設定了成品中殘留有機物（即添加的引發劑、分散劑、助分散劑和發泡劑，以及未聚合的苯乙烯單體等）溶出量指標，送檢的餐具樣品分別用水、乙酸（4％）、乙醇（65％）和正己烷在60℃下浸泡2h，用這4種溶液模擬餐具接觸水、酸、酒、油等不同性質食品的情況，要求不同浸泡液中有機物的溶出量達標。所以，嚴格按這些國家標準生產的“一次性發泡塑料餐具”，其單體和添加劑殘留在食物或器皿中的機會微乎其微，其質量和安全性是穩定、可控的。1．2．4從“綠色化學”的原理評估、分析由圖1和上述分析可以看出，“一次性發泡塑料餐具”的生產和使用過程中：①生產用料省，耗材少，節約資源；②“原子經濟性”高，污染低；③使用過程中對人體健康無危害；④產品用后其廢棄物可回收再利用、再資源化?！耙淮涡园l泡塑料餐具”具的這一循環過程，既符合“綠色化學”的理念，又遵循循環經濟的“3R原則（Reduce，Reuse，Recycle）”，同樣也達到了“生命周期評價（LCA，即產品從搖籃起至墳墓）”的準則［15，16］。所以說“一次性發泡塑料餐具”是“綠色、環保包裝材料”是有道理的。在我國因發泡塑料餐具帶來的“白色污染”問題，最重要的成因是行業管理不善，國民素質不高和環保意識不強，以及回收和再利用體系不健全等造成的。

2“禁用”與“解禁”原因的對比分析及“一次性發泡塑料餐具”的合理使用

2．1“一次性發泡塑料餐具”“禁用”與“解禁”原因的對比分析

一種化學產品“禁用”還是“解禁”，僅僅考查其化學原理方面的原因是不夠的，還要綜合考慮環境、經濟和社會等多方面因素，才能做出全面和科學的決策。關于發泡塑料餐具“禁用”和“解禁”的原因，國家主管部門分別給出了五大原因。在“禁用”的五大原因中，涉及生產環節的只有1條（前已提及，氟利昂發泡劑現已停用），涉及使用環節的1條，涉及回收和處理環節的有3條。而在“解禁”的五大原因中，也都集中在使用、回收、處理3個環節。所以，社會因素才是決定發泡塑料餐具“禁用”還是“解禁”的主要和核心原因，而非聚苯乙烯材料本身之過。聚苯乙烯發泡塑料餐具國內和國外的不同遭遇最能說明這一問題。美國、歐洲和日本等一些發達國家對“一次性發泡塑料餐具”并無“禁令”，相反這類產品還呈現多樣化、人性化和高端化的發展態勢，這些國家都享受著“一次性發泡塑料餐具”帶來的實惠，并未受到“白色污染”等負面問題的困擾，很值得我們深思和借鑒。對比表2中的“禁用”和“解禁”原因、結合前面所做的分析，不難看出，發泡塑料餐具“解禁”是大勢所趨。

2．2“一次性發泡塑料餐具”面臨的問題及其合理使用

“解禁”并不意味著“一次性發泡塑料餐具”萬事大吉，目前在生產、銷售、回收、中轉、運輸與處置利用等全過程，還面臨著不少棘手的問題。

（1）違規摻雜問題：為了節省成本，有些企業以次充好，向聚苯乙烯新料中摻雜廢塑料或再生料；同時，為了讓餐盒表面光滑、潔白，還私自添加滑石粉、熒光增白劑等。這些都是不符合國家標準的違規行為，會危害人體健康。因此，國家相關部門應該嚴格“一次性發泡塑料餐具”行業準入門檻，制定和完善產品質量標準，加強生產環節的監管。

（2）國內低端產品居多，競爭乏力：由于我國對“一次性發泡塑料餐具”禁用了14年，使得這一領域投資熱情不高，新工藝和新產品開發滯后，與并未“禁用”的國外的同行業相比，我國已經落后很多距離。目前國內發泡塑料餐具低端產品居多，在高端產品領域與國外企業的競爭乏力，尤其在貼合、淋膜、彩印、抗氧化、耐高溫等技術方面有待提高。

（3）廢棄餐具回收機制還不成熟、不完備：對于大多數廢棄物尤其是塑料制品，“回收再利用”是通行政策，但回收的效益高低和技術難度卻不同。“一次性發泡塑料餐具”質輕、體積大、清洗難、運輸和儲存費用高，使得不少企業回收熱情不高。加上目前的回收渠道還不通暢，回收網絡不完備，回收產業鏈不成熟，因此“一次性發泡塑料餐具”的復出將再一次考驗民眾的環保意識和我國的廢棄物回收機制。

（4）民眾對“一次性發泡塑料餐具”的認可和信心仍需恢復、提升：對于“解禁”事件，民眾普遍疑慮未消，支持者有之、擔憂者有之，爭論激烈?！耙淮涡园l泡塑料餐具”只有再次贏得民眾的認可和信心，被更多消費者選用，才能激活市場需求，從而帶動餐具的研發、生產、回收等整個產業鏈，走上良性發展軌道。另外，餐飲經營者和消費者的科學使用也非常重要。盡管符合國家標準的“一次性發泡塑料餐具”化學鍵牢固，性質穩定，添加劑殘留微乎其微，但并不意味著它可以隨心所欲的濫用。任何產品都有其特定的適用范圍與使用方法，這類餐具：①不適用于微波爐加熱；②不適于在沸水或蒸屜中蒸煮；③不宜盛裝高溫和高油量的食品；④盡量避開食醋和料酒等物質，特別注意不能與有機溶劑接觸；⑤避免長期與光、氧氣和熱作用，引起餐具老化、發黃、失透或產生裂紋等。目前我國社會方方面面都有了很大進步，如果生產企業嚴格按國家標準進行生產和檢驗、公眾合理使用、不隨意丟棄、相關部門做好回收和再利用體系建設，我們完全可以趨利避害，樂享“一次性發泡塑料餐具”帶來的實惠。

3“解禁”事件對化學教學的幾點啟示

（1）堅持從化學原理上分析問題本質，不盲從，不誤導

對于“一次性發泡塑料餐具”的是非功過，有些化學教師的信息來源也是非專業性媒體，如電視、網絡、報紙和期刊等，并未親自查閱高分子化學方面的文獻資料，未能從其生產過程的化學原理上追根溯源，進行深層次的本質分析，導致在講課、命題等環節人云亦云，沒有形成自己獨立的、專業性的觀點，也導致了學生的盲從和誤解。特別是當前有些媒體一些不實宣傳，誤導不了解詳細化學原理的公眾，化學教師理應對此類信息有一定的鑒別力。類似“一次性發泡塑料餐具”等有爭議性的化學問題還有很多，作為化學教師應該多深入調研，多查閱權威文獻，多從化學原理上分析問題，這樣才能保持理性，不隨媒體或傳言左右搖擺。

（2）以“與時俱進”的態度看待化學問題

“一次性發泡塑料餐具”從“嚴禁”到“解禁”、從“有毒產品”變為“綠色產品”，反映了塑料工業的曲折發展和我國社會的不斷進步。社會環境的深刻變化、公眾思維觀念的更新以及對“一次性發泡塑料餐具”再利用技術不斷提高，使得其重獲新生。其實，類似的化學問題還很多，化學的發展從未停步，化學物質數量在不斷地刷新，很多化學方法或功能化學品都經歷了從高毒到低毒或無毒、以及更新換代的發展歷程。因此，化學教師要始終以“與時俱進”的態度關注化學問題，用發展變化的觀點分析化學問題。只有這樣，遇到象“一次性發泡塑料餐具”等這樣的老話題時，才能理清其發展的脈絡，常講常新。

（3）重塑化學學科形象，凸顯化學學科價值

化學本是造福人類的學科，本應是受人們喜愛的形象。但近些年，化學產品引發的中毒、危害或污染事件頻發，例如“蘇丹紅”、“三聚氰胺”、“瘦肉精”、“塑化劑”等，社會大眾把這些事件的責任都強加給了“化學”，使得“化學”背負的偏見和誤解也越來越沉重，化學的學科形象一落千丈，幾乎變得面目猙獰。而“一次性發泡塑料餐具”從“嚴禁”到“解禁”很具典型性，發泡塑料餐具的艱難回歸，反映出公眾離不開化學帶來的諸多實惠，重新體現其獨特價值，可以為化學“正名”起到一定的示范作用。需要“正名”的又何止“聚苯乙烯發泡塑料餐具”一個呢？許多化學問題或化學物質都需要重新“正名”，其中也包括“蘇丹紅”、“三聚氰胺”等，這些物質實則是因為被濫用而丑化，埋沒了它們原有的價值。化學教學要注重消解學生和公眾的誤解和偏見，重塑化學與公眾生活息息相關的“親民”形象，凸顯化學無可替代的學科價值，使化學學科重新贏得學生的興趣和喜愛。

（4）化學教學應注重貫穿科技倫理與道德教育

化學物質都有兩面性，既有造福人類的積極一面，又有危害人類的消極一面?；瘜W物質本是無意識的，關鍵是“人”的因素。“一次性發泡塑料餐具”從“嚴禁”到“解禁”的歷程再一次證實了這一點。同時，在這一事件中，摻雜再生料生產“一次性發泡塑料餐具”的行為，使用后的餐具隨意丟棄的行為等，都是違背科技倫理和道德缺失的做法。如果公眾的科技倫理與道德素養普遍提高，“一次性發泡塑料餐具”的核心問題之一———“回收”問題將有很大的改觀。學生日后都將成為化學品的消費者或制造者，所以教師應當在化學教學中貫穿科技倫理與道德教育，使學生明白在化學物質的使用過程中，應該恪守什么樣的價值觀念、承擔什么樣的社會責任、養成什么樣的行為規范。在享受化學帶來的實惠的同時，趨利避害，杜絕濫用和隨意丟棄，保持人與自然、人與社會和諧發展。

作者：陳超越王華甫張曉梅何杰工作單位：安徽理工大學化學工程學院