木材工业环境污染危害及其防护措施
摘要：探讨了木材工业生产中环境污染的类型及其危害，并针对不同种类污染，提出了相应的主要防护措施和处理办法。
关键词：木材工业；危害；防护措施
中图分类号：X72文献标识码：A文章编号：16749944（2013）12018803
1引言
木材工业是以木材为主要原料，通过各种化学药剂处理或机械加工方式制成木质产品的工业，木材工业生产的产品种类繁多，由于加工方式不同，在大多数木质产品的生产过程中，都会产生不同程度、不同性质的污染物，并都可能引起空气污染、粉尘污染、水污染、废渣污染及噪声污染等环境污染。这些污染对我们人类的身体健康有很大危害，有的甚至造成生态环境的严重破坏。因此，随着木材工业的迅速发展，加强木材工业污染防治工作显得尤为重要。
2环境污染的危害
2.1空气污染
2.1.1合成树脂污染
随着人造板工业的迅速发展，合成树脂胶在木材工业中得到了广泛应用。到目前为止，木材工业仍是使用合成树脂胶数量最大的工业部门。大量使用的是脲醛、酚醛、三聚氰胺甲醛树脂以及异氰酸脂类等非甲醛系胶粘剂。其中应用最多的还是脲醛树脂胶，它在制造和胶合使用过程中会大量逸出游离甲醛，严重污染环境。并且，人造板产品（特别是刨花板）在生产和使用过程中，持续地散发游离甲醛是对人体的最大危害。甲醛与蛋白质反应性能很高，是不可逆反应，能生成不溶不融的产物，对人体产生毒害。长期接触甲醛可使皮肤失去弹性，大量摄入会引起视力衰退和肝脏致疾。游离甲醛会在空气中扩散，并且随着其存在于空气中的不同浓度，使接触者出现眼睛和皮肤受刺激、呼吸困难、湿疹、头痛、恶心乃至昏迷等症状并引起不良后果。问题的严重性还在于，当前使用的脲醛树脂胶合的人造板制品，游离甲醛的释放量很高，达到刨花板二等品（50mg/100g以下）的产品约占检验产品的50%；中密度纤维板的甲醛释放量能达B级（40mg/100g以下）的产品约占检验产品的60%；而且这些与人有害的物质是慢慢地连续、长时间地由板内排出来，因而危害就更为严重。
随着人造板装饰工业的现代化，所使用的涂料已从植物制造的干油性涂料发展到改性的硝基树脂涂料、醇酸树脂涂料、酚醛树脂涂料等。涂料的结构发生了根本变化，这些涂料大多含有30%～80%的有机溶剂，例如：甲苯、二甲苯、丙酮、乙醇、醋酸乙酯等，大多是易燃、易爆、有毒的。它们弥散在空气中，将危害人体的健康。
2.1.2粉尘污染
林产工业排放物——废气中的一部分带有固体微粒的物质，可称为粉尘。人造板、家具及其他木制品生产过程中，常有大量粉尘产生，使生产场所受到污染。粉尘对人体健康有很大危害，粉尘中直径小于10μm的颗粒，长期漂浮在空气中，很容易被人吸入体内被肺泡吸收而侵害呼吸系统。对人体健康有严重影响的是小于3μm的尘埃物，尤其是纤维板微粒散发物，它对人体健康的危害尤为严重，这是因为小于3μm的尘埃物，几乎全部深入人体肺脏，影响呼吸系统的通畅，因而引起弥漫性纤维病变，进而损害肺脏的生理呼吸功能。长时间在含有高浓度木粉尘的环境中工作的人，鼻腔内常滞留一些木粉尘，因此，导致相当一部分工人患有不同程度的支气管炎、哮喘和肺气肿。国际癌症研究中心经长期研究认为，各种硬质木材产生的木粉尘如处理不当可使人致癌，且潜伏期长。
此外，粉尘污染除了对人体发生危害以外，还会影响产品质量，加速机械转动部件的磨损，使细微粉末的原料或成品粉尘飞扬到空气中，从而造成浪费，污染空气。有些易燃易爆性粉尘，还可能引起工业粉尘爆炸等。车间粉尘最高允许浓度为10mg/m3，实际上，目前国内大部分人造板生产车间粉尘浓度远超最高允许深度。
2.2水污染
木材工业中，以人造板工业的水污染最为严重。这是因为它在生产过程中需要消耗大量的工业水，作为溶剂、稀释剂、纤维载运体等，使用之后大多直接排放，从而造成水污染。
木材工业废水中主要污染物是悬浮物、木材可溶物、胶粘剂残余物及各种人造板生产过程中施加的可溶性化学药品，如明矾、石蜡、杀菌、防腐剂等。人造板生产过程中的悬浮物，主要有细小纤维、细胞碎片和树皮等固形物。由于水上悬浮物有较大的吸附能力，水中有毒有害物质极易被吸着在其表面，并随水的流动迁移到其他地域而扩大污染。而细小纤维将沉积于水底，形成纤维膜，阻碍水生物生长，还能粘连鱼鳃，堵塞鱼的呼吸道，使鱼类窒息死亡。沉积水底的纤维，会发生厌氧发酵，分解出硫化氢臭气和甲烷等，用之灌溉农田，纤维膜会覆盖地面，不利农作物生长。悬浮物的长期而大量排入水体，久而久之，终将会因沉积而使河床升高，影响河道航行。废水中含有大量有机水溶物，进入水体后，一部分在需氧微生物作用下产生分解，消耗很多溶解氧。另一部分则在厌氧微生物作用下分解，产生有害气体，使水体产生恶臭味，危害水生生物及人体健康。总之，废水中有机物含量越多，废水的危害越大。再有，生产各种人造板废水中都含有一定数量的胶粘剂残余物，其内含物有苯酚、甲醛、甲醇及各种合成树脂类物质，若长期饮用被酚污染的水，可引起积累性慢性中毒，刺激呼吸中枢，并诱发消化系统及神经系统障碍，伴有贫血和皮疹，最终伤害肠、胃、肝、肾等器官。
2.3固体废弃物的危害
随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高，各种固体废弃物的排出量大幅度增加。固体废弃物与其他工业废渣一样，一般比较容易被人们看到，但往往不容易被人们所看透。废渣中含有许多有害物质，比如木材染色和防腐用的汞、铅、锰、铬的化合物，这些有害的金属化合物严重的可以大量杀伤土壤中的细菌等微生物，使土壤由活土壤变为死土，丧失腐解能力，使作物受到严重危害，甚至无法生长发育。
固体废弃物还可造成大气污染，废渣虽然是固体，但在经过生物分解或内部引起化学反应后，将产生大量有害气体，如恶臭，使空气污浊不堪；一些颗粒小的废渣会随风飘荡，扩散到空气中，造成严重危害。
3主要危害的防护措施
3.1降低甲醛释放量的主要措施
3.1.1改进脲醛树脂的配方与合成工艺
研究表明，减少脲醛树脂游离甲醛最基本的方法就是改进配方与合成工艺，一般包括以下方面。
（1）降低甲醛-尿素摩尔比；人造板甲醛释放量随摩尔比呈抛物线或线性相关，甲醛释放量随着摩尔比减少而降低，但太低，板材的力学性能又变差，一般摩尔比降到1.05已是极限。
（2）选择多次缩聚的合成工艺；对于相同摩尔比的同量尿素，投入次数越多，对降低脲醛树脂的游离甲醛越有利，胶粘性越好。但考虑到操作及耐水性，目前大多采用3～4次投放。
3.1.2对脲醛树脂进行改性、添加甲醛捕捉剂
（1）添加三聚氰胺、酚类化合物等改性剂，三聚氰胺与羟甲基脲缩合形成MUF共聚树脂，降低脲醛树脂的游离甲醛，提高耐水性、耐久性与分解温度。合成中添加定量的间苯二酚、苯酚等酚类化合物，因酚类物质末端的羟甲基反应，形成了PUF共聚树脂，可提高耐水性、耐久性，也降低了树脂的游离甲醛。
（2）在树脂中添加甲醛捕捉剂是降低人造板甲醛释放量的另一行之有效的方法。添加的甲醛捕捉剂可与甲醛以化学键形式结合，减少了人造板甲醛释放量。常见的甲醛捕捉剂如氨或含氨基类物质、硫化氢、聚乙烯醇以及强氧化性物质如过氧化氢、过硫酸盐等。
3.1.3调整适当的人造板热压工艺
热压工艺对人造板的甲醛释放量、力学性能有很大影响。适当提高热压温度、延长热压时间，有助于降低甲醛释放量。此外，木材的树种、施胶量、单板含水率，对人造板的甲醛释放量也有影响。据报道，深色树种单板生产的板材甲醛释放量明显低于浅色树种生产的板材；单板含水率增高，甲醛释放量提高；施胶量越小，甲醛释放量降低。
3.1.4对人造板进行后处理
（1）氨处理或氨熏蒸。由于甲醛能与氨反应生成较稳定的六次甲基四胺。用氨对人造板喷熏可显著降低人造板的甲醛释放量。但此法降低了甲醛释放量，也带来了氨污染。
（2）胺化合物处理。有资料表明，在人造板成板以后尚未冷却时，用一定浓度的尿素溶液喷洒处理，可降低30%～50%的甲醛释放量。
3.1.5涂料封闭法
在刨花板的板面和四周涂履一层用15%的石蜡和环氧乙烷制成的涂料进行封闭，可以降低游离甲醛释放速度，减少单位空间内甲醛的散发量。
3.1.6使用非甲醛类胶粘剂
（1）使用环保型阻燃胶。该胶是集胶粘性、环保性、阻燃性、低成本4大优点为一身的胶。该阻燃胶由6种无毒成分组成，主要组分是尿素和磷酸，占原料重量的99.9%，另外由4种成分配置成关键成分——催化剂，占原料重量的0.1%。使用时可与脲胶搭配使用。无论是用该胶制成的板还是该胶与脲胶混用制成的板，游离甲醛的含量都能达到国家要求的甲醛释放量标准。
（2）使用水性高分子异氰酸脂胶粘剂（API）。API胶粘剂是以水为分散介质，使用安全方便，对环境无污染；胶粘剂体系呈中性，对被胶接材无污染，是一类环保型产品。但因为价格较高，现在一般多用于结构用集成材等产品中。
3.2木粉尘的治理
由于粉尘具有黏附性和爆炸性的特点，在粉尘运输过程中极易阻塞管道，在空气中可氧化燃烧发生爆炸。由于砂光粉和锯屑特性不同，在处理中一般应分系统独立处理，对锯屑一般采用二合一的旋风袋式除尘器或特殊处理过的旋风分离器即能满足要求。而砂光粉就复杂得多，传统的收集和处理办法是：采用风机将砂光粉送至旋风分离器，再进入布袋除尘器，最后集中在旋风分离器和布袋除尘器的集尘间内，整个系统处于密闭式循环。此种方式在生产中的问题一是系统经常卡堵，特别是布袋除尘器经常堵死，严重影响正常生产；二是集中在集尘间内的粉屑无法连续排出，粉尘集满后整个系统失去作用，从而影响生产。周玉坤通过试验，认为比较成功的砂光粉处理流程为：风机—旋风分离器—旋风袋式除尘器—木粉料仓—出料螺旋—喷粉风机—专用喷粉嘴或专用布料器。而采用煤粉锅炉的企业的木粉，则可从木料仓出料旋转用螺旋输送机送入输煤管道与煤粉一道混合送入炉堂燃烧。
另外，可以对木粉进一步开展综合利用，例如：①制胶粘剂，日本用其制得木质纤维酚醛树脂胶粘剂；②制造木塑复合物，如改性聚乙烯醇塑木、木屑改性塑料等。当然木粉作为燃料，对环境无污染，只要采用适当的燃烧工艺方案，既可以节省燃煤、降低成本，又可以有效回收利用废弃物，是比较经济适用的方法。
3.3废水的处理
废水处理的目的就是采用各种方法将废水中所含有的污染物质分离出来，或将其转化为无害物质，从而使废水得到净化。工业废水所含的成分比较复杂，且水质和水量相差很大，因而可以根据不同人造板产品产生废水性质的不同，选择合适的处理方法，其处理方法很多，一般可归纳为物理处理法、化学处理法和生物处理法。
（1） 利用物理作用分离废水中呈悬浮状态污染物质，在处理过程中不改变其化学性质。包括沉淀（重力分离）法、过滤法、离心分离法、反渗透法等等。
（2） 利用微生物作用，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物通过微生物化学过程，转化为较稳定的、无害的物质。根据不同作用原理的构筑形式，可以概括地分为好气性处理和厌气性处理。好气生物处理是在有溶解氧的条件下，依靠好氧菌及兼性好氧菌分解氧化废水中的有机物，以降低其含量。经好气处理的产物基本无害，产物中的N、P、K等可作肥料，且反应速度较快，接触时间短。厌气生物处理是在无氧条件下，利用厌气微生物，通过厌气菌的作用处理废水中的有机物。厌气处理不需要供给氧气，动力消耗低，能收回甲烷气体作燃料，有机产物沉渣作肥料。但该法反应速度慢，接触时间长，故设备处理容量低，有机残余物量较多。
（3） 利用化学反应原理及方法来分离回收废水中的污染物或改变污染物的性质，使其从有害变为无害，包括混凝法、中和法、氧化还原法、电解法、萃取法、电渗析法等等。
3.4固体废弃物的处理方法
（1）一般对于无毒害废渣可采用综合利用的方法。主要途径有4个：①提取各种金属；②利用废渣制取各种化工原料；③利用废渣生产建筑材料；④将工业废渣直接用于农田或制成化学肥料。
（2）对于有害工业废渣一般的处置方法是：①填筑法，但要保证不污染地下水和地面水，要使土方工程量和投资最少；②焚烧法，利用热分解法处理有机有害废渣，可以减少废物的体积，消灭细菌和病毒，还可回收其热能。但在低温下焚烧时须采取相应措施，避免燃烧中产生二次污染物；③固化法；④化学法；⑤生物法。
4结语
在木材工业生产中，大量消耗原材料并产生“三废”，对环境的污染和生态的破坏十分严重，大量的废气废水对人们身体的健康也造成很大的威胁。因此，我们必须把发展林产品生产和保护环境统一起来，提高行业里成员对污染危害的认识，企业必须结合自己生产的特点，找到适宜的治理环境污染措施，既有利于企业自身的发展又坚持可持续发展的目标。
参考文献：
[1] 林秀兰.林产工业污染与防治[M].厦门：厦门大学出版社，2001.
[2] 赵立.林产工业环境保护[M].北京：中国科学技术出版社，1993.
[3] 陆军，张吉光，柴文淼.人造板的甲醛释放及其控制措施的研究进展[J].林产工业，2003，30（6）：12～15.
[4] 于晓芳，王喜明.人造板中游离甲醛污染的防治措施[J].人造板通迅，2002（10）：12～13.
[5] 周玉申.木粉屑的处理与利用[J].木材加工机械，2001（4）：17～20.
[6] 李光沛，陆懋圣，蔡静蕊.环保阻燃胶的开发[J].林产工业，2002，29（3）：24～26.