廢家電的主要污染物及防治要領探析

呂叢超，呂守明

(1.天津醫科大學，天津 300070；2.天津和昌環保技術有限公司，天津 301802)

廢家電的主要污染物及防治要領探析

呂叢超1，呂守明2

(1.天津醫科大學，天津 300070；2.天津和昌環保技術有限公司，天津 301802)

對廢家電所含的污染物種類進行了統計，對其可能對環境和人類產生的污染和危害特性進行了較為詳細的分析，提出了對這些污染物的污染防治要領和綜合利用途徑，進一步提醒人們要對廢家電的資源和污染兩重性的高度關注。

廢家電;主要污染物;防治要領

1 廢家電所含有毒有害物質的部位、種類、數量統計

相關資料[1]顯示，到2006年底我國城鄉人口中家用電器（主要指彩電、冰箱、洗衣機、空調和電腦）總保有量約為12億臺，若按各自的使用壽命上限估算，每年的報廢量可達到1.14億臺，總重量約為301萬噸。隨著我國國民經濟的穩步發展，即使遇到了2008年的世界性金融危機，在家電下鄉和家電以舊換新等一系列惠民政策的推動下，全國農村的家電市場仍得到了大面積開發，城鎮居民家中的舊電器得以加速更新，使得全國家電保有量仍穩步上升，報廢量也隨之增加。

廢家電中含有多種有毒有害物質，一般來說，在正常存放狀態下不太容易對環境造成污染。但當采用野蠻的私拆亂解手段處理時，有害物質就會大量釋放，嚴重污染環境和威脅人類健康。廢家電所含有毒有害物質的部位、種類、數量統計見表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的結構組成

CRT（電視機和電腦用）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表2[2]。

表1 廢家電所含有毒有害物質的部位、種類、數量統計

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）對彩色和黑白CRT玻璃樣品進行毒性浸出實驗，元素Pb的測定按相關標準以總鉛計。結果表明彩色CRT的錐玻璃和頸玻璃Pb的浸出濃度均超出了國家《危險廢物鑒別標準 浸出毒性鑒別》中Pb（以總鉛計）的最高允許浸出濃度，黑白CRT各部位均未檢出Pb，具體結果見表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

根據實驗分析，電路板的焊錫平均含量為2.5%～4%（黑白電視機為上限）。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，基本上以單質混合形態存在于組織中。這種狀態的Pb易于散逸于環境中，對環境的污染不可低估。

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的呼吸道和消化道進入人體。經呼吸道吸入較快，進入人體比例為20%～30%，貯存于人體的血液循環系統；經消化道吸入約5%～10%，進入體內后進入肝臟，一部分隨膽汁排入腸道，隨糞便排出，另一部分進入血液，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，可引起急性或慢性鉛中毒，導致運動和感覺神經傳導速度減慢、貧血、骨痛、腕下垂、尿蛋白和腎功能改變等。為此，歐盟《ROHS》指令將其列為嚴格限制使用的6種永久性污染物之一，我國政府也將其列為《國家危險廢物名錄》HW49T（HW31T）有毒廢物類。

2.2 多溴聯苯（PBBs）和多溴聯苯醚（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的塑料機殼、電腦顯示器機殼和印刷線路板等。

2.2.1 電視機塑料機殼和電腦顯示器機殼的組成特點

電視機殼一般為ABS或PVC等工程塑料，電腦顯示器的機殼為PVC。從產品設計的防火安全起見，PBBs和PBDEs作為溴化阻燃劑被廣泛應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，因此，這些阻燃劑極易從制品內散逸出進入環境。

印刷線路板的基板是由玻纖增強環氧樹脂玻璃鋼或牛皮紙增強酚醛樹脂板和高純度銅箔構成，它是電子元器件的載體和基板，電子元器件只有通過印刷線路板的連接組合才能實現電路的設計功能。為了防火安全起見，印刷線路板在生產過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入環境。

2.2.3 溴化阻燃劑的污染及有害程度

溴化阻燃劑PBBs和PBDEs通常以無色到白色液體或固體狀態存在，相對密度均高于水，不揮發，易溶于有機溶劑苯及甲苯中，不易溶于水，且其溶解度隨著溴原子的增加而降低，溴化阻燃劑結構式如圖1，主要物理參數見表4。

圖1 PBDEs結構式

表4 幾種典型PBDEs主要物理參數

散逸到水中的阻燃劑大部分沉積于水底污泥中，少部分蓄積于魚類體內。動物主要貯存于其脂肪組織中。目前環境和人體內的PBDEs水平不斷增加，在電子垃圾拆解地區污染尤為嚴重。

大量實驗數據表明，PBBs和PBDEs對實驗動物具有肝腎毒性、生殖毒性、胚胎毒性、神經毒性和致癌毒性等，能干擾其內分泌，改變動物的本能行為，對人類特別是兒童可能具有潛在的發育神經毒性。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，我國也將其列為《國家危險廢物名錄》HW10T類有毒廢物。

2.3 多氯聯苯（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，它們在電路中主要起隔直（流）、濾波和移相等作用。涉及電解電容器的廢家電有電視機（隔直、濾波）、洗衣機（移相）、空調（移相）和電腦（隔直、濾波）等。

2.3.1 電解電容器的結構

以鋁電解電容器為例，一般由陰極鋁箔、電解紙、電解液、陽極鋁箔及形成于陽極鋁箔表面的氧化鋁薄膜電介質層等構成電解電容器的核心部分。生產過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

PCBs是一種極其穩定的有機化合物，進入環境后不發生生物降解，而且會產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作用的有害有機物。分子式為C12H10-xClx，結構式如圖2，苯環上的數字表示可能被氯（Cl）取代的氫（H）原子的位置。主要物理參數見表5。

圖2 PCBs結構式

表5 PCBs的主要物理參數

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，就會將全部的PCBs散逸到環境中，對人、畜造成持續性危害。它能引起肝腎臟功能紊亂，皮膚損傷，神經和生殖系統紊亂，還能使海洋生物中毒。PCBs已在人奶和動物脂肪內發現。實驗已證明其與各種類型的癌癥和先天性缺陷發病率上升有牽連。

（1）毒性

急性毒性以PCB3為例，LD504250mg/kg（大鼠經口）；亞急性毒性以PCB5為例，含量為1g/kg的飼料經使用后28～53天死亡；慢性毒性，PCBs可經動物皮膚、呼吸道或消化道被機體吸收，進入機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可以通過胎盤轉移到胎兒體內，而且胎兒肝腎臟內的PCBs含量往往高于母體相同組織的含量。

（2）致癌性

PCBs對大小鼠都能產生致癌效應，主要表現為肝臟致癌。

（3）致畸和致突變性

Pcakall等人1972年發現，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。它與脂肪有較強的親和力。進入動物體內后一般在其肝臟、腎臟、脂肪、皮膚或肌肉內積蓄。當人類食用了被PCDDs污染的食品，PCDDs便隨之進入人體并在其脂肪和臟器中蓄積，幾乎不可以通過消化系統排出。連續接觸，體內可達到一個穩定水平。它有強烈的致癌作用，屬于最危險的環境污染物，國際癌癥研究中心將其列為人類一級致癌物。為此，我國《國家危險廢物名錄》將廢電解電容器列為HW49T（HW10T）類有毒廢物。

自然界中幾乎不存在PCDDs，只有通過化學合成才能形成。它是目前人類創造的最可怕、毒性最強的化學物質。據聯合國環境計劃署20世紀末公布的一份報告指出，垃圾焚燒是PCDDs的主要來源。

采用簡單焚燒方式回收電容器的金屬鋁，是一種非常野蠻的行為，會造成PCBs經焚燒后產生二噁英的嚴重后果，對人類產生巨大威脅。

2.4 含氯壓縮機油的污染分析

2.4.1 污染物種類

在冰箱和空調的制冷系統中，壓縮機潤滑油與制冷劑呈混合狀態。由于二者皆為烴基結構，有一定的互溶性，從而使壓縮機油中含（溶）有一定量的氯元素。有資料[3]介紹其含量遠高于4‰，而美國聯邦法令規定任何含氯量高于1‰的油類都被列為危險廢物。

2.4.2 污染方式

如果將這種含氯的廢機油用于簡單焚燒，也會帶來生成PCDDs的污染后果。

如果將這種含氯廢機油作為工業原料進行加工，氯元素會污染后續的制成品，而制成品在其后報廢燃燒時還會產生PCDDs。因此，必須將其作為有毒有害廢物進行專業處理。我國《國家危險廢物名錄》將其列為HW10T類。

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含量為發泡劑制成的，其CFCs含量約為同一臺冰箱冷凝系統CFCs含量的6倍，也就是說隔熱泡沫中的CFCs占整個冰箱所含CFCs總量的85%，這才是冰箱環保處理的重點。早期的冰箱和空調的制冷劑和發泡劑多為CFCs，是一組氯氟烴物質，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不經冰箱密封整體破碎設備回收處理而直接棄于環境，大量的CFCs在太陽紫外線照射下會分解出Cl-，它一方面會與臭氧（O3）爭奪O-，破壞臭氧層，它還會爭奪好不容易形成的O-，減少O3的合成。以R12為例：

Cl-與臭氧（O3）發生連鎖反應，從兩個方向不斷破壞O3。反應原理如下：

上式表明，Cl-不僅分解O3，同時還消耗合成O3的O-，Cl-本身并不消耗，且循環使用。有人估計，一個氯原子可連續破壞數萬個臭氧原子，可見破壞性之強大。

如果簡單焚燒含CFCs的廢家電，則會產生二噁英（PCDDs）。以R12為例：

（1）缺氧焚燒時

（2）富氧焚燒時

2.6 鎘（Cd）污染

早期的筆記本電腦電池和早期的臺式機主板電池多為Ni—Cd電池。Cd與Pb、Hg、Cr6+同為污染環境、威脅人類健康的有害重金屬元素。它在室溫時呈銀白色，熔點320℃，沸點765℃，相對密度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、可反復充電的電池。

Cd通過食物、空氣和水會進入人體并產生毒害作用，可使人產生急性和慢性中毒。Cd中毒可使人肌肉萎縮，關節變形，骨骼疼痛難忍，不能入睡，發生病理性骨折以致死亡。對Cd中毒最為通俗的解釋是：吸入后就會將骨頭里的Ca（鈣）置換出來，讓人患上疼痛病甚至癌癥。曾有死亡者身上發現56處骨折，使堅硬的骨頭變得象玻璃一樣脆（俗稱鎘脆），對人體健康包括下一代都會產生重大影響。目前，醫學界認為還沒有有效的藥物可以使Cd從人體內排出。歐盟《ROHS》指令將其列入六種持久性污染物之一，我國《國家危險廢物名錄》將其列為HW17T類有毒物質。

3 廢家電污染物特性歸類及防治要領

3.1 廢家電所含污染物的危害（見表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內外歸類

現在，家電已成了我國人民生活的必需品，有家電就有廢家電產生，有廢家電就會存在各種有害物質，如果處理不當就會產生嚴重的環境污染并威脅人類的生存與健康。特別是當今我國的家電保有量規模和報廢量相當大，如果處理不當很有可能造成巨大的污染和毒害后果。中國、歐盟和聯合國等對廢家電所含有毒有害物質加以分類、限制和制止等具體情況匯總見表7。

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

3.3 污染防治要領

盡管廢家電的污染物量大，性質嚴重，如果管理得當，不但可以避免污染，還可以回收大量資源，目前已具備了相應的技術，匯總見表8。

表7 廢家電所含污染物污染特性國內外歸類方式

表8 廢家電的防治要領

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

[2]李金惠，溫雪峰，等.電子廢物處理技術[M].北京：中國環境科學出版社，2006.

[3]JackLiao.多氯聯苯廢物管理—收集、預處理、運輸、處理與最終處 置[R].2005，06-01.

[4]呂守明.廢冰箱的環保處理及污染防治[J].中國環保產業,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