高新技术污染及其对策思考

陈亢利,龚海华

高新技术污染及其对策思考

陈亢利,龚海华

(苏州科技学院环境科学与工程学院,江苏苏州215011)

分析了高新技术污染的影响、特征及其原因,列举了发达国家高新技术应用带来的问题,最后提出了我国有效防治高技术污染的措施与对策。

高新技术;污染;对策

高新技术产业因它的高效益和低消耗等特征,成为各国发展经济的新增长点,其中近年发展较为迅速的有半导体工业、转基因技术和纳米技术。半导体产业出现后,各种家用电器的普及丰富了人们的日常生活;转基因农作物可以促进产量和质量的提高,增强抗逆性,还能降低成本,减轻劳动量;纳米技术能在原子水平上直接生产出自己需要的任何东西,可修复损伤的人体和大脑细胞。然而,随着这些技术的应用,该产业给人类带来的负面影响也逐渐暴露出来,那就是高新技术污染。

1 高新技术污染

1.1 高新技术及高新技术污染

高技术是指建立在最新科学成就之上的,能对国家经济、军事、人民生活等产生重大影响的技术[1]。新技术并非简单指新的技术,它是对当代科学技术领域里带有方向性的最新、最先进的若干技术的总称。产品或产业中高新技术所占的比例超过一定标准时,才能称为高新技术产业[2]。高新技术的主要特征是知识密集程度高,属于高智力、高投入、高效益、高竞争、高势能、高影响力的技术。高新技术产业以它的高效率、高效益、高增长和低能耗、低消耗等重要特征,倍受青睐,成为各国发展本国经济的新增长点和支柱产业。

除半导体外,当前高新技术的发展主要包括转基因技术和纳米技术。转基因技术就是指利用基因枪等工具,强行地把一种生物的基因片断植入到另一种生物的细胞里,由此产生大自然完成没有的新品种,这种生物,在科学上称为转基因生物[3]。转基因技术使人类可以对生物生命进行“任意修改”。纳米技术是指以尺寸在0.1-100 nm之间的物质来开发新的产品。纳米材料就是晶粒尺寸为纳米级(10-9m)的超细材料[4]。由于纳米材料在磁、光、电、敏感等方面呈现出常规材料不具备的特性,因此有着广阔的应用前景。

当然,高新技术也是一面“双刃剑”,即带来了效益也带来了污染。半导体产业在生产过程中使用了大量的有机溶剂和有毒气体,产生的废弃物会对地下水、大气和土壤环境造成了严重的污染。

而基因污染主要是转基因作物附近生长的野生植物和农田的非转基因作物被转基因作物传粉,转基因作物在自然条件下存活并发育成为野生的、杂草化的转基因植物,污染就在于这种转基因植物能够不断增值、扩散且无法清除[5]。通过转基因技术培育出来的新品种在某些性能上比原来的品种有优势,但是这些新品种可能引起基因污染。

纳米微粒是飘浮和运动的,它遵循布朗运动规律进入食品和人体,进而进入体细胞内。产品成分中若含有氧化硅、氧化钛、氧化锰或者银,这些成分在人体内将“如同幽灵一样飘浮”,如果潜伏在细胞内就有可能诱发细胞病变,进而可能导致癌症。这些事实提示我们,过去宏观物质的安全性评价结果也许不适用于纳米材料。

1.2 高新技术污染的影响

综合考虑世界各国特别是高技术产业强国的污染情况,高新技术污染对环境的影响主要体现为:

(1)对水环境的影响,尤其是对地下水环境的影响。由于半导体产业产生的废液泄露导致地下水受到污染。表现为水体功能减退,丧失使用功能。

(2)对空气环境的影响。局域上表现为空气质量下降,区域上表现为全球气候变暖和臭氧层破坏等。电子制造业排放的氟利昂会破坏臭氧层,并且氟利昂能加剧温室效应,致使全球气候变暖。[1]

(3)对人体健康的影响。表现为各种职业病、地方病等,可能引起的疾病有:致癌问题、免疫系统功能衰退问题、关节炎和糖尿病等。

(4)转基因技术目前主要应用在农业上,而这种农业有一种倾向,就是作物的单一化。而单一化的作物体系或者生态体系是脆弱的,很难抵御病虫害的侵袭。[6]单一化的作物体系容易导致生物多样性的减弱,整个生态系统的食物链容易断裂。这会危及整个生物圈的生存。

(5)纳米粒径小,比表面积大,粒子表面的原子数多,周围缺少相邻原子,存在许多空键,所以具有很强的吸附能力和很高的化学活性,在人体内将“如同幽灵一样飘浮”,如果潜伏在细胞内就有可能诱发细胞病变,进而可能导致癌症。纳米技术的自我催化反应,无需在实验室给予输入,就能够自己产生化学反应并不断加速,从这个角度出发,人们不禁会担心其它人类甚至超人类的出现。同时纳米粒子及纳米产品可能包含科学家还未充分了解的全新污染物,由于不可生物降解,错误使用可能造成灾难[4]。

1.3 高新技术污染的基本特征

高新技术污染之所以区别于其他传统的污染,主要是其本身的特征决定的,高新技术污染的基本特征是[1]:

(1)隐蔽性

高新技术产生的环境危害及影响有些是显而易见的,但有些则是隐蔽而难以预见的。由于高新技术创新性强,发展速度快,人们在对生产工艺变化的了解过程中,并不能同步地了解其潜在的污染因素。

(2)滞后性

一项高新技术形成产业后,是否对环境产生不利影响,当时不容易认识到,只有当环境问题产生后,人们才能从中得到反馈。一方面受环境介质传播途径的影响,高新技术污染往往不会从受污染的环境对象中得到立即“响应”,而是要经过了数年或数十年才会显现出来。另一方面由于受知识产权保护的限制,对于某些已经了解和认识到的污染源,也难于冲破“企业秘密”的壁垒,使相应的环保工作不能及时跟上,导致了污染防治的滞后。

(3)协同性

高新技术所使用的原料和生产的产品中,绝大部分可能是无毒、无害的,其产生的副产品或污染物也可能是微量的、微害的,本身不足以对环境构成明显威胁。但当它们进入环境介质后,就可能与其他化学物质发生化合作用而产生协同污染效应,使其污染作用增强,从而对生态环境产生破坏。

(4)累积性

高新技术产业研发生产过程中所产生的挥发气体、粉尘、以及所辐射的电磁波尽管剂量低,但在长期的作用影响下,就会对环境和人体产生累积效应。这种累积效应一方面能导致人体的相关的职业病,另一方面能对生态环境产生影响。

(5)连带性

由于高新技术的前沿创新性,其在生产工艺中的污染及产品在使用过程中的潜在危害具有不可预见性和不可知性,从而很难事先得到有效控制和管理。当一次污染(危害)发生后,由于改变某种环境和维系生态平衡的条件而将产生二次污染影响。

1.4 高新技术污染产生的原因

(1)高技术本身的原因

半导体制造业的生产工艺非常复杂,特别是有些工序中使用了许多有机溶剂和一些特殊的有毒气体,这些物质大部分有毒性和危险性。由此产生的废气、废水和废渣都具有污染环境的潜在危害性,并且能对人类及其生存的生态系统构成了严重的威胁。

(2)企业的经济因素

在市场竞争日益激烈的情况下,企业为了在激烈的环境中生存,有的企业采取了减少投入,特别是减少了治理污染的投入,并未购置相应的仪器来处理本企业所产生的废物。同时企业之间的竞争,使各企业加快新产品(包括化学品)的研发,有些新产品的安全性和可靠性未经过充分的试验和评估就进入了市场。这些新产品是否会对环境产生不利影响只有经过一段时间后才能从环境中得到反馈。到那时污染已经产生,治理则显得滞后了。

(3)人们的环境保护意识不够和法律法规的不完善

在高技术产业刚开始发展时人们只看到了该产业的高利润,高效益。认为高技术产业是清洁,无污染的。一方面是某些地区的领导,为了政绩为了局部经济利益牺牲环境资源,没有很好的贯彻执行环境保护法律、法规,没有采取相应的措施应对污染。另一方面由于技术更新速度快,相关法律法规的制定没能跟上技术更新的节奏,而现有的法律已经过时,不能适应新形势下的要求。

(4)国家之间的传播

由于当前各国的发展水平不一样,许多在发达国家已经废弃的技术,却转移到发展中国家。发达国家通过技术更新,普遍采用新的生产方式和更加严格的污染检测仪器,将污染密集产业,特别是高污染密集产业,以及对环境有害的高新技术转移到发展中国家。根据有关部门对上个世纪90年代初外商对我国直接投资进行的分析发现,有大量污染密集产业(包括高技术产业)向我国转移,给我国生态环境造成严重破坏[7]。

2 国际上高新技术应用带来的问题

2.1 半导体产业的污染

(1)美国状况

第二次世界大战之后,在美国,以硅谷为中心的高技术产业群的快速发展有力的推动了全美的高技术产业的发展。然而高技术产业在给美国带来高利润的同时也带来了严重的污染。

硅谷作为美国的高技术产业中心同时也是美国高技术污染的发达地区,该地区的高技术产业最早是半导体产业。半导体工业表面上给人以清洁、纤尘不染的感觉。然而实际上半导体工业使用了许多有机溶剂,其中以三氯乙烯的年使用量最多达到3764t[8]。据美国联邦环保局的评价,三氯乙烯对人体有可能致癌。动物实验结果表明,除急性中毒(中枢神经障碍、肝障碍、肾障碍等)之外,即使在允许沈度(9ppm)以下,他们也会引起肝功能异常、视觉下降以及神经、皮肤粘膜和消化器官退化、异常的症状。

1986年2月“硅谷反对有害物质联合会”整理的以行政机关资料为基础的报告表明,硅谷地区的污染状况是[9]:(1)高度危险的废溶剂等化学物质正从约80%的地下储罐向外泄漏;(2)地下水中发现了大约100种化学物质;(3)圣克拉拉郡发现了150多处地下储罐有泄漏,并且有200口公共水井和私人水井被污染;(4)圣克拉拉郡每年产生有毒废物10万t,其中3860t危险废物被排入环境。

(2)日本状况

20世纪70年代由于当时全球石油危机的爆发,迫使日本政府在80年代开始逐步放弃重化学工业,开始建立新的高技术工业。到1988年,日本政府确定了25个高技术工业区。但当时政府并未推广控制污染的政策,认为高技术工业不会带来污染。然而事情并不想他们预期的那样,20世纪80年代末日本出现了高技术污染的迹象。1982年,宫崎电气公司发生了一场大火,使大规模的集成电路化为灰烬,产生的大量有毒浓烟。伴随火灾的出现,显然半导体工厂使用了多种有毒化学物质,并且有可能污染环境。随着半导体工厂事故的出现,人们开始认识到高技术产业其实使用了许多的有毒化学物质,而故障发生时相应保护措施还没有制定出来。

同时在半导体工业中,另一个危险是有机溶剂造成的地下水污染。1982年,日本环保局对15个城市的地下水做了调查,并确定地下水污染是有机溶剂造成的。在后来的调查中发现这些污染正在向邻近地区蔓延。

为此环保局要求地方政府对各地的地下水进行全面的调查,并监督当地使用有机溶剂的工厂。结果显示,一些使用有机溶剂的厂家一直在排放有机废水。虽然政府要求个企业降低废水中有机溶剂的含量,但效果不明显。到1987年超过标准排放污水的厂家共有349家[10]。

2.2 转基因技术带来的问题和纳米的“灰色忧伤”

转基因技术在农业上的应用最为广泛,同样在农业领域的污染也最严重。2002年12月,美国农业部宣布已经隔离生长在内布拉斯加州土地上的100万斗大豆,因为这批食用大豆被含有药物成分的转基因玉米所污染,其后果可能导致不同健康状况的人冤枉地吃下不适合的“药物”。事件发生后,《华盛顿邮报》又揭露说,在当年9月,该公司在爱荷华的药用玉米被怀疑通过花粉传播污染了附近的玉米,155亩地所产的玉米因此被美国农业部销毁[11]。

除了转基因技术污染外,纳米技术也有可能会造成污染。纳米技术已被用于集成电路芯片制造,但原料仍然是砷化镓物质,在1993年到2003年的10年间日本有近6.1亿台手机废弃[12],相当于释放了近一吨砷毒物。这些物质的不恰当排放会造成严重的环境污染。绿色和平组织委托英国帝国理工学院所作的报告《未来的技术,今天的选择》,归纳了一些科学家和环保主义者、伦理学家、社会学家对纳米技术可能危害的分析,指出纳米粒子及纳米产品可能包含科学家还未充分了解的全新污染物,由于不可生物降解,错误使用可能造成灾难。

3 中国的高新技术产业及其问题和对策

3.1 中国高技术园区的发展和特点

我国的高科技园区从上个世纪末开始发展,深圳科技工业园是我国大陆第一个科技园区,于1985年由深圳市政府和中国科学院共同创办促进科技成果的转化。1998年8月,中国国家高新技术产业化发展计划——火炬计划开始实施,创办高新技术产业开发区和高新技术创业服务中心被明确列入火炬计划的重要内容。在火炬计划的推动下,各地纷纷结合当地特点和条件,积极创办高新技术产业开发区。1991年以来,国务院先后共批准建立了53个国家高新技术产业开发区。这些高技术产业区不仅取得了举世瞩目的成就,而且探索出一条具有中国特色的发展高新技术产业的道路。

中国高新技术产业开发区以智力密集和开放环境条件为依托,主要依靠国内的科技和经济实力,充分吸收和借鉴国外先进科技资源、资金和管理手段,通过实施高新技术产业的优惠政策和各项改革措施,实现软硬环境的局部优化,最大限度地把科技成果转化为现实生产力而建立起来的集中区域。

3.2 中国高新技术产业的特点

(1)产业规模发展迅速,拉动经济增长。

近年来我国高技术产业继续保持快速增长,成为推动经济结构调整和企业规模壮大的重要力量。高新技术产品进出口总额及其占商品进出口总额的比重不断攀升。三资企业更是成为拉动高新技术产品出口增长的主要力量。[13]

(2)产业增加值不断上升,但产品附加值较低,科研经费不断提高。

改革开放以来,我国经济保持了较快增长。但这种增长主要表现为生产能力的扩大,增长主要是靠数量的增加,目前我们拥有自主知识产权的高技术产品很少,这些原因都限制了我国产品附加值的上升。虽然我国高技术产业的科研经费不断提高,但跟发达国家相比,还是有较大的差距。

(3)高新技术产品进出口总额及其占商品进出口总额的比重不断攀升[14]。

我国高新技术产品进出口总额由1998年的494.5亿美元增加到2005年的4159.7亿美元,占全部商品进出口总额的比重由 15.3%增加到29.2%。2004年出口额为1653.6亿美元,进口额为1613.4亿美元,首次实现顺差达40.2亿美元。2005年实现顺差205.4亿美元。

(4)新增就业大幅增加,缓解就业压力[15]。

2005年我国高技术产业全部从业人员达到666万人,同比增长11.2%,比工业增幅高5个百分点;累计新增就业人数近80万人,高技术产业已成为我国国民经济中增加就业的重要渠道。

3.3 中国高新技术产业可能产生的环境问题

我国的高新技术产业分为各种不同的类型,由于各类产业本身具有区别其它行业的特征,因此各种行业可能产生的环境问题也不相同:

第一是半导体产业可能产生的环境问题。半导体工业经过几十年的发展,经历了数次技术的更新换代。集成电路就是当前半导体产业的一个前沿领域,生产中使用了许多有机溶剂和有毒气体,其中大部分是有毒有害的。由此产生的废液和废气会造成严重的环境污染。

第二是转基因技术引起的污染。我国是世界人口最多的国家,解决人民的温饱问题始终是国家一项重大的民生工程。自从转基因技术被应用到农业后,我国在转基因农产品的研究开发和应用上取得了巨大的进步。1999年,我国转基因农作物的种植面积有30万公顷,仅次于美国、阿根廷和加拿大,居于第四位。我国投入研究和开发的转基因植物达47种,涉及各类基因103种。近20种转基因抗虫、抗病等改良农作物和林木进入田间试验或环境释放阶段[3]。虽然新的品种有许多优良的特性,但这些经过人为作用改造得到的品种能否与当地的生态环境和谐发展还是一个有待检验的问题。

第三是化工类、材料类高技术企业引起的污染,化工类高技术企业在生产中使用了许多化学品,这些化学物质在生产过程和产后的废物都可能会导致环境污染[7]。当前材料类高新企业的环境管理逐渐趋向松散,宽松的管理方式助长了企业在生产中滥用有毒有害的辅助材料。在这类企业中纳米材料使用较多。纳米材料具有很强的吸附能力和很高的化学活性,纳米产品不可生物降解,所以错误使用可能造成环境灾难。

另外我国的高技术产业中,三资企业的数量占有很大的比例,而我们拥有自主知识产权的行业少,大多数行业还是处理初级产品的加工处理,这样的发展模式消耗了大量的自然资源,在开采过程不仅破坏了环境还造成了生态危害。

3.4 解决问题的相关思考

纵观当今发达国家的发展道路,他们走的是先污染后治理的发展道路,在发展中消耗了大量资源,并造成了严重的污染,所以当前各国都采取措施来治理污染,改正他们所犯的错误。改革开放后,我国经济的发展速度进一步加快。我国不可能走发达国家所走过的发展道路,因为目前的资源条件和环境条件都不允许我们走这样一种先污染后治理的道路。为此我们可以采取一些措施来防范污染的产生:

(1)提高认识,正视问题,研究和解决问题

从哲学的角度讲,任何事物都是一分为二的。高新技术能够给我们带来进步,同时,它也肯定会给我们带来麻烦。准备好它同时带给我们的挑战,像对待其他的污染问题一样,正视它、研究它、规范它、解决它。逐步建立研究体系和管理体系,贯彻预防为主政策,学习发达国家经验,提出我们解决问题的思路对策。

(2)坚持环境影响评价,鼓励推行清洁生产

我们国家的改革开放目前正处于关键阶段,各地的高技术园区的数量快速增长,园区的企业正在增多。许多发达国家在进行技术更新后,把一些污染重、产业附加值低的行业转移到发展中国家去。因此在引进高新技术企业的同时,要认真研究高新技术产业对环境的潜在影响,实行环境影响评价一票否决制。所以在企业建立前要对企业的生产工序进行环境影响评价,要坚决拒绝高污染企业的建立[7]。另外对那些污染重,但国民经济发展过程中必需的行业在建立时鼓励企业推行清洁生产方式,最大限度的减少污染。

(3)加强对新物质和废弃物的管理

首先,应加强对新化学物质的审查管理,强化危险废物全过程管理。尽快建立危险废物的申报登记制度,严格执行危险废物转移报告联单、经营许可证、行政代执行等制度、切实做到对危险废物从生产、收集、运输、利用、处理和处置的全过程环境管理[7]。其次,做好废弃物的回收处理工作,当前电子类产品更新速度太,废旧产品的危害大,所以对危险的废物应该回收进行集中处理。

(4)完善防止污染的相关法律法规

防止污染应该是一个全局性的问题,所以国家应该加快制定各种环境保护法。要采用有效的经济手段和法制手段,加强开发园区环境综合整治和集中处理,按功能分区,制定不同的污染排放标准,在区内可以考虑实行高于治理费用的排污标准,建立高污染密集产业特别控制区。

(5)加强产品评定中的环境评估

在高新技术开发项目评奖、产品认定和产品有关评奖,强化环境评定,将环境影响作为评定的重要方面;还须强化高新技术成果产业转化的环境影响评估。

(6)加快企业的研究开发速度和提高企业的管理水平

加大企业研发资金的投入,加快替代原料研究,减少有毒有害物质的使用量。提高发展既能高度满足人类消费需要又与环境友好的新材料、新工艺的科学技术水平,提高整治被破坏生态环境、治理环境污染、增强环境承载力的科技水平。

[1] 郭金龙.高技术污染及其对策[J].环境科学与技术,2001,(3): 42.

[2] 王瑞贤,罗 宏,彭应登.高新技术污染特征分析及控制对策[J].环境保护,2004,(2):44.

[3] 华灵子.关注亿万被强行转基因的生物及其延伸的污染问题[N].2003-01-27.

[4] 费多益.灰色忧伤—纳米技术的社会风险[J].哲学动态,2004, (1):23.

[5] 毁誉参半的转基因技术[N].北京晚报,1999-08-16.

[6] 熊 蕾.瑞卡达:为生物安全呐喊[N].南方周末,2004-04-01.

[7] 张玉赋,夏太寿,徐 晖.江苏省高新技术产业污染情况调查及对策研究[J].中国科技论坛,2006,(1):34.

[8] 张 婷.警惕新的污染源:高技术污染[J].科技进步与对策, 2000,17(9):105.

[9] 吉田文和著.高技术污染[M].张坤民,周北海译.北京:中国环境科学出版社,1998:12-13.

[10] 小口美津夫著,邱碧云译.日本的高技术污染.1991.

[11] 美药用玉米污染食用大豆环保人士呼吁严检[N].人民日报海外版,2002-12-09.

[12] 程 磊.纳米技术:福祸一念间[J].教师博览,2003,(9):52.

[13] 李书锋,张新桥.浅析我国高科技产业发展战略的选择[J].张家口师专学报,2003,19(4):49.

[14] 彭 练,申 靖.浅析我国高新技术产业发展现状[J].中国集体经济,经济观察,2007,(6):8.

[15] 国家发展改革委高技术司.2005年我国高技术产业发展报告[OL].国研网.

Pollution from High and New Technique and Countermeasures

CHEN Kang-li,GONG Hai-hua
(School of Environmental Science and Engineering,Suzhou University of Science and Technology,Suzhou 215011,China)

By analyzing the pollution from high&new technique in America and Japan,the risk and the reasons of pollution from high and new technique were given.The measures to prevent the pollution from high and new technique were presented.

high technique;pollution;measures

X506

A

1674-2842(2010)01-0054-05

2009-06-05

苏州市哲学社会科学研究课题项目(08-B-16)

陈亢利(1963-),男,教授/高工,硕士研究生导师,现从事环境物理、环境规划与管理的科研与教学工作。已发表论文80余篇。