中國(guó)電子垃圾環(huán)境污染及其防控的研究進(jìn)展

章瑋 徐秋桐

摘 要：自20世紀(jì)90年代以來，隨著國(guó)內(nèi)電子廢棄物的飛速增長(zhǎng)和國(guó)外電子廢棄物的大量涌入，電子垃圾污染已成為并將繼續(xù)是中國(guó)生態(tài)環(huán)境污染物的重要來源。該文簡(jiǎn)要綜述了中國(guó)電子垃圾的處理、污染現(xiàn)狀及其防控的研究，并從可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保戰(zhàn)略高度，對(duì)如何防治電子垃圾污染、降低電子廢棄物的危害等進(jìn)行了對(duì)策建議。

關(guān)鍵詞：電子垃圾；污染物；防控對(duì)策

中圖分類號(hào) X5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2016）12-0086-04

Research Progress in Electronic Waste Pollution and its Prevention and Control in China

Zhang Wei1 et al.

（1School of Optoelectronic Information，University of Electronic Science and Technology of China，Chengdu 610054，China）

Abstract：Since 1990s，along with the rapid growth of domestic electronic wastes and the influx of foreign electronic wastes，E-waste pollution has become and will continue to be an important source of ecological and environmental pollutants in China. The paper summarizes briefly the current situation of Chinese electronic waste disposal，pollution and its prevention and control. Suggestions are given to prevent and control the pollution of electronic waste and reduce the harm of electronic waste on basis of sustainable development of environmental protection strategy.

Key words：E-waste；Pollutants；Controlling countermeasures

電子垃圾又稱電子廢棄物，主要是指已經(jīng)淘汰或者報(bào)廢的電腦、手機(jī)、洗衣機(jī)、空調(diào)以及電視機(jī)等家電或者電子類產(chǎn)品[1]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，社會(huì)消費(fèi)水平的不斷提高，電子電氣設(shè)備的廢棄量也呈迅速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。據(jù)2010聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署發(fā)布的報(bào)告，我國(guó)已成為世界第二大電子垃圾生產(chǎn)國(guó)，每年生產(chǎn)超過230萬t電子垃圾，僅次于美國(guó)的300萬t；到2020年，我國(guó)的廢舊電腦將比2007年增加2～4倍，廢棄手機(jī)將增長(zhǎng)7倍。每年電視機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)器、電腦等電器電子產(chǎn)品產(chǎn)量數(shù)以億計(jì)。工業(yè)和信息化部發(fā)布信息顯示，2011年我國(guó)電視機(jī)產(chǎn)量為1.2億臺(tái)、冰箱和家用冷柜1.05億臺(tái)、洗衣機(jī)6 671萬臺(tái)、空調(diào)1.3億臺(tái)、電腦3.2億臺(tái)[2]。報(bào)廢的電視機(jī)、電腦、手機(jī)、冰箱等電子垃圾含有鉛、錫、汞、鉻、聚氟乙烯、塑料、溴化阻燃劑等有毒有害物質(zhì)，如果處理不當(dāng)或者廢棄，這些物質(zhì)會(huì)污染土壤、水源、動(dòng)物、植物，并最終對(duì)人類的身體健康和生命安全造成嚴(yán)重危害。2000年以來，我國(guó)一些地方的電子垃圾拆解區(qū)相繼出現(xiàn)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，由此科學(xué)界對(duì)我國(guó)電子垃圾的污染及防控等問題進(jìn)行了大量的研究，初步明確了電子垃圾對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染特點(diǎn)，并開展了電子垃圾污染防控的對(duì)策研究。本文對(duì)此進(jìn)行了歸納與總結(jié)，目的是為今后進(jìn)一步防控電子垃圾污染作為參考。

1 電子垃圾污染與防控的研究概況

我國(guó)電子垃圾對(duì)環(huán)境的污染研究大約始于2000年。據(jù)對(duì)維普期刊數(shù)據(jù)庫中收集的論文按論文題目或關(guān)鍵詞中含有“電子垃圾”一詞檢索，1989—2015年的27年間共發(fā)表這類中文論文1 144篇。其中，1989—1999年發(fā)表論文為0篇，2000年和2001年各發(fā)表1篇，2002年發(fā)表的這類論文升至17篇，2003—2010年間每年發(fā)表的論文在56～116篇，2011—2013年間每年發(fā)表的論文在52～98篇（圖1）。對(duì)1990—2015年萬方數(shù)據(jù)庫收錄的研究生學(xué)位論文按題目或關(guān)鍵詞中含有“電子垃圾”一詞檢索，共收索到119篇，其年度論文數(shù)也有類似的變化趨勢(shì)，其中2014年學(xué)位論文數(shù)為16篇（圖1）。這表明21世紀(jì)以來電子垃圾對(duì)生態(tài)環(huán)境污染及其防控研究已成為熱點(diǎn)。

圖1 1989—2013年間論文題目或關(guān)鍵詞中含有“電子垃圾”一詞的文章與學(xué)位論文數(shù)隨年份的變化

注：發(fā)表的論文數(shù)根據(jù)維普期刊數(shù)據(jù)庫檢索；學(xué)位論文根據(jù)萬方數(shù)據(jù)庫檢索。

這些發(fā)表論文的研究?jī)?nèi)容既有環(huán)境污染現(xiàn)狀與特征調(diào)查，也有污染治理的對(duì)策研究。生態(tài)環(huán)境方面的污染研究?jī)?nèi)容包括土壤污染[3，4]、沉積物污染[5，6]、大氣污染[7，8]、水污染[5]、糧食污染[9]、人體健康影響[10-13]，涉及的污染物有重金屬和有機(jī)物污染等[14]。污染治理的對(duì)策研究包括政策法規(guī)的探討、國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的介紹、電子垃圾處置方法的探索以及污染場(chǎng)地的修復(fù)研究[15-19]。涉及的地區(qū)主要為我國(guó)東部地區(qū)的電子垃圾集散處理場(chǎng)地，包括廣東貴嶼鎮(zhèn)、廣東清遠(yuǎn)龍?zhí)伶?zhèn)、廣東南海大瀝鎮(zhèn)、浙江臺(tái)州地區(qū)、河北黃驊市、湖南省及江西省等地。這些地區(qū)的電子垃圾有較高比例為進(jìn)口的電子廢物。

2 電子垃圾對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染特點(diǎn)

2.1 電子垃圾的特點(diǎn)和處理現(xiàn)狀 與其他環(huán)境固體廢棄物相比，電子垃圾具有以下幾方面特點(diǎn)：（1）數(shù)量大、種類多、分布廣：電子垃圾涉及各種各樣的廢棄家電及其它生活用品，分布于千家萬戶，由于家電的更新周期短，年產(chǎn)生電子垃圾數(shù)量巨大。（2）含有多種危害環(huán)境和人體健康的有害物質(zhì)：電子垃圾的成分相當(dāng)復(fù)雜，主要有鋁、鐵、金、銀、鈀、鉑、銅、鎳、錫、鋅、鉛、汞、鎘、鋇、鉻、鈹和銻等數(shù)十種重金屬，聚氯乙稀、聚乙烯、丙烯腈、丁二烯、苯乙烯聚合物、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯、聚碳酸酯、尼龍和聚酰胺、人造橡膠等多種塑料物質(zhì)以及溴化阻燃劑、調(diào)色劑、表面涂層等[20]。如一臺(tái)電腦含多達(dá)700多種化學(xué)成分，其中有毒有害成分占一半以上[21，22]。若處置不當(dāng)，不僅污染環(huán)境，而且會(huì)對(duì)人體健康構(gòu)成威脅。

我國(guó)對(duì)電子垃圾的處理起步較晚，目前的處理主要有以下三種途徑[23-24]：（1）部分可回收利用的電器元件進(jìn)入二手市場(chǎng)進(jìn)行交易，然后重新組裝到新產(chǎn)品中。此方法避免了環(huán)境污染且節(jié)約成本，但由于回收行業(yè)缺乏管理，使新產(chǎn)品中摻雜了許多不合格產(chǎn)品。（2）具有一定規(guī)模的企業(yè)，將電子產(chǎn)品進(jìn)行集中分離，從中提取出原料后，殘余部分被送往垃圾廠進(jìn)行處理。（3）一些家庭小作坊式的垃圾處理廠回收不能被二次利用的電子垃圾，進(jìn)行手工拆解，然后再用酸性液體置換金屬，但這種方法極易造成拆解區(qū)環(huán)境污染。

2.2 電子垃圾對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染特點(diǎn) 20世紀(jì)80年代至21世紀(jì)初期，我國(guó)絕大多數(shù)電子垃圾拆解企業(yè)使用手工拆卸、直接酸洗和露天焚燒等落后處理技術(shù)，對(duì)電子垃圾進(jìn)行不合理的回收利用，在獲得容易提取的貴重成分后把殘余物直接丟棄，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的重金屬和持久性有機(jī)物的環(huán)境污染。眾多調(diào)查與研究表明，我國(guó)電子垃圾對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染具以下特點(diǎn)：

2.2.1 對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生全方位污染 已有的調(diào)查表明，電子垃圾不僅可污染土壤（包括電子垃圾拆解場(chǎng)地附近的農(nóng)田）、河流沉積物，還可直接影響其拆解地大氣環(huán)境，使大氣中的PCBs濃度明顯升高。進(jìn)入環(huán)境中的污染物不僅可通過土壤增加農(nóng)作物中污染物的積累，而且也可通過大氣、水等影響人體健康。電子垃圾拆解場(chǎng)地（包括電子廢物焚燒區(qū)）周圍的土壤、河流沉積物、河水、井水、農(nóng)產(chǎn)品中都有數(shù)量不等的污染物檢出[3-10]，人體血樣中重金屬和有機(jī)污染明顯偏高[11-13]。

2.2.2 影響范圍廣，重污染區(qū)主要分布在人口密集區(qū) 由于電子產(chǎn)品涉及千家萬戶，不少電子垃圾被混入生活垃圾中，進(jìn)行各類環(huán)境中，特別是垃圾填埋場(chǎng)。目前，我國(guó)電子垃圾的重污染區(qū)主要與電子垃圾的折解有關(guān)，因此，電子垃圾的重污染區(qū)域主要集中分布在人口密集的村鎮(zhèn)及江河附近，嚴(yán)重威脅著人類健康。

2.2.3 主要以復(fù)合污染為主 眾多研究表明，電子垃圾污染特別是電子垃圾拆解場(chǎng)地的污染基本上屬于多種重金屬與有機(jī)污染物的復(fù)合污染，在當(dāng)?shù)氐耐寥?、沉積物、水體、作物中都同時(shí)有多種重金屬和有機(jī)污染物驗(yàn)出[17，25，26]。已發(fā)現(xiàn)的高污染風(fēng)險(xiǎn)的污染物包括多溴聯(lián)苯醚（PBDEs）、多氯聯(lián)苯（PCBs）、二英等持久性有機(jī)污染物（POPs）及Cu、Pb、Cd等重金屬，具有明顯的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合污染特征[27]。

2.2.4 污染水平普遍較高 一些研究表明，電子垃圾拆解場(chǎng)地周圍環(huán)境中的重金屬和有機(jī)污染物?？蛇_(dá)到很高的水平，其污染水平基本上與礦山、工廠周圍相似。例如，電子垃圾拆解場(chǎng)地土壤中PCBs污染水平高的可達(dá)102μg/kg數(shù)量級(jí)[14]，土壤中Cd、Ni、Pb、Cu、Cr和Zn的污染水平最高可分別達(dá)到101-2、103、104-5、104、104和103-4mg/kg數(shù)量級(jí)[27]。土壤中單溴聯(lián)苯醚和七溴聯(lián)苯醚含量分別可達(dá)其它非污染區(qū)的10～60倍[26]。沉積物中PCBs污染水平高的可達(dá)101mg/kg數(shù)量級(jí)[5]，沉積物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的污染水平高的可分別達(dá)到101、102、103、102、102和102數(shù)量級(jí)[6，26]。土壤和沉積物中Cd、Cr、Cu、Pb和Zn遠(yuǎn)超過《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GBl5618-1995）三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中常以Cd和Cu污染最為嚴(yán)重。大氣TSP中Cu、Zn、Sn和Pb的富集因子（EF）可達(dá)100以上[7，26]；在電子垃圾拆解區(qū)的大氣中PBDEs的總濃度可高達(dá)104pg/m3數(shù)量級(jí)[8]，電子廢物的隨意焚燒還可產(chǎn)生一些具有更強(qiáng)毒性的“三致”物質(zhì)（如二英、溴代二嚼英和多環(huán)芳烴（PAHs）等）[27]。電子垃圾拆解區(qū)水體中鎘（Cd）和鉛（Pb）的含量可分別達(dá)0.01～0.033mg/L、1.9～24mg/L[26]，均遠(yuǎn)高于世界衛(wèi)生組織標(biāo)準(zhǔn)（0.003mg/L和0.01mg/L）。一些研究也表明，這些污染物可進(jìn)入人體，對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。例如，電子垃圾釋放的多溴聯(lián)苯醚類污染物不但可以在人體內(nèi)蓄積，而且還能夠發(fā)生代謝生成的羥基代謝產(chǎn)物同樣能夠蓄積在體內(nèi)[10]。電子垃圾拆解場(chǎng)地附近的新生兒臍帶血鉻、鎘水平可達(dá)102μg/L和103μg/L數(shù)量級(jí)，血鉻水平受母親從事電子垃圾拆解相關(guān)工作及時(shí)間長(zhǎng)短的影響[11，13，28]，而且新生兒臍帶血淋巴細(xì)胞DNA較對(duì)照組損傷嚴(yán)重[29]。電子垃圾處理環(huán)境暴露可能對(duì)當(dāng)?shù)鼐用裱逯屑谞钕偌に睾托约に厮接杏绊慬12]。周圍河流中生長(zhǎng)的魚類PBDEs（總PBDEs含量）積累比華南地區(qū)魚體中PBDEs的平均含量可高3個(gè)數(shù)量級(jí)[25]。

3 電子垃圾污染防控的對(duì)策建議

隨著電子垃圾污染問題的日益嚴(yán)重，我國(guó)電子垃圾問題已經(jīng)引起有關(guān)部門的重視，國(guó)家相關(guān)部門已頒布了《電子信息產(chǎn)品的污染防治管理辦法》、《廢舊家用電器及電子產(chǎn)品回收利用管理?xiàng)l例》和《廢棄家電與電子產(chǎn)品污染防治技術(shù)政策》等辦法、政策，但這些只是一些原則性的規(guī)定，缺乏具體的、可操作性的措施，特別是缺少電子垃圾處理法的相關(guān)法律。為此，一些學(xué)者提出結(jié)合國(guó)外電子垃圾立法經(jīng)驗(yàn)對(duì)我國(guó)電子垃圾的立法工作的建議[16]，主要包括：（1）規(guī)范回收、拆解市場(chǎng)，建立有資質(zhì)的回收企業(yè)并產(chǎn)業(yè)化；制定法律要求顧客交納電子垃圾回收處理費(fèi)；從法律上禁止私人向填埋場(chǎng)或焚燒爐扔棄電腦顯示器。（2）建立生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度，推進(jìn)廢棄電子產(chǎn)品等回收利用；建立技術(shù)成熟、管理完善的廢舊家電處理企業(yè)。（3）實(shí)行環(huán)境認(rèn)證制度，對(duì)印有該標(biāo)志的產(chǎn)品在使用壽命終結(jié)時(shí)必須通過法定渠道回收；實(shí)行環(huán)境認(rèn)證制度能夠使生產(chǎn)者生產(chǎn)出有益于環(huán)保的產(chǎn)品，引導(dǎo)消費(fèi)者購(gòu)買符合回收標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，從而使該企業(yè)獲得更多經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。（4）引導(dǎo)企業(yè)從源頭削減電子垃圾，政府引導(dǎo)企業(yè)從技術(shù)層面改進(jìn)，對(duì)產(chǎn)品重新或局部修改設(shè)計(jì)；采用可更換零部件，選擇可回收和可循環(huán)材料，研發(fā)取代有害物質(zhì)的替代品等等。

在處理電子垃圾污染的問題上，關(guān)鍵是要建立一個(gè)科學(xué)的電子垃圾回收處理體系。一個(gè)完整的垃圾處理系統(tǒng)包含有兩個(gè)階段：一是拆解，二是廢棄物的進(jìn)一步回收利用。目前，雖然國(guó)內(nèi)已經(jīng)研究開發(fā)了塑料的機(jī)械處理、化學(xué)回收處理和熱回收處理等技術(shù)，但由于電子垃圾中塑料成分復(fù)雜、回收成本高，電子垃圾的回收處理仍主要針對(duì)重金屬，塑料成分則采用焚燒或填埋的方法處置。在回收處理和處置電子垃圾過程中，物料損失是不可避免的。為此，一些學(xué)術(shù)對(duì)國(guó)外的一些成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了介紹[23]。目前，國(guó)際上電子垃圾最常用的處理技術(shù)主要有機(jī)械處理、濕法冶金、火法冶金以及最近興起的生物方法等。由于機(jī)械處理相對(duì)于其它的處理方法具有污染小，可進(jìn)行綜合回收的優(yōu)點(diǎn)，并且還可以在設(shè)計(jì)階段將可回收利用的性能融于產(chǎn)品當(dāng)中，因此具有一定的優(yōu)越性，也有著更為廣泛的應(yīng)用。機(jī)械處理方法經(jīng)破碎、研磨、分選等幾個(gè)過程來回收貴金屬和塑料；分選方法主要有氣力搖床分選、靜電分選、浮選法和渦流電選機(jī)分選等[24]。我國(guó)近年來開展的“以舊換新”政策也促進(jìn)了廢棄電器電子產(chǎn)品的集中處理。

有關(guān)電子垃圾處理場(chǎng)地的污染修復(fù)也已引起人們的關(guān)注。目前，修復(fù)土壤重金屬污染的途徑主要有2種：一是改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，使其由活化態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定態(tài)，以此減弱重金屬對(duì)植物和生物的毒性；二是從土壤中去除重金屬，使其存留濃度接近或達(dá)到背景值。目前具體的操作技術(shù)包括工程措施、化學(xué)治理措施、生物修復(fù)措施和農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)措施等。工程措施包括客土法、換土法、深耕翻土固化、穩(wěn)定化方法和電動(dòng)力修復(fù)法等?；瘜W(xué)治理措施包括淋溶法、施用改良劑；生物修復(fù)措施包括植物修復(fù)、微生物修復(fù)和動(dòng)物修復(fù)。有機(jī)污染物方面提出了微生物修復(fù)、植物修復(fù)以及植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)[19]，但目前對(duì)實(shí)地修復(fù)應(yīng)用研究較少。

4 研究展望

由于我國(guó)現(xiàn)有電子垃圾處理方法還存在管理和技術(shù)上的缺陷，容易造成市場(chǎng)的混亂或者對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響，同時(shí)我國(guó)對(duì)電子垃圾污染的政策市法也尚不完備，因此，今后要從環(huán)保型電子產(chǎn)品研究、電子垃圾的處理和政策立法等方面進(jìn)行改進(jìn)。

4.1 政策立法方面 應(yīng)借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家處理電子垃圾問題的法律與政策，并結(jié)合我國(guó)國(guó)情，使其更具操作性和實(shí)際意義。市場(chǎng)環(huán)節(jié)是控制電子垃圾污染的重要一環(huán)，國(guó)家應(yīng)通過價(jià)格調(diào)節(jié)，引導(dǎo)生產(chǎn)者、銷售者和消費(fèi)者進(jìn)行綠色生產(chǎn)、銷售和消費(fèi)活動(dòng)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。明確市場(chǎng)流通各個(gè)環(huán)節(jié)中主要責(zé)任的承擔(dān)者，促進(jìn)電子垃圾的回收利用，減少污染的產(chǎn)生。規(guī)范電子垃圾回收市場(chǎng)，加強(qiáng)市場(chǎng)監(jiān)管，避免不合格產(chǎn)品流通進(jìn)入市場(chǎng)造成市場(chǎng)混亂。

4.2 電子產(chǎn)品開發(fā)方面 應(yīng)加強(qiáng)新材料、替代材料的開發(fā)研究，降低電子產(chǎn)品中有毒、有害物質(zhì)的成分，以減少電子垃圾處理的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，在電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮產(chǎn)品服務(wù)期后的處理問題，即電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要有利于其服務(wù)期后的折解處理。

4.3 電子垃圾處理方面 應(yīng)加強(qiáng)資源化、無害化處理技術(shù)的研發(fā)，通過再使用、再生產(chǎn)、再循環(huán)、無害化處理等途徑，發(fā)展低成本、低污染、高效的電子產(chǎn)品處理技術(shù)，減少處理過程中的二次污染。應(yīng)加速電子垃圾拆解的產(chǎn)業(yè)化過程，采用現(xiàn)代化的工藝路線，減少拆解過程中所產(chǎn)生的危害和影響。開發(fā)先進(jìn)的電子垃圾的回收處理工藝和設(shè)備，并對(duì)工藝及設(shè)備進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)或故障模型分析，使電子垃圾對(duì)環(huán)境與人體健康的影響降到最低。

4.4 污染場(chǎng)地的修復(fù)方面 研究在電子垃圾處理過程中有毒污染物的釋放、遷移和轉(zhuǎn)化，探討在各種處理過程中所產(chǎn)生的未知化合物的檢測(cè)技術(shù)，探索電子垃圾污染物的綜合毒性及對(duì)電子垃圾污染的健康危害進(jìn)行評(píng)判的方法；開展電子垃圾處理過程中有毒有害污染物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和健康風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估研究，建立電子垃圾的風(fēng)險(xiǎn)管理體系。

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