近日，华南师范大学环境学院陈社军教授团队黄玉琪、曾源等人在《Environmental Science & Technology》上发表了题为Disposable Plastic Waste and Associated Antioxidants and Plasticizers Generated by Online Food Delivery Services in China: National Mass Inventories and Environmental Release的研究性文章（DOI: 10.1021/acs.est.3c06345）。这项工作提供了全国城市水平的餐饮外卖销量、相关的塑料垃圾和塑料制品中多种化学添加剂产生量以及化学添加剂的环境释放的宝贵数据，对全球蓬勃发展的外卖服务相关的化学品污染也具有警示意义。
图文摘要
背景
近年来，外卖餐饮产生的环境问题引起了关注，外卖产生的塑料垃圾污染令人担忧。然而，外卖塑料餐具中的毒害化学添加剂却被忽略。外卖餐具可能包含抗氧化剂、增塑剂和阻燃剂等多种化学添加剂以及非故意添加的化学品。在大量的外卖废弃物处理过程中，化学添加剂以及过程副产物会释放进入环境。而且，这些化学物质可能会从餐具迁移到食物中（尤其是热的和油性食物）并被人体摄入。然而，对于外卖相关塑料制品中化学添加剂的信息，以及其在使用、处置和废物处理过程中的总量、排放和归趋的认知十分有限。本研究结合实测数据、社会经济数据以及机器学习模型，全面地剖析我国餐饮外卖行业产生的塑料垃圾及其中添加剂的环境影响。
图文导读
1. 外卖销量及其影响因素
直接获得了193个城市的外卖订单数据，这些城市的销量数据及城市社会经济指标的Pearson相关分析，得到决定外卖销量的主要因素（GDP、城镇人口、社会消费品零售总额和职工工资总额等）。进而，使用三种机器学习模型（岭回归、Extra-tree 回归以及人工神经网络）对全国外卖销量进行建模预测。结果显示，2021年，全国368个城市的在线外卖总销量估计为110亿单，32个大城市的平均销量约是其他城市的10倍。图1显示了地级及以上规模城市外卖销量的全国分布。
图1. 2021年中国地级及以上城市外卖销量（百万单）全国分布图。
基于对历史数据的多元线性回归，预计我国城市2027年的外卖销量为432亿单，2032年为635亿单。在对未来外卖销量的预测中，GDP依然是最重要的社会经济影响因素，人口数量因素的影响则较为轻微，这可能与我国正面临人口老龄化以及城市化进程放缓有关。
图2. 2023年至2032年中国全国外卖销量预测（阴影部分）。
2. 外卖塑料垃圾产生量
2021年，与外卖相关的塑料废物总量约为84.67万吨。32个大城市产生的垃圾总量占全国总量的50%，其中，北京、上海和广州最高，年产生量分别为6.6、4.5和3.9万吨塑料，占全国总量的17.7%，而排名后十的中等城市（人口超100万）的塑料垃圾产生量仅0.3%。基于模型估计，2032年中国外卖行业产生的塑料垃圾可能达到306.5-358.3万吨。
图3.（a）2021年中国外卖产业产生的塑料垃圾在地级及以上城市的分布。（b）2021年中国地级及以上城市外卖产业产生的人均塑料垃圾产生量分布。
3. 外卖相关塑料制品中的添加剂
在所采集的625个样品中，97.4%的一次性塑料餐盒为聚丙烯（PP），所有勺子为PP，外包装袋和餐具包装袋（约93%）则为高密度聚乙烯（HDPE）。
多种抗氧化剂及其转化产物在餐盒塑料中被检出，浓度变异大（0.001-116 μg/g）。4类塑料制品中，餐具袋中抗氧化剂及其转化产物的污染程度最高。AO168和Irganox 1076是主要的抗氧化剂，但是其氧化或降解产物的检出率或浓度高于母体，这表明抗氧化剂在塑料产品的制造或使用过程中发生了转化（图2）。尽管外卖塑料中这些抗氧化剂的浓度都远低于我国的标准，但是在外卖塑料中广泛存在的各种降解产物的对人体健康的潜在危害依然令人担忧。
增塑剂在外卖相关塑料制品中也被广泛检出，但总含量低于抗氧化剂（图3）。4类塑料制品之间增塑剂含量相近，且DEHP和DBP 是最主要的增塑剂。此外，尽管BPA在我国食品接触材料中已经被限制使用，其检出率超过了85%。外卖相关塑料制品中增塑剂和抗氧化剂的高检出率值得引起其对人体健康风险的关注。
图4. 四种类型的外卖塑料制品中主要的抗氧化剂及其转化产物和苏丹I的含量分布。
图5. 四种类型的外卖塑料制品中主要的增塑剂的含量分布。
不同城市外卖餐盒中的抗氧化剂和增塑剂总浓度差异很大（图6），例如，尽管北京的外卖塑料垃圾产生量最高，但其中增塑剂浓度相对很低。对于大多数抗氧化剂，大城市外卖餐盒中的浓度显著高于中小城市，而邻苯二甲酸酯的浓度则在中小城市更高。这可能与城市对食品接触材料中添加剂的使用管控有关，允许使用的和限制使用的在大城市的使用更为规范。
图6. 样品采集城市外卖塑料塑料餐盒中抗氧化剂和增塑剂（邻苯二甲酸酯和BPA）的总浓度（箱图）和年总质量（柱状图）。
4. 对环境与人体健康影响
图7. 我国2021年外卖塑料制品中添加剂的处理释放。
结合我国各地生活垃圾处理方式，我们估计，2021年约536.2万吨外卖塑料垃圾经垃圾焚烧厂处理，262.4万吨被填埋。基于本研究的模拟焚烧实验结果，预计全年约51.1吨添加剂、8.1吨PAHs以及3.6万吨空气颗粒物从垃圾焚烧厂释放至大气中，并有20.9吨添加剂在焚烧底灰中残留，这些底灰可能会进入垃圾填埋场或用于建筑行业（图7）。2021年，垃圾焚烧和填埋的外卖塑料垃圾的CO2排放量（810 kt），约相当于41.8万辆汽油乘用车1年的CO2排放。在这种情况下，2027年和2032年，我国外卖行业的塑料垃圾CO2的年排放量可能分别增加2倍和3倍。这对我国的绿色低碳循环发展带来一定的压力。
初步评估了由餐盒释放导致的外卖饮食对这些添加剂的人体暴露。以每天一次外卖估计，邻苯二甲酸酯的暴露剂量（0.24-2.49 μg/kg/d）低于通过饮食的暴露量，与蔬菜和海鲜摄入量相当。然而，外卖食品摄入的BPA可能导致饮食暴露量增加46%，抗氧化剂的暴露量（47.8 μg/kg /d）显著高于室内灰尘的暴露量。然而，摄入外卖食物这一行为本身是否会导致的暴露剂量的增加尚不明晰，这是值得探讨的问题。
结论和意义
本研究全面地对全国外卖产业相关塑料垃圾进行了研究。通过对外卖市场的调查，结合机器学习模型，绘制了全国外卖销量以及相关塑料垃圾产生量的分布地图，并对未来5至10年的销量和产生量进行了预测。结合实际塑料餐盒样品分析，对其中的塑料添加剂进行了监测，提供了外卖相关塑料制品中化学添加剂的宝贵数据。进一步阐明了外卖塑料垃圾及其添加剂的环境归趋，并评估了相关的温室气体的排放。我们呼吁制定一个针对外卖塑料垃圾的可持续的废物处理循环经济行动计划，以达到减少有害物质含量及其排放。
全文链接
Huang, Y.-Q.; Zeng, Y.; Mai, J.-L.; Huang, Z.-S.; Guan, Y.-F.; Chen, S.-J. Disposable Plastic Waste and Associated Antioxidants and Plasticizers Generated by Online Food Delivery Services in China: National Mass Inventories and Environmental Release. Environmental Science & Technology 2024. 58 (7), 3098-3107. https://doi.org/10.1021/acs.est.3c06345