中国电子垃圾环境污染及其防控的研究进展

章玮 徐秋桐

摘 要：自20世纪90年代以来，随着国内电子废弃物的飞速增长和国外电子废弃物的大量涌入，电子垃圾污染已成为并将继续是中国生态环境污染物的重要来源。该文简要综述了中国电子垃圾的处理、污染现状及其防控的研究，并从可持续发展的环保战略高度，对如何防治电子垃圾污染、降低电子废弃物的危害等进行了对策建议。

关键词：电子垃圾；污染物；防控对策

中图分类号 X5 文献标识码 A 文章编号 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

电子垃圾又称电子废弃物，主要是指已经淘汰或者报废的电脑、手机、洗衣机、空调以及电视机等家电或者电子类产品[1]。随着我国经济的迅速发展，社会消费水平的不断提高，电子电气设备的废弃量也呈迅速增长态势。据2010联合国环境规划署发布的报告，我国已成为世界第二大电子垃圾生产国，每年生产超过230万t电子垃圾，仅次于美国的300万t；到2020年，我国的废旧电脑将比2007年增加2～4倍，废弃手机将增长7倍。每年电视机、电冰箱、洗衣机、空调器、电脑等电器电子产品产量数以亿计。工业和信息化部发布信息显示，2011年我国电视机产量为1.2亿台、冰箱和家用冷柜1.05亿台、洗衣机6 671万台、空调1.3亿台、电脑3.2亿台[2]。报废的电视机、电脑、手机、冰箱等电子垃圾含有铅、锡、汞、铬、聚氟乙烯、塑料、溴化阻燃剂等有毒有害物质，如果处理不当或者废弃，这些物质会污染土壤、水源、动物、植物，并最终对人类的身体健康和生命安全造成严重危害。2000年以来，我国一些地方的电子垃圾拆解区相继出现了严重的环境污染问题，由此科学界对我国电子垃圾的污染及防控等问题进行了大量的研究，初步明确了电子垃圾对生态环境的污染特点，并开展了电子垃圾污染防控的对策研究。本文对此进行了归纳与总结，目的是为今后进一步防控电子垃圾污染作为参考。

1 电子垃圾污染与防控的研究概况

我国电子垃圾对环境的污染研究大约始于2000年。据对维普期刊数据库中收集的论文按论文题目或关键词中含有“电子垃圾”一词检索，1989—2015年的27年间共发表这类中文论文1 144篇。其中，1989—1999年发表论文为0篇，2000年和2001年各发表1篇，2002年发表的这类论文升至17篇，2003—2010年间每年发表的论文在56～116篇，2011—2013年间每年发表的论文在52～98篇（图1）。对1990—2015年万方数据库收录的研究生学位论文按题目或关键词中含有“电子垃圾”一词检索，共收索到119篇，其年度论文数也有类似的变化趋势，其中2014年学位论文数为16篇（图1）。这表明21世纪以来电子垃圾对生态环境污染及其防控研究已成为热点。

图1 1989—2013年间论文题目或关键词中含有“电子垃圾”一词的文章与学位论文数随年份的变化

注：发表的论文数根据维普期刊数据库检索；学位论文根据万方数据库检索。

这些发表论文的研究内容既有环境污染现状与特征调查，也有污染治理的对策研究。生态环境方面的污染研究内容包括土壤污染[3，4]、沉积物污染[5，6]、大气污染[7，8]、水污染[5]、粮食污染[9]、人体健康影响[10-13]，涉及的污染物有重金属和有机物污染等[14]。污染治理的对策研究包括政策法规的探讨、国外经验的介绍、电子垃圾处置方法的探索以及污染场地的修复研究[15-19]。涉及的地区主要为我国东部地区的电子垃圾集散处理场地，包括广东贵屿镇、广东清远龙塘镇、广东南海大沥镇、浙江台州地区、河北黄骅市、湖南省及江西省等地。这些地区的电子垃圾有较高比例为进口的电子废物。

2 电子垃圾对生态环境的污染特点

2.1 电子垃圾的特点和处理现状 与其他环境固体废弃物相比，电子垃圾具有以下几方面特点：（1）数量大、种类多、分布广：电子垃圾涉及各种各样的废弃家电及其它生活用品，分布于千家万户，由于家电的更新周期短，年产生电子垃圾数量巨大。（2）含有多种危害环境和人体健康的有害物质：电子垃圾的成分相当复杂，主要有铝、铁、金、银、钯、铂、铜、镍、锡、锌、铅、汞、镉、钡、铬、铍和锑等数十种重金属，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、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚碳酸酯、尼龙和聚酰胺、人造橡胶等多种塑料物质以及溴化阻燃剂、调色剂、表面涂层等[20]。如一台电脑含多达700多种化学成分，其中有毒有害成分占一半以上[21，22]。若处置不当，不仅污染环境，而且会对人体健康构成威胁。

我国对电子垃圾的处理起步较晚，目前的处理主要有以下三种途径[23-24]：（1）部分可回收利用的电器元件进入二手市场进行交易，然后重新组装到新产品中。此方法避免了环境污染且节约成本，但由于回收行业缺乏管理，使新产品中掺杂了许多不合格产品。（2）具有一定规模的企业，将电子产品进行集中分离，从中提取出原料后，残余部分被送往垃圾厂进行处理。（3）一些家庭小作坊式的垃圾处理厂回收不能被二次利用的电子垃圾，进行手工拆解，然后再用酸性液体置换金属，但这种方法极易造成拆解区环境污染。

2.2 电子垃圾对生态环境的污染特点 20世纪80年代至21世纪初期，我国绝大多数电子垃圾拆解企业使用手工拆卸、直接酸洗和露天焚烧等落后处理技术，对电子垃圾进行不合理的回收利用，在获得容易提取的贵重成分后把残余物直接丢弃，从而导致严重的重金属和持久性有机物的环境污染。众多调查与研究表明，我国电子垃圾对生态环境的污染具以下特点：

2.2.1 对生态环境产生全方位污染 已有的调查表明，电子垃圾不仅可污染土壤（包括电子垃圾拆解场地附近的农田）、河流沉积物，还可直接影响其拆解地大气环境，使大气中的PCBs浓度明显升高。进入环境中的污染物不仅可通过土壤增加农作物中污染物的积累，而且也可通过大气、水等影响人体健康。电子垃圾拆解场地（包括电子废物焚烧区）周围的土壤、河流沉积物、河水、井水、农产品中都有数量不等的污染物检出[3-10]，人体血样中重金属和有机污染明显偏高[11-13]。

2.2.2 影响范围广，重污染区主要分布在人口密集区 由于电子产品涉及千家万户，不少电子垃圾被混入生活垃圾中，进行各类环境中，特别是垃圾填埋场。目前，我国电子垃圾的重污染区主要与电子垃圾的折解有关，因此，电子垃圾的重污染区域主要集中分布在人口密集的村镇及江河附近，严重威胁着人类健康。

2.2.3 主要以复合污染为主 众多研究表明，电子垃圾污染特别是电子垃圾拆解场地的污染基本上属于多种重金属与有机污染物的复合污染，在当地的土壤、沉积物、水体、作物中都同时有多种重金属和有机污染物验出[17，25，26]。已发现的高污染风险的污染物包括多溴联苯醚（PBDEs）、多氯联苯（PCBs）、二英等持久性有机污染物（POPs）及Cu、Pb、Cd等重金属，具有明显的有机-无机复合污染特征[27]。

2.2.4 污染水平普遍较高 一些研究表明，电子垃圾拆解场地周围环境中的重金属和有机污染物常可达到很高的水平，其污染水平基本上与矿山、工厂周围相似。例如，电子垃圾拆解场地土壤中PCBs污染水平高的可达102μg/kg数量级[14]，土壤中Cd、Ni、Pb、Cu、Cr和Zn的污染水平最高可分别达到101-2、103、104-5、104、104和103-4mg/kg数量级[27]。土壤中单溴联苯醚和七溴联苯醚含量分别可达其它非污染区的10～60倍[26]。沉积物中PCBs污染水平高的可达101mg/kg数量级[5]，沉积物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的污染水平高的可分别达到101、102、103、102、102和102数量级[6，26]。土壤和沉积物中Cd、Cr、Cu、Pb和Zn远超过《土壤环境质量标准》（GBl5618-1995）三级标准，其中常以Cd和Cu污染最为严重。大气TSP中Cu、Zn、Sn和Pb的富集因子（EF）可达100以上[7，26]；在电子垃圾拆解区的大气中PBDEs的总浓度可高达104pg/m3数量级[8]，电子废物的随意焚烧还可产生一些具有更强毒性的“三致”物质（如二英、溴代二嚼英和多环芳烃（PAHs）等）[27]。电子垃圾拆解区水体中镉（Cd）和铅（Pb）的含量可分别达0.01～0.033mg/L、1.9～24mg/L[26]，均远高于世界卫生组织标准（0.003mg/L和0.01mg/L）。一些研究也表明，这些污染物可进入人体，对人体健康产生危害。例如，电子垃圾释放的多溴联苯醚类污染物不但可以在人体内蓄积，而且还能够发生代谢生成的羟基代谢产物同样能够蓄积在体内[10]。电子垃圾拆解场地附近的新生儿脐带血铬、镉水平可达102μg/L和103μg/L数量级，血铬水平受母亲从事电子垃圾拆解相关工作及时间长短的影响[11，13，28]，而且新生儿脐带血淋巴细胞DNA较对照组损伤严重[29]。电子垃圾处理环境暴露可能对当地居民血清中甲状腺激素和性激素水平有影响[12]。周围河流中生长的鱼类PBDEs（总PBDEs含量）积累比华南地区鱼体中PBDEs的平均含量可高3个数量级[25]。

3 电子垃圾污染防控的对策建议

随着电子垃圾污染问题的日益严重，我国电子垃圾问题已经引起有关部门的重视，国家相关部门已颁布了《电子信息产品的污染防治管理办法》、《废旧家用电器及电子产品回收利用管理条例》和《废弃家电与电子产品污染防治技术政策》等办法、政策，但这些只是一些原则性的规定，缺乏具体的、可操作性的措施，特别是缺少电子垃圾处理法的相关法律。为此，一些学者提出结合国外电子垃圾立法经验对我国电子垃圾的立法工作的建议[16]，主要包括：（1）规范回收、拆解市场，建立有资质的回收企业并产业化；制定法律要求顾客交纳电子垃圾回收处理费；从法律上禁止私人向填埋场或焚烧炉扔弃电脑显示器。（2）建立生产者责任延伸制度，推进废弃电子产品等回收利用；建立技术成熟、管理完善的废旧家电处理企业。（3）实行环境认证制度，对印有该标志的产品在使用寿命终结时必须通过法定渠道回收；实行环境认证制度能够使生产者生产出有益于环保的产品，引导消费者购买符合回收标准的产品，从而使该企业获得更多经济优势。（4）引导企业从源头削减电子垃圾，政府引导企业从技术层面改进，对产品重新或局部修改设计；采用可更换零部件，选择可回收和可循环材料，研发取代有害物质的替代品等等。

在处理电子垃圾污染的问题上，关键是要建立一个科学的电子垃圾回收处理体系。一个完整的垃圾处理系统包含有两个阶段：一是拆解，二是废弃物的进一步回收利用。目前，虽然国内已经研究开发了塑料的机械处理、化学回收处理和热回收处理等技术，但由于电子垃圾中塑料成分复杂、回收成本高，电子垃圾的回收处理仍主要针对重金属，塑料成分则采用焚烧或填埋的方法处置。在回收处理和处置电子垃圾过程中，物料损失是不可避免的。为此，一些学术对国外的一些成功经验进行了介绍[23]。目前，国际上电子垃圾最常用的处理技术主要有机械处理、湿法冶金、火法冶金以及最近兴起的生物方法等。由于机械处理相对于其它的处理方法具有污染小，可进行综合回收的优点，并且还可以在设计阶段将可回收利用的性能融于产品当中，因此具有一定的优越性，也有着更为广泛的应用。机械处理方法经破碎、研磨、分选等几个过程来回收贵金属和塑料；分选方法主要有气力摇床分选、静电分选、浮选法和涡流电选机分选等[24]。我国近年来开展的“以旧换新”政策也促进了废弃电器电子产品的集中处理。

有关电子垃圾处理场地的污染修复也已引起人们的关注。目前，修复土壤重金属污染的途径主要有2种：一是改变重金属在土壤中的存在形态，使其由活化态转变为稳定态，以此减弱重金属对植物和生物的毒性；二是从土壤中去除重金属，使其存留浓度接近或达到背景值。目前具体的操作技术包括工程措施、化学治理措施、生物修复措施和农业生态修复措施等。工程措施包括客土法、换土法、深耕翻土固化、稳定化方法和电动力修复法等。化学治理措施包括淋溶法、施用改良剂；生物修复措施包括植物修复、微生物修复和动物修复。有机污染物方面提出了微生物修复、植物修复以及植物-微生物联合修复技术[19]，但目前对实地修复应用研究较少。

4 研究展望

由于我国现有电子垃圾处理方法还存在管理和技术上的缺陷，容易造成市场的混乱或者对环境产生影响，同时我国对电子垃圾污染的政策市法也尚不完备，因此，今后要从环保型电子产品研究、电子垃圾的处理和政策立法等方面进行改进。

4.1 政策立法方面 应借鉴发达国家处理电子垃圾问题的法律与政策，并结合我国国情，使其更具操作性和实际意义。市场环节是控制电子垃圾污染的重要一环，国家应通过价格调节，引导生产者、销售者和消费者进行绿色生产、销售和消费活动，保护生态环境。明确市场流通各个环节中主要责任的承担者，促进电子垃圾的回收利用，减少污染的产生。规范电子垃圾回收市场，加强市场监管，避免不合格产品流通进入市场造成市场混乱。

4.2 电子产品开发方面 应加强新材料、替代材料的开发研究，降低电子产品中有毒、有害物质的成分，以减少电子垃圾处理的环境风险；同时，在电子产品的设计上应考虑产品服务期后的处理问题，即电子产品的设计要有利于其服务期后的折解处理。

4.3 电子垃圾处理方面 应加强资源化、无害化处理技术的研发，通过再使用、再生产、再循环、无害化处理等途径，发展低成本、低污染、高效的电子产品处理技术，减少处理过程中的二次污染。应加速电子垃圾拆解的产业化过程，采用现代化的工艺路线，减少拆解过程中所产生的危害和影响。开发先进的电子垃圾的回收处理工艺和设备，并对工艺及设备进行风险评价或故障模型分析，使电子垃圾对环境与人体健康的影响降到最低。

4.4 污染场地的修复方面 研究在电子垃圾处理过程中有毒污染物的释放、迁移和转化，探讨在各种处理过程中所产生的未知化合物的检测技术，探索电子垃圾污染物的综合毒性及对电子垃圾污染的健康危害进行评判的方法；开展电子垃圾处理过程中有毒有害污染物的生态风险和健康风险的评估研究，建立电子垃圾的风险管理体系。

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