廢家電的主要污染物及防治要領(lǐng)探析

呂叢超，呂守明

(1.天津醫(yī)科大學(xué)，天津 300070；2.天津和昌環(huán)保技術(shù)有限公司，天津 301802)

廢家電的主要污染物及防治要領(lǐng)探析

呂叢超1，呂守明2

(1.天津醫(yī)科大學(xué)，天津 300070；2.天津和昌環(huán)保技術(shù)有限公司，天津 301802)

對(duì)廢家電所含的污染物種類(lèi)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，對(duì)其可能對(duì)環(huán)境和人類(lèi)產(chǎn)生的污染和危害特性進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析，提出了對(duì)這些污染物的污染防治要領(lǐng)和綜合利用途徑，進(jìn)一步提醒人們要對(duì)廢家電的資源和污染兩重性的高度關(guān)注。

廢家電;主要污染物;防治要領(lǐng)

1 廢家電所含有毒有害物質(zhì)的部位、種類(lèi)、數(shù)量統(tǒng)計(jì)

相關(guān)資料[1]顯示，到2006年底我國(guó)城鄉(xiāng)人口中家用電器（主要指彩電、冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)和電腦）總保有量約為12億臺(tái)，若按各自的使用壽命上限估算，每年的報(bào)廢量可達(dá)到1.14億臺(tái)，總重量約為301萬(wàn)噸。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，即使遇到了2008年的世界性金融危機(jī)，在家電下鄉(xiāng)和家電以舊換新等一系列惠民政策的推動(dòng)下，全國(guó)農(nóng)村的家電市場(chǎng)仍得到了大面積開(kāi)發(fā)，城鎮(zhèn)居民家中的舊電器得以加速更新，使得全國(guó)家電保有量仍穩(wěn)步上升，報(bào)廢量也隨之增加。

廢家電中含有多種有毒有害物質(zhì)，一般來(lái)說(shuō)，在正常存放狀態(tài)下不太容易對(duì)環(huán)境造成污染。但當(dāng)采用野蠻的私拆亂解手段處理時(shí)，有害物質(zhì)就會(huì)大量釋放，嚴(yán)重污染環(huán)境和威脅人類(lèi)健康。廢家電所含有毒有害物質(zhì)的部位、種類(lèi)、數(shù)量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

2 廢家電的污染方式和污染程度分析

2.1 鉛污染

廢家電的含鉛部件主要有電視機(jī)和電腦顯示器（CRT）、電路板的焊錫等。

2.1.1 各種CRT鉛玻璃的鉛污染

（1）CRT的結(jié)構(gòu)組成

CRT（電視機(jī)和電腦用）玻殼一般由三部分組成，即屏玻璃、錐玻璃和頸玻璃。各部位形狀不同，玻璃的成分也不同，含鉛比例也不相同。彩色和黑白CRT各部分的組成成分及含鉛量見(jiàn)表2[2]。

表1 廢家電所含有毒有害物質(zhì)的部位、種類(lèi)、數(shù)量統(tǒng)計(jì)

表2 各種CRT玻璃成分及PbO含量

（2）CRT的污染分析

從表2看出，彩色CRT的錐玻璃、頸玻璃和黑白CRT均含有PbO。按照《固體廢物浸出毒性法 水平振打法》（GB5086.2-1997）對(duì)彩色和黑白CRT玻璃樣品進(jìn)行毒性浸出實(shí)驗(yàn)，元素Pb的測(cè)定按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以總鉛計(jì)。結(jié)果表明彩色CRT的錐玻璃和頸玻璃Pb的浸出濃度均超出了國(guó)家《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn) 浸出毒性鑒別》中Pb（以總鉛計(jì)）的最高允許浸出濃度，黑白CRT各部位均未檢出Pb，具體結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 某CRT玻殼各部位的浸出鉛濃度及允許值

2.1.2 電路板焊錫的鉛污染

根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析，電路板的焊錫平均含量為2.5%～4%（黑白電視機(jī)為上限）。焊錫一般為Sn-Pb共晶合金，Pb的含量很高，以常用的TC18-50/50型φ0.8焊絲為例，Pb含量高達(dá)50%，是一種典型的Sn-Pb共晶合金。在這種共晶合金中，不論是初生相還是共晶相，基本上以單質(zhì)混合形態(tài)存在于組織中。這種狀態(tài)的Pb易于散逸于環(huán)境中，對(duì)環(huán)境的污染不可低估。

2.1.3 鉛污染及鉛中毒的危害

Pb主要以粉塵和煙霧形式從人類(lèi)的呼吸道和消化道進(jìn)入人體。經(jīng)呼吸道吸入較快，進(jìn)入人體比例為20%～30%，貯存于人體的血液循環(huán)系統(tǒng)；經(jīng)消化道吸入約5%～10%，進(jìn)入體內(nèi)后進(jìn)入肝臟，一部分隨膽汁排入腸道，隨糞便排出，另一部分進(jìn)入血液，分布在各組織中，以肝腎含量最高。最后以不溶的磷酸鹽形式沉積于骨頭和頭發(fā)，可引起急性或慢性鉛中毒，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)和感覺(jué)神經(jīng)傳導(dǎo)速度減慢、貧血、骨痛、腕下垂、尿蛋白和腎功能改變等。為此，歐盟《ROHS》指令將其列為嚴(yán)格限制使用的6種永久性污染物之一，我國(guó)政府也將其列為《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》HW49T（HW31T）有毒廢物類(lèi)。

2.2 多溴聯(lián)苯（PBBs）和多溴聯(lián)苯醚（PBDEs）等溴化阻燃劑的污染

廢家電含有阻燃劑的部件主要有電視機(jī)的塑料機(jī)殼、電腦顯示器機(jī)殼和印刷線路板等。

2.2.1 電視機(jī)塑料機(jī)殼和電腦顯示器機(jī)殼的組成特點(diǎn)

電視機(jī)殼一般為ABS或PVC等工程塑料，電腦顯示器的機(jī)殼為PVC。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的防火安全起見(jiàn)，PBBs和PBDEs作為溴化阻燃劑被廣泛應(yīng)用于這些塑料制品中，其含量為5%～30%（重量比）。阻燃劑與基體塑料為混合物形態(tài)，因此，這些阻燃劑極易從制品內(nèi)散逸出進(jìn)入環(huán)境。

印刷線路板的基板是由玻纖增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鋼或牛皮紙?jiān)鰪?qiáng)酚醛樹(shù)脂板和高純度銅箔構(gòu)成，它是電子元器件的載體和基板，電子元器件只有通過(guò)印刷線路板的連接組合才能實(shí)現(xiàn)電路的設(shè)計(jì)功能。為了防火安全起見(jiàn)，印刷線路板在生產(chǎn)過(guò)程中以混合物的形式加入了一定量的溴化阻燃劑。這些阻燃劑也易于進(jìn)入環(huán)境。

2.2.3 溴化阻燃劑的污染及有害程度

溴化阻燃劑PBBs和PBDEs通常以無(wú)色到白色液體或固體狀態(tài)存在，相對(duì)密度均高于水，不揮發(fā)，易溶于有機(jī)溶劑苯及甲苯中，不易溶于水，且其溶解度隨著溴原子的增加而降低，溴化阻燃劑結(jié)構(gòu)式如圖1，主要物理參數(shù)見(jiàn)表4。

圖1 PBDEs結(jié)構(gòu)式

表4 幾種典型PBDEs主要物理參數(shù)

散逸到水中的阻燃劑大部分沉積于水底污泥中，少部分蓄積于魚(yú)類(lèi)體內(nèi)。動(dòng)物主要貯存于其脂肪組織中。目前環(huán)境和人體內(nèi)的PBDEs水平不斷增加，在電子垃圾拆解地區(qū)污染尤為嚴(yán)重。

大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，PBBs和PBDEs對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物具有肝腎毒性、生殖毒性、胚胎毒性、神經(jīng)毒性和致癌毒性等，能干擾其內(nèi)分泌，改變動(dòng)物的本能行為，對(duì)人類(lèi)特別是兒童可能具有潛在的發(fā)育神經(jīng)毒性。為此，歐盟《ROHS》指令將PBBs和PBDEs列為6中持久性有害污染物之內(nèi)，我國(guó)也將其列為《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》HW10T類(lèi)有毒廢物。

2.3 多氯聯(lián)苯（PCBs）的污染及分析

廢家電中含有PCBs的零部件主要有電解電容器，它們?cè)陔娐分兄饕鸶糁保鳎?、濾波和移相等作用。涉及電解電容器的廢家電有電視機(jī)（隔直、濾波）、洗衣機(jī)（移相）、空調(diào)（移相）和電腦（隔直、濾波）等。

2.3.1 電解電容器的結(jié)構(gòu)

以鋁電解電容器為例，一般由陰極鋁箔、電解紙、電解液、陽(yáng)極鋁箔及形成于陽(yáng)極鋁箔表面的氧化鋁薄膜電介質(zhì)層等構(gòu)成電解電容器的核心部分。生產(chǎn)過(guò)程中將核心部件裝入鋁外殼后，為了提高其絕緣性和密封性，封裝前殼體內(nèi)注入了一定量的PCBs（常用PCB3）。

2.3.2 PCBs的特性及主要基本參數(shù)

PCBs是一種極其穩(wěn)定的有機(jī)化合物，進(jìn)入環(huán)境后不發(fā)生生物降解，而且會(huì)產(chǎn)生生物放大或生物積聚，聚積在各水平的食物鏈中，它們是一種具有生物持續(xù)作用的有害有機(jī)物。分子式為C12H10-xClx，結(jié)構(gòu)式如圖2，苯環(huán)上的數(shù)字表示可能被氯（Cl）取代的氫（H）原子的位置。主要物理參數(shù)見(jiàn)表5。

圖2 PCBs結(jié)構(gòu)式

表5 PCBs的主要物理參數(shù)

2.3.3 PCBs的污染危害

如果將廢棄的電解電容器或含有電容器的電路板隨意丟棄或野蠻拆解，取得其鋁外殼和鋁箔后剩余部分隨意丟棄，就會(huì)將全部的PCBs散逸到環(huán)境中，對(duì)人、畜造成持續(xù)性危害。它能引起肝腎臟功能紊亂，皮膚損傷，神經(jīng)和生殖系統(tǒng)紊亂，還能使海洋生物中毒。PCBs已在人奶和動(dòng)物脂肪內(nèi)發(fā)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)已證明其與各種類(lèi)型的癌癥和先天性缺陷發(fā)病率上升有牽連。

（1）毒性

急性毒性以PCB3為例，LD504250mg/kg（大鼠經(jīng)口）；亞急性毒性以PCB5為例，含量為1g/kg的飼料經(jīng)使用后28～53天死亡；慢性毒性，PCBs可經(jīng)動(dòng)物皮膚、呼吸道或消化道被機(jī)體吸收，進(jìn)入機(jī)體后廣泛分布于全身組織，以脂肪和肝臟中含量最多。母體中的PCBs可以通過(guò)胎盤(pán)轉(zhuǎn)移到胎兒體內(nèi)，而且胎兒肝腎臟內(nèi)的PCBs含量往往高于母體相同組織的含量。

（2）致癌性

PCBs對(duì)大小鼠都能產(chǎn)生致癌效應(yīng)，主要表現(xiàn)為肝臟致癌。

（3）致畸和致突變性

Pcakall等人1972年發(fā)現(xiàn)，給斑鳩使用PCB5 10mg/kg飼料，其坯胎的染色體畸變明顯增加。

2.3.4 PCBs焚燒后的污染危害—二噁英（PCDD）污染

二噁英（PCDDs）被稱(chēng)為“毒中之毒”，其毒性是氰化物的130倍，是砒霜的900倍。它與脂肪有較強(qiáng)的親和力。進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)后一般在其肝臟、腎臟、脂肪、皮膚或肌肉內(nèi)積蓄。當(dāng)人類(lèi)食用了被PCDDs污染的食品，PCDDs便隨之進(jìn)入人體并在其脂肪和臟器中蓄積，幾乎不可以通過(guò)消化系統(tǒng)排出。連續(xù)接觸，體內(nèi)可達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定水平。它有強(qiáng)烈的致癌作用，屬于最危險(xiǎn)的環(huán)境污染物，國(guó)際癌癥研究中心將其列為人類(lèi)一級(jí)致癌物。為此，我國(guó)《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》將廢電解電容器列為HW49T（HW10T）類(lèi)有毒廢物。

自然界中幾乎不存在PCDDs，只有通過(guò)化學(xué)合成才能形成。它是目前人類(lèi)創(chuàng)造的最可怕、毒性最強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)。據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境計(jì)劃署20世紀(jì)末公布的一份報(bào)告指出，垃圾焚燒是PCDDs的主要來(lái)源。

采用簡(jiǎn)單焚燒方式回收電容器的金屬鋁，是一種非常野蠻的行為，會(huì)造成PCBs經(jīng)焚燒后產(chǎn)生二噁英的嚴(yán)重后果，對(duì)人類(lèi)產(chǎn)生巨大威脅。

2.4 含氯壓縮機(jī)油的污染分析

2.4.1 污染物種類(lèi)

在冰箱和空調(diào)的制冷系統(tǒng)中，壓縮機(jī)潤(rùn)滑油與制冷劑呈混合狀態(tài)。由于二者皆為烴基結(jié)構(gòu)，有一定的互溶性，從而使壓縮機(jī)油中含（溶）有一定量的氯元素。有資料[3]介紹其含量遠(yuǎn)高于4‰，而美國(guó)聯(lián)邦法令規(guī)定任何含氯量高于1‰的油類(lèi)都被列為危險(xiǎn)廢物。

2.4.2 污染方式

如果將這種含氯的廢機(jī)油用于簡(jiǎn)單焚燒，也會(huì)帶來(lái)生成PCDDs的污染后果。

如果將這種含氯廢機(jī)油作為工業(yè)原料進(jìn)行加工，氯元素會(huì)污染后續(xù)的制成品，而制成品在其后報(bào)廢燃燒時(shí)還會(huì)產(chǎn)生PCDDs。因此，必須將其作為有毒有害廢物進(jìn)行專(zhuān)業(yè)處理。我國(guó)《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》將其列為HW10T類(lèi)。

2.5 氟利昂（CFCs）的污染分析

2.5.1 CFCs的存在部位

涉及到CFCs的廢家電主要有冰箱和空調(diào)的制冷劑。值得注意的是早期冰箱的隔熱保溫泡沫是以CFCs含量為發(fā)泡劑制成的，其CFCs含量約為同一臺(tái)冰箱冷凝系統(tǒng)CFCs含量的6倍，也就是說(shuō)隔熱泡沫中的CFCs占整個(gè)冰箱所含CFCs總量的85%，這才是冰箱環(huán)保處理的重點(diǎn)。早期的冰箱和空調(diào)的制冷劑和發(fā)泡劑多為CFCs，是一組氯氟烴物質(zhì)，其中R11，R12，R22等均含有氯元素。

2.5.2 污染方式[5]

如果將廢冰箱的隔熱泡沫中的CFCs不經(jīng)冰箱密封整體破碎設(shè)備回收處理而直接棄于環(huán)境，大量的CFCs在太陽(yáng)紫外線照射下會(huì)分解出Cl-，它一方面會(huì)與臭氧（O3）爭(zhēng)奪O-，破壞臭氧層，它還會(huì)爭(zhēng)奪好不容易形成的O-，減少O3的合成。以R12為例：

Cl-與臭氧（O3）發(fā)生連鎖反應(yīng)，從兩個(gè)方向不斷破壞O3。反應(yīng)原理如下：

上式表明，Cl-不僅分解O3，同時(shí)還消耗合成O3的O-，Cl-本身并不消耗，且循環(huán)使用。有人估計(jì)，一個(gè)氯原子可連續(xù)破壞數(shù)萬(wàn)個(gè)臭氧原子，可見(jiàn)破壞性之強(qiáng)大。

如果簡(jiǎn)單焚燒含CFCs的廢家電，則會(huì)產(chǎn)生二噁英（PCDDs）。以R12為例：

（1）缺氧焚燒時(shí)

（2）富氧焚燒時(shí)

2.6 鎘（Cd）污染

早期的筆記本電腦電池和早期的臺(tái)式機(jī)主板電池多為Ni—Cd電池。Cd與Pb、Hg、Cr6+同為污染環(huán)境、威脅人類(lèi)健康的有害重金屬元素。它在室溫時(shí)呈銀白色，熔點(diǎn)320℃，沸點(diǎn)765℃，相對(duì)密度8.642，可與硫酸直接作用生成硫化鎘，高溫下與鹵素反應(yīng)激烈生成鹵化鎘（CdX）。Cd溶于酸，但不溶于堿，可用于制造體積小、容量大、可反復(fù)充電的電池。

Cd通過(guò)食物、空氣和水會(huì)進(jìn)入人體并產(chǎn)生毒害作用，可使人產(chǎn)生急性和慢性中毒。Cd中毒可使人肌肉萎縮，關(guān)節(jié)變形，骨骼疼痛難忍，不能入睡，發(fā)生病理性骨折以致死亡。對(duì)Cd中毒最為通俗的解釋是：吸入后就會(huì)將骨頭里的Ca（鈣）置換出來(lái)，讓人患上疼痛病甚至癌癥。曾有死亡者身上發(fā)現(xiàn)56處骨折，使堅(jiān)硬的骨頭變得象玻璃一樣脆（俗稱(chēng)鎘脆），對(duì)人體健康包括下一代都會(huì)產(chǎn)生重大影響。目前，醫(yī)學(xué)界認(rèn)為還沒(méi)有有效的藥物可以使Cd從人體內(nèi)排出。歐盟《ROHS》指令將其列入六種持久性污染物之一，我國(guó)《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》將其列為HW17T類(lèi)有毒物質(zhì)。

3 廢家電污染物特性歸類(lèi)及防治要領(lǐng)

3.1 廢家電所含污染物的危害（見(jiàn)表6）

表6 廢家電所含污染物的危害匯總

3.2 廢家電所含污染物污染特性國(guó)內(nèi)外歸類(lèi)

現(xiàn)在，家電已成了我國(guó)人民生活的必需品，有家電就有廢家電產(chǎn)生，有廢家電就會(huì)存在各種有害物質(zhì)，如果處理不當(dāng)就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染并威脅人類(lèi)的生存與健康。特別是當(dāng)今我國(guó)的家電保有量規(guī)模和報(bào)廢量相當(dāng)大，如果處理不當(dāng)很有可能造成巨大的污染和毒害后果。中國(guó)、歐盟和聯(lián)合國(guó)等對(duì)廢家電所含有毒有害物質(zhì)加以分類(lèi)、限制和制止等具體情況匯總見(jiàn)表7。

從表7可看出，廢家電所含（涉及）的有毒有害物質(zhì)不僅被我國(guó)政府全部列入了《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》，還被歐盟和聯(lián)合國(guó)等國(guó)際組織列入了一系列國(guó)際公約，明確為淘汰和禁止使用的有毒有害物質(zhì)，可見(jiàn)其污染和危害是全世界所公認(rèn)的。因此，廢家電的污染問(wèn)題必須引起人們的高度重視。

3.3 污染防治要領(lǐng)

盡管廢家電的污染物量大，性質(zhì)嚴(yán)重，如果管理得當(dāng)，不但可以避免污染，還可以回收大量資源，目前已具備了相應(yīng)的技術(shù)，匯總見(jiàn)表8。

表7 廢家電所含污染物污染特性國(guó)內(nèi)外歸類(lèi)方式

表8 廢家電的防治要領(lǐng)

[1]呂守明，李哲.廢家電回收體系的建設(shè)分析[J].中國(guó)資源綜合利用, 2009（6）.

[2]李金惠，溫雪峰，等.電子廢物處理技術(shù)[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2006.

[3]JackLiao.多氯聯(lián)苯廢物管理—收集、預(yù)處理、運(yùn)輸、處理與最終處 置[R].2005，06-01.

[4]呂守明.廢冰箱的環(huán)保處理及污染防治[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè),2009（7）.

Analysis on Major Pollutants of Waste Appliances and its Main Prevention Points

LV Cong-chao1, LV Shou-ming2
(1.Tianjin Medical University, Tianjin 300070;2.Tianjin Hechang Environmental Protection Technology Co., Ltd, Tianjin 301802, China )

In this paper, types of pollutants contained in the waste appliances and its possible pollution and harmfulness to environment and human are analyzed. The main prevention points and comprehensive utilization measures are put forward so as to remind people that they should pay attention to the resources and pollution of waste appliances in the future.

waste appliances; major pollutants; main prevention point

X705

A

1006-5377（2010）03-0032-05