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废弃电器电子产品处理行业污染分析及防治综述

2019-09-10宜,苏

四川环境 2019年4期
关键词:电器规范污染

刘 宜,苏 夏

(1.四川省固体废物与化学品管理中心,成都 610000;2.成都市药品不良反应监测中心,成都 610000)

1 前 言

电子产品经使用、淘汰后成为废弃电器电子产品(简称“废电器”),又称电子废物。随着电子产品更新换代的加速,以废电视机、废手机为代表的大量废电器产生,且增长速度越来越快。据统计,废电器产生速度为每年5%~8%,存量每5年增加16%~28%。有关数据表明,全世界废电器超过70%被出口中国[1]。除国外流入外,我国自身产生量也很庞大。根据《中国废弃电器电子产品回收处理及综合利用行业白皮书2017》测算,仅电视机、电冰箱、洗衣机、电脑、房间空调器(简称“四机一脑”)5类产品的理论报废量就约1亿台,与2016年相比总体呈上升趋势[2]。有专家还曾以2007年量为基数估算了2020年存量,届时废电脑数量将升至2~4倍,废手机数量增加7倍,废电视机增加1~2倍[3]。废电器中含多种有毒有害物质,如锡(Sn)、锑(Sb)、铅(Pb)、汞(Hg)、镉、六价铬(Cr6+)、钡(Ba)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)等(类)重金属和铍(Be);苯二甲酸二丁酯(DBP)、聚氯乙烯(PVC)、磷酸三苯脂(TPP)、邻邻苯二甲酸双酯(DEHP)、壬基苯酚(NP)、多氯联苯(PCBs)、多溴联苯(PBBs)、多溴联苯醚(PBDEs)和多氯化萘(PCNs)等有机物。以电脑为例,生产1台电脑700多种原料中,对人体有害的超过50%,可污染环境物质达10kg以上[4]。这些废电器如果不能有效处置,会产生巨大的环境问题。

2 非法处置带来的环境问题

与污染相对应的是,废电器中含多种资源,如金属、塑料、玻璃、可再利用零部件等,经济价值十分可观。从原料角度看,平均生产1t电脑及部件约使用0.9kg黄金,270kg塑料,128.7kg铜,1kg铁,58.5kg铅,39.6kg锡,36kg镍,19.8kg锑,还有贵重金属钯、铂等[5]。从回收和循环角度看,废电器中80%~90%物质属于有价资源物,如电脑金属含量35%,洗碗机则高达55%[6]。

这样的背景下,广东贵屿、浙江台州等地区曾在一段时间内以小作坊为单位处理了大量废电器。之所以称为“非法”,是因为这些小作坊的处理过程没有经过环境影响评价,也没有配套污染防治措施,拆解产生的可再利用元件通过二手市场使用到新产品中;不能再利用的,回收资源后丢弃或焚烧[7]。小作坊拆解废电器的作业方式详见表1。

表1 小作坊拆解废电器作业方式[8] Tab.1 Operation mode of small workshops to dismantle the WEEE

非法拆解方式造成了贵屿、台州等地区的严重污染。虽然现在小作坊大多已取缔,但造成的环境问题不容忽视。

2.1 大气环境污染

非法拆解作坊没有负压收集措施,空调、冰箱等电器中含有的氟利昂等易挥发消耗臭氧层物质(ODS)直接进入大气,破坏臭氧层。不易挥发的污染物成分以气溶胶或悬浮颗粒物等形式进入大气中。Wong[9]及Deng等[10]对贵屿的研究表明,多溴二苯醚(PBDEs)在TSP和PM2.5中总量分别达到了21.5ng/m3和16.6ng/m3,比当时所报道的其他区域大气中浓度高两个数量级左右。同时该区域大气还含有高浓度的二恶英(PCDD /Fs)及多环芳烃(PAHs),其中PAHs 苯并[a]芘(BaP)浓度为广州的20倍。

2.2 土壤、水、底泥及生物富集

2.2.1 重金属

金属类是废电器拆解的主要产物。因此重金属污染是废电器处理关注的重点。黄华伟等[11]对龙塘镇废电器拆解区的河道底泥研究表明,拆解区下游底泥受到了重金属不同程度地污染,Cd、Cr、Cu、Zn和Pb含量大幅增加。其中Cd含量最高可达背景值的10倍,且距拆解区越近,其值越大。潘海燕[12]等研究台州废电器拆解区的重金属污染情况,认为近年来非法拆解作坊虽然得到一定控制,但因为重金属高残留,难降解和持久性等特点,土壤重金属污染形势依旧严峻。张金莲[13]等研究清远废电器拆解区的土壤表明,拆解区附近表层土壤Pb、Cu、Cd、Zn、Ni和Cr含量表现出不同程度富集,样品综合污染指数在0.30~14.61之间,68.2%的样品受到污染,其中53.3%为重污染等级。大部分重金属相关性良好,简单粗放的废电器回收活动是周边土壤污染的重要来源。吴江平等[14]分析广东废电器拆解地稻田土壤和大米Cd、Cu和Pb等含量,结果显著高于对照区。土壤和大米中重金属含量与拆解类型有关:电子元件拆解厂附近稻田土壤和大米中Cd含量显著升高,电路板和电缆线拆解厂附近土壤和大米中Cu含量较高。粗犷的废电器拆解活动造成当地农田污染和人群健康风险。

2.2.2 二恶英类

民惟邦本,本固邦宁。河南作为全国农业大省、粮食生产大省,改革开放以来,粮食生产连续跨上3000万吨、4000万吨、5000万吨和6000万吨4个大台阶,全省用占全国1/16的耕地,生产了1/10的粮食。

二恶英类污染物也是废电器处理带来的一类主要污染物,其中PCBs来自废变压器或电容器的导热/绝缘油;PBDEs是计算机显示器背壳等塑料添加溴代阻燃剂,在废电器堆放或加热过程中可能不同程度地释放到环境中;PCDD /Fs是在对废电器进行焚烧等粗暴处置时产生[15]。这三类 POPs 是废电器拆解区的二恶英类主要环境污染物。林娜娜等[16]采样分析清远废电器拆解区河流底泥PCBs污染水平,样品PCBs含量在0.36~3.160μg/g之间,远超出胶州湾东岸浅层、第二松花江底泥等中的含量。大部分采样点PCBs以三~五氯为主,与废电器中PCBs主要含三~五氯的情况吻合,PCBs生态风险指数大于50%,风险较高。宋杨等[17]对浙江省废电器拆解区鸡蛋和鲫鱼中二恶英和PCBs的污染状况进行取样,二恶英总量为28.78、14.11 pg/g,PCBs总量为6 511.71、21 204.43 pg/g,均远高于非拆解区,电子垃圾拆解地食品中二恶英和PCBs污染比较严重。汪亚林采集了台州废电器拆解区的地下水进行分析,地下水PCBs平均浓度为0.130 4μg/L,是国家标准《集中式生活饮用水地表水特定项目标准限值》(0.02μg/L)的6.5倍[18]。陈香平等[19]分析台州废电器拆解区周边水和沉积物中PBDEs的含量,水体中含量为9.4~57.2 ng/L。其中与拆解区最近的采样点含量最高。随着采样点外移,水体中PBDEs含量有所下降,但即使是最外围的最低值(9.4 ng/L)也大幅高于珠江入海口水体中的0.344 ng/L,均值(25.9 ng/L)则显著高于北美安大略湖中的4.19 pg/L。沉积物中PBDEs含量为3.7~38 775 ng/g,同样与离拆解区的空间距离呈显著负相关性,证明河道中PBDEs的主要污染源为废电器拆解。

2.2.3 其他污染物

废电器拆解活动所释放的污染物中, PAHs也是重点关注对象。对贵屿的研究表明,土壤中的PAHs类污染物主要以萘、菲和荧蒽为主,可能是来自废电器的不完全燃烧[20]。六溴环十二烷(HBCD)和短链氯化石蜡(SCCPs)是斯德哥尔摩公约候选 POPs 名单物质。袁博等[21]研究了台州地区土壤SCCPs的污染状况,区域平均浓度达2 689ng/g(干重),与四川卧龙自然保护区土壤192ng/g(干重)的浓度相比存在严重污染。

2.3 人群健康

严重的环境污染使人群健康受到高度威胁。广东省汕头大学医学院对贵屿外来人口的研究结果表明,接近百分之九十的被调查人群患有皮肤、呼吸系统等各种疾病[22]。癌症或其他不明病症频发,甚至有一部分从事废电器拆解的女工分娩羊水呈墨绿色,诞生的婴儿皮肤漆黑并很快夭折。

3 基金政策

废电器“非法”拆解的环境风险及规范处理问题越来越受到关注。2012年7月,《废弃电器电子产品处理基金征收使用管理办法》实施,建立了废电器处理基金政策。基金政策对 “四机一脑”5类废电器生产者实行从量定额计征,对处理企业规范处理实行定额补贴[23]。国家对废电器处理企业实行资格许可制度,资格许可由省级生态环境部门会同同级发改、商务、工业信息产业等部门编制地区废电器处理发展规划布点,经生态环境部备案同意后,市级生态环境部门审发许可的方式进行[24-25]。基金补贴申请由生态环境部门组织审核。原环境保护部制定了四个重要指南作为审核工作的依据:《废弃电器电子产品规范拆解处理作业及生产管理指南》(简称《拆解指南》)作为处理企业规范化管理的标准,明确了企业物流、仓储管理的方式和方法;设施、设备管理的具体细节;拆解处理步骤和每步操作的具体要求等[26]。《废弃电器电子产品拆解处理情况审核工作指南》作为审核单位审核重要依据,明确了处理数量核定原则、拆解处理红线、基金管理纪律等[27]。《废弃电器电子产品处理企业建立数据信息管理系统及报送信息指南》对企业内部资源计划信息(ERP)系统提出细则要求,企业ERP系统必须能记录废弃电器电子产品运转的整个流程[28]。《废弃电器电子产品处理企业资格审查和许可指南》作为市级生态环境部门核发处理资格许可重要依据,明确了可获处理资格许可的处理企业条件及资格许可核发程序等[29]。

4 规范处理的产污分析与控制

图1 废电视机(显像管CRT)拆解流程及产污节点图Fig.1 Dismantling process and production node of waste TV (CRT)

图2 废电视机(液晶)拆解流程及产污节点图Fig.2 Waste TV (liquid crystal) disassembly process and pollution production node map

图3 废冰箱拆解流程图Fig.3 Waste refrigerator disassembly process

图4 废电脑拆解流程图Fig.4 Waste computer disassembly flow chart

图5 废空调、洗衣机拆解流程图Fig.5 Waste air conditioning, washing machine disassembly process

根据第二章对“非法”拆解污染情况综述及规范处理的产污分析可知,规范处理过程也必须采取有效的控制措施,才能进一步减轻废电器处理对环境的影响。产生污染物名称及原因、主要危害、控制建议方式如下:

4.1 大气污染物

原料堆存过程可能产生PBDEs,处理过程主要产生粉尘、制冷剂和汞蒸气3类。大气污染物的产生情况及控制方式详见表2。

表2 大气污染物的产生情况及控制方式Tab.2 Generation and control methods of atmospheric pollutants

续表2

污染物名称产生原因主要危害控制方式处理环节污染控制场外(场内)污染消除汞蒸气液晶显示器电视机的背光源摘取灯管断裂剧毒。口服、吸入或接触后可以导致脑和肝损伤。生物富集性处理工位用侧吸风或下吸风的方式负压吸附含汞光源及吸附汞的活性炭属于危险废物。交由持有危险废物经营许可证并具有相应处理能力单位处置

4.2 废水

“非法”拆解产生的废水主要来自于金属提取等酸浸过程。规范处理过程产生的生产性废水较少,主要来自全自动洗衣机拆解平衡环内的盐水及地坪冲洗水。平衡环内盐水属于含盐工业废水,应当妥善收集稀释后达标排放。生产及库房区域地坪冲洗水可能含有悬浮物、地面残留废润滑油等,应当经处理后达标排放。生产及库房区域地面应进行防腐、防渗设计,避免废润滑油等液体泄漏污染地下水,危险废物库房等重点区域建设应符合《危险废物贮存污染控制标准》等要求。

4.3 噪声

目前,“四机一脑”处理主要采用人工物理方式拆解,产生噪声的环节较多。主要有拆解作业噪声、物料收集噪声等。生产作业中应尽量减少物料抛投动作、减少榔头等大工具的使用等。物料收集中应尽量降低玻璃等噪声较大的产物收集落差,在物料收集通道使用柔性接头或隔音(吸声)材料包裹等。对屏锥分离、电机/压缩机打孔等噪声源强较大的工位实行工人劳动保护。

4.4 固体物料(拆解产物)

“四机一脑”拆解后产生的最终物料主要是固体状态。其中大部分有循环再生利用价值,因此废电器又被成为“城市矿山”。废电器拆解产生的主要资源物量详见表3。

表3 废电器拆解产生的主要资源物量Tab.3 Main resources generated by dismantling the WEEE

注:以上数据来自调研统计。

同时,部分拆解产物也有一定危险特性,“非法”拆解产生的环境问题主要就是来自于对这部分拆解产物的“粗暴”回收、提取过程。本文结合拆解产物的危险特性、再生利用价值、环保处理要求等,建议将固态(半固态)拆解产物分为资源类、固体废物类、危险废物类、特殊管控类4类进行分级管理。其中,资源类是指具有较高再生利用价值,可在环境影响评价要求下进行再生利用的拆解产物。固体废物类指基本不具备再生利用价值,可填埋处置的拆解产物。特殊管控类指虽未列入《国家危险废物名录》[30],但具有一定的环境风险,有特定处理要求的拆解产物。危险废物类指列入《国家危险废物名录》[30],可按照环境影响评价文件自行处置利用或外委交由持有危险废物经营许可证且具有相应经营范围的单位处理的拆解产物。为与“非法”拆解进行对比,表4通过调研给出了规范条件下资源物的最终可能回收方式。

表4 拆解产物产生情况及处置要求Tab.4 Dismantling product production and disposal requirements

5 困难与对策建议

在基金补贴制度的指导下,目前全国共有109家废电器处理企业列入了财政部、原环境保护部基金补贴企业名单,2012年至今,规范处理了大量废电器。其中,仅四川省2018年一年,规范处理量就达612万台。大量废电器进入规范处理企业处理,阻断了“非法”处置的源头,消除了非法处置带来的诸多环境问题,保障了人民健康安全。但目前,废电器规范处理仍然还存在一些困难。

5.1 部分拆解产物处理存在难点

在规范的处理环境下,废电器处理产生的大气、水污染及噪声问题得到有力控制。但部分拆解产物的终端处理(表4)还存在一定困难。如冰箱保温材料再生利用、液晶面板资源提取、电路板贵金属深度提取、电子元器件再生利用等,这些难点具有明显的关卡效益,制约着废电器处理行业的发展。在后续发展中,建议鼓励有设备研发与制造能力的企业或根据市场需要,具有前瞻性的研究可再生利用资源处理技术,研发处置设备。如:液晶面板综合利用设施,CRT含铅玻璃本地化应用技术、电路板贵重金属高效回收利用技术等,并进一步提高设备和生产线的自动化程度,推动专用设备领域的发展和拆解处理技术的进步。在研发资金方面,建议在国家相关政策范围内,鼓励社会资本、民间资本、外国资本,采取独资、合资、合作等多种形式,参与废电器处理的后续资源化利用设施建设,深化资源再利用模式,延伸处理产业链,再生更多拆解产物为原料。

5.2 基金补贴品种较少

目前,基金补贴范围仅仅针对“四机一脑”5种废电器。手机、热水器、打印机、复印机等9类废电器自2015年被纳入基金补贴目录后,至今未出台相应的基金征收管理办法和拆解处理规范。因此,我国规范处置企业实际处理品种也多局限于“四机一脑”。建议相关部门尽快出台配套政策,明确手机等其它9类废电器的管理要求,扩大补贴范围,促进更多种类的废电器进入规范处理渠道,进一步发挥“城市矿山”作用,消除环境隐患。

5.3 回收网络体系建设还需加强

废电器有效回收是废电器规范处理的前提。政府应加强引导,整合社会废旧物资和废电器回收资源,推进回收网点建设,拓展回收渠道,建立覆盖面广、效率高、参与广泛的专业回收网络体系和资源循环利用的公共服务信息平台。还应鼓励定点处理企业建立与废旧物资(再生资源)回收公司、家电销售企业以及家电生产企业的销售网络和售后服务网络的紧密结合,拓展思路,创新回收机制,充分利用互联网和电话预约等方式扩大收集范围。同时加强对现有回收体系的监管,规范回收市场秩序,严格监管废旧物资回收再生资源交易市场及回收企业废电器处置去向,尽力防止废电器流入“非法”处置渠道,防止非法交易和回收拆解过程的二次污染。

6 结 语

废电器产生量大、产生源广、增长速度快,兼具环境污染性和资源再生性的双重属性。本文综述文献发现,在我国,大量废电器曾被 “非法”拆解,带来了诸多环境问题。规范处置废电器,合理回收资源势在必行。在这样的背景下,从2012年7月起,国家对部分品种废电器实施了基金制度,促进了大量废电器流入规范处理渠道,阻断了“非法”处置的源头。本文结合调研,分析了规范处理的污染产生环节,提出了污染控制建议。在规范处理条件下,大部分污染物质能得到有效控制,但部分拆解产物的处理还存在困难。本文结合当前污染控制难点及基金制度实施情况,建议通过鼓励相关单位前瞻性技术研发,打通处理瓶颈;增加补贴品种,扩大基金政策范围;加强回收网络体系建设,防止废电器流入“非法”处置渠道等措施,进一步促进废电器处理行业的健康发展,消除环境风险。

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