废家电的主要污染物及防治要领探析

吕丛超，吕守明

(1.天津医科大学，天津 300070；2.天津和昌环保技术有限公司，天津 301802)

废家电的主要污染物及防治要领探析

吕丛超1，吕守明2

(1.天津医科大学，天津 300070；2.天津和昌环保技术有限公司，天津 301802)

对废家电所含的污染物种类进行了统计，对其可能对环境和人类产生的污染和危害特性进行了较为详细的分析，提出了对这些污染物的污染防治要领和综合利用途径，进一步提醒人们要对废家电的资源和污染两重性的高度关注。

废家电;主要污染物;防治要领

1 废家电所含有毒有害物质的部位、种类、数量统计

相关资料[1]显示，到2006年底我国城乡人口中家用电器（主要指彩电、冰箱、洗衣机、空调和电脑）总保有量约为12亿台，若按各自的使用寿命上限估算，每年的报废量可达到1.14亿台，总重量约为301万吨。随着我国国民经济的稳步发展，即使遇到了2008年的世界性金融危机，在家电下乡和家电以旧换新等一系列惠民政策的推动下，全国农村的家电市场仍得到了大面积开发，城镇居民家中的旧电器得以加速更新，使得全国家电保有量仍稳步上升，报废量也随之增加。

废家电中含有多种有毒有害物质，一般来说，在正常存放状态下不太容易对环境造成污染。但当采用野蛮的私拆乱解手段处理时，有害物质就会大量释放，严重污染环境和威胁人类健康。废家电所含有毒有害物质的部位、种类、数量统计见表1。

2 废家电的污染方式和污染程度分析

2.1 铅污染

废家电的含铅部件主要有电视机和电脑显示器（CRT）、电路板的焊锡等。

2.1.1 各种CRT铅玻璃的铅污染

（1）CRT的结构组成

CRT（电视机和电脑用）玻壳一般由三部分组成，即屏玻璃、锥玻璃和颈玻璃。各部位形状不同，玻璃的成分也不同，含铅比例也不相同。彩色和黑白CRT各部分的组成成分及含铅量见表2[2]。

表1 废家电所含有毒有害物质的部位、种类、数量统计

表2 各种CRT玻璃成分及PbO含量

（2）CRT的污染分析

从表2看出，彩色CRT的锥玻璃、颈玻璃和黑白CRT均含有PbO。按照《固体废物浸出毒性法 水平振打法》（GB5086.2-1997）对彩色和黑白CRT玻璃样品进行毒性浸出实验，元素Pb的测定按相关标准以总铅计。结果表明彩色CRT的锥玻璃和颈玻璃Pb的浸出浓度均超出了国家《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》中Pb（以总铅计）的最高允许浸出浓度，黑白CRT各部位均未检出Pb，具体结果见表3。

表3 某CRT玻壳各部位的浸出铅浓度及允许值

2.1.2 电路板焊锡的铅污染

根据实验分析，电路板的焊锡平均含量为2.5%～4%（黑白电视机为上限）。焊锡一般为Sn-Pb共晶合金，Pb的含量很高，以常用的TC18-50/50型φ0.8焊丝为例，Pb含量高达50%，是一种典型的Sn-Pb共晶合金。在这种共晶合金中，不论是初生相还是共晶相，基本上以单质混合形态存在于组织中。这种状态的Pb易于散逸于环境中，对环境的污染不可低估。

2.1.3 铅污染及铅中毒的危害

Pb主要以粉尘和烟雾形式从人类的呼吸道和消化道进入人体。经呼吸道吸入较快，进入人体比例为20%～30%，贮存于人体的血液循环系统；经消化道吸入约5%～10%，进入体内后进入肝脏，一部分随胆汁排入肠道，随粪便排出，另一部分进入血液，分布在各组织中，以肝肾含量最高。最后以不溶的磷酸盐形式沉积于骨头和头发，可引起急性或慢性铅中毒，导致运动和感觉神经传导速度减慢、贫血、骨痛、腕下垂、尿蛋白和肾功能改变等。为此，欧盟《ROHS》指令将其列为严格限制使用的6种永久性污染物之一，我国政府也将其列为《国家危险废物名录》HW49T（HW31T）有毒废物类。

2.2 多溴联苯（PBBs）和多溴联苯醚（PBDEs）等溴化阻燃剂的污染

废家电含有阻燃剂的部件主要有电视机的塑料机壳、电脑显示器机壳和印刷线路板等。

2.2.1 电视机塑料机壳和电脑显示器机壳的组成特点

电视机壳一般为ABS或PVC等工程塑料，电脑显示器的机壳为PVC。从产品设计的防火安全起见，PBBs和PBDEs作为溴化阻燃剂被广泛应用于这些塑料制品中，其含量为5%～30%（重量比）。阻燃剂与基体塑料为混合物形态，因此，这些阻燃剂极易从制品内散逸出进入环境。

印刷线路板的基板是由玻纤增强环氧树脂玻璃钢或牛皮纸增强酚醛树脂板和高纯度铜箔构成，它是电子元器件的载体和基板，电子元器件只有通过印刷线路板的连接组合才能实现电路的设计功能。为了防火安全起见，印刷线路板在生产过程中以混合物的形式加入了一定量的溴化阻燃剂。这些阻燃剂也易于进入环境。

2.2.3 溴化阻燃剂的污染及有害程度

溴化阻燃剂PBBs和PBDEs通常以无色到白色液体或固体状态存在，相对密度均高于水，不挥发，易溶于有机溶剂苯及甲苯中，不易溶于水，且其溶解度随着溴原子的增加而降低，溴化阻燃剂结构式如图1，主要物理参数见表4。

图1 PBDEs结构式

表4 几种典型PBDEs主要物理参数

散逸到水中的阻燃剂大部分沉积于水底污泥中，少部分蓄积于鱼类体内。动物主要贮存于其脂肪组织中。目前环境和人体内的PBDEs水平不断增加，在电子垃圾拆解地区污染尤为严重。

大量实验数据表明，PBBs和PBDEs对实验动物具有肝肾毒性、生殖毒性、胚胎毒性、神经毒性和致癌毒性等，能干扰其内分泌，改变动物的本能行为，对人类特别是儿童可能具有潜在的发育神经毒性。为此，欧盟《ROHS》指令将PBBs和PBDEs列为6中持久性有害污染物之内，我国也将其列为《国家危险废物名录》HW10T类有毒废物。

2.3 多氯联苯（PCBs）的污染及分析

废家电中含有PCBs的零部件主要有电解电容器，它们在电路中主要起隔直（流）、滤波和移相等作用。涉及电解电容器的废家电有电视机（隔直、滤波）、洗衣机（移相）、空调（移相）和电脑（隔直、滤波）等。

2.3.1 电解电容器的结构

以铝电解电容器为例，一般由阴极铝箔、电解纸、电解液、阳极铝箔及形成于阳极铝箔表面的氧化铝薄膜电介质层等构成电解电容器的核心部分。生产过程中将核心部件装入铝外壳后，为了提高其绝缘性和密封性，封装前壳体内注入了一定量的PCBs（常用PCB3）。

2.3.2 PCBs的特性及主要基本参数

PCBs是一种极其稳定的有机化合物，进入环境后不发生生物降解，而且会产生生物放大或生物积聚，聚积在各水平的食物链中，它们是一种具有生物持续作用的有害有机物。分子式为C12H10-xClx，结构式如图2，苯环上的数字表示可能被氯（Cl）取代的氢（H）原子的位置。主要物理参数见表5。

图2 PCBs结构式

表5 PCBs的主要物理参数

2.3.3 PCBs的污染危害

如果将废弃的电解电容器或含有电容器的电路板随意丢弃或野蛮拆解，取得其铝外壳和铝箔后剩余部分随意丢弃，就会将全部的PCBs散逸到环境中，对人、畜造成持续性危害。它能引起肝肾脏功能紊乱，皮肤损伤，神经和生殖系统紊乱，还能使海洋生物中毒。PCBs已在人奶和动物脂肪内发现。实验已证明其与各种类型的癌症和先天性缺陷发病率上升有牵连。

（1）毒性

急性毒性以PCB3为例，LD504250mg/kg（大鼠经口）；亚急性毒性以PCB5为例，含量为1g/kg的饲料经使用后28～53天死亡；慢性毒性，PCBs可经动物皮肤、呼吸道或消化道被机体吸收，进入机体后广泛分布于全身组织，以脂肪和肝脏中含量最多。母体中的PCBs可以通过胎盘转移到胎儿体内，而且胎儿肝肾脏内的PCBs含量往往高于母体相同组织的含量。

（2）致癌性

PCBs对大小鼠都能产生致癌效应，主要表现为肝脏致癌。

（3）致畸和致突变性

Pcakall等人1972年发现，给斑鸠使用PCB5 10mg/kg饲料，其坯胎的染色体畸变明显增加。

2.3.4 PCBs焚烧后的污染危害—二噁英（PCDD）污染

二噁英（PCDDs）被称为“毒中之毒”，其毒性是氰化物的130倍，是砒霜的900倍。它与脂肪有较强的亲和力。进入动物体内后一般在其肝脏、肾脏、脂肪、皮肤或肌肉内积蓄。当人类食用了被PCDDs污染的食品，PCDDs便随之进入人体并在其脂肪和脏器中蓄积，几乎不可以通过消化系统排出。连续接触，体内可达到一个稳定水平。它有强烈的致癌作用，属于最危险的环境污染物，国际癌症研究中心将其列为人类一级致癌物。为此，我国《国家危险废物名录》将废电解电容器列为HW49T（HW10T）类有毒废物。

自然界中几乎不存在PCDDs，只有通过化学合成才能形成。它是目前人类创造的最可怕、毒性最强的化学物质。据联合国环境计划署20世纪末公布的一份报告指出，垃圾焚烧是PCDDs的主要来源。

采用简单焚烧方式回收电容器的金属铝，是一种非常野蛮的行为，会造成PCBs经焚烧后产生二噁英的严重后果，对人类产生巨大威胁。

2.4 含氯压缩机油的污染分析

2.4.1 污染物种类

在冰箱和空调的制冷系统中，压缩机润滑油与制冷剂呈混合状态。由于二者皆为烃基结构，有一定的互溶性，从而使压缩机油中含（溶）有一定量的氯元素。有资料[3]介绍其含量远高于4‰，而美国联邦法令规定任何含氯量高于1‰的油类都被列为危险废物。

2.4.2 污染方式

如果将这种含氯的废机油用于简单焚烧，也会带来生成PCDDs的污染后果。

如果将这种含氯废机油作为工业原料进行加工，氯元素会污染后续的制成品，而制成品在其后报废燃烧时还会产生PCDDs。因此，必须将其作为有毒有害废物进行专业处理。我国《国家危险废物名录》将其列为HW10T类。

2.5 氟利昂（CFCs）的污染分析

2.5.1 CFCs的存在部位

涉及到CFCs的废家电主要有冰箱和空调的制冷剂。值得注意的是早期冰箱的隔热保温泡沫是以CFCs含量为发泡剂制成的，其CFCs含量约为同一台冰箱冷凝系统CFCs含量的6倍，也就是说隔热泡沫中的CFCs占整个冰箱所含CFCs总量的85%，这才是冰箱环保处理的重点。早期的冰箱和空调的制冷剂和发泡剂多为CFCs，是一组氯氟烃物质，其中R11，R12，R22等均含有氯元素。

2.5.2 污染方式[5]

如果将废冰箱的隔热泡沫中的CFCs不经冰箱密封整体破碎设备回收处理而直接弃于环境，大量的CFCs在太阳紫外线照射下会分解出Cl-，它一方面会与臭氧（O3）争夺O-，破坏臭氧层，它还会争夺好不容易形成的O-，减少O3的合成。以R12为例：

Cl-与臭氧（O3）发生连锁反应，从两个方向不断破坏O3。反应原理如下：

上式表明，Cl-不仅分解O3，同时还消耗合成O3的O-，Cl-本身并不消耗，且循环使用。有人估计，一个氯原子可连续破坏数万个臭氧原子，可见破坏性之强大。

如果简单焚烧含CFCs的废家电，则会产生二噁英（PCDDs）。以R12为例：

（1）缺氧焚烧时

（2）富氧焚烧时

2.6 镉（Cd）污染

早期的笔记本电脑电池和早期的台式机主板电池多为Ni—Cd电池。Cd与Pb、Hg、Cr6+同为污染环境、威胁人类健康的有害重金属元素。它在室温时呈银白色，熔点320℃，沸点765℃，相对密度8.642，可与硫酸直接作用生成硫化镉，高温下与卤素反应激烈生成卤化镉（CdX）。Cd溶于酸，但不溶于碱，可用于制造体积小、容量大、可反复充电的电池。

Cd通过食物、空气和水会进入人体并产生毒害作用，可使人产生急性和慢性中毒。Cd中毒可使人肌肉萎缩，关节变形，骨骼疼痛难忍，不能入睡，发生病理性骨折以致死亡。对Cd中毒最为通俗的解释是：吸入后就会将骨头里的Ca（钙）置换出来，让人患上疼痛病甚至癌症。曾有死亡者身上发现56处骨折，使坚硬的骨头变得象玻璃一样脆（俗称镉脆），对人体健康包括下一代都会产生重大影响。目前，医学界认为还没有有效的药物可以使Cd从人体内排出。欧盟《ROHS》指令将其列入六种持久性污染物之一，我国《国家危险废物名录》将其列为HW17T类有毒物质。

3 废家电污染物特性归类及防治要领

3.1 废家电所含污染物的危害（见表6）

表6 废家电所含污染物的危害汇总

3.2 废家电所含污染物污染特性国内外归类

现在，家电已成了我国人民生活的必需品，有家电就有废家电产生，有废家电就会存在各种有害物质，如果处理不当就会产生严重的环境污染并威胁人类的生存与健康。特别是当今我国的家电保有量规模和报废量相当大，如果处理不当很有可能造成巨大的污染和毒害后果。中国、欧盟和联合国等对废家电所含有毒有害物质加以分类、限制和制止等具体情况汇总见表7。

从表7可看出，废家电所含（涉及）的有毒有害物质不仅被我国政府全部列入了《国家危险废物名录》，还被欧盟和联合国等国际组织列入了一系列国际公约，明确为淘汰和禁止使用的有毒有害物质，可见其污染和危害是全世界所公认的。因此，废家电的污染问题必须引起人们的高度重视。

3.3 污染防治要领

尽管废家电的污染物量大，性质严重，如果管理得当，不但可以避免污染，还可以回收大量资源，目前已具备了相应的技术，汇总见表8。

表7 废家电所含污染物污染特性国内外归类方式

表8 废家电的防治要领

[1]吕守明，李哲.废家电回收体系的建设分析[J].中国资源综合利用, 2009（6）.

[2]李金惠，温雪峰，等.电子废物处理技术[M].北京：中国环境科学出版社，2006.

[3]JackLiao.多氯联苯废物管理—收集、预处理、运输、处理与最终处 置[R].2005，06-01.

[4]吕守明.废冰箱的环保处理及污染防治[J].中国环保产业,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