中國電子垃圾環境污染及其防控的研究進展

章瑋 徐秋桐

摘 要：自20世紀90年代以來，隨著國內電子廢棄物的飛速增長和國外電子廢棄物的大量涌入，電子垃圾污染已成為并將繼續是中國生態環境污染物的重要來源。該文簡要綜述了中國電子垃圾的處理、污染現狀及其防控的研究，并從可持續發展的環保戰略高度，對如何防治電子垃圾污染、降低電子廢棄物的危害等進行了對策建議。

關鍵詞：電子垃圾；污染物；防控對策

中圖分類號 X5 文獻標識碼 A 文章編號 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，主要是指已經淘汰或者報廢的電腦、手機、洗衣機、空調以及電視機等家電或者電子類產品[1]。隨著我國經濟的迅速發展，社會消費水平的不斷提高，電子電氣設備的廢棄量也呈迅速增長態勢。據2010聯合國環境規劃署發布的報告，我國已成為世界第二大電子垃圾生產國，每年生產超過230萬t電子垃圾，僅次于美國的300萬t；到2020年，我國的廢舊電腦將比2007年增加2～4倍，廢棄手機將增長7倍。每年電視機、電冰箱、洗衣機、空調器、電腦等電器電子產品產量數以億計。工業和信息化部發布信息顯示，2011年我國電視機產量為1.2億臺、冰箱和家用冷柜1.05億臺、洗衣機6 671萬臺、空調1.3億臺、電腦3.2億臺[2]。報廢的電視機、電腦、手機、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，如果處理不當或者廢棄，這些物質會污染土壤、水源、動物、植物，并最終對人類的身體健康和生命安全造成嚴重危害。2000年以來，我國一些地方的電子垃圾拆解區相繼出現了嚴重的環境污染問題，由此科學界對我國電子垃圾的污染及防控等問題進行了大量的研究，初步明確了電子垃圾對生態環境的污染特點，并開展了電子垃圾污染防控的對策研究。本文對此進行了歸納與總結，目的是為今后進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

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

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

注：發表的論文數根據維普期刊數據庫檢索；學位論文根據萬方數據庫檢索。

這些發表論文的研究內容既有環境污染現狀與特征調查，也有污染治理的對策研究。生態環境方面的污染研究內容包括土壤污染[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物污染等[14]。污染治理的對策研究包括政策法規的探討、國外經驗的介紹、電子垃圾處置方法的探索以及污染場地的修復研究[15-19]。涉及的地區主要為我國東部地區的電子垃圾集散處理場地，包括廣東貴嶼鎮、廣東清遠龍塘鎮、廣東南海大瀝鎮、浙江臺州地區、河北黃驊市、湖南省及江西省等地。這些地區的電子垃圾有較高比例為進口的電子廢物。

2 電子垃圾對生態環境的污染特點

2.1 電子垃圾的特點和處理現狀 與其他環境固體廢棄物相比，電子垃圾具有以下幾方面特點：（1）數量大、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，年產生電子垃圾數量巨大。（2）含有多種危害環境和人體健康的有害物質：電子垃圾的成分相當復雜，主要有鋁、鐵、金、銀、鈀、鉑、銅、鎳、錫、鋅、鉛、汞、鎘、鋇、鉻、鈹和銻等數十種重金屬，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以及溴化阻燃劑、調色劑、表面涂層等[20]。如一臺電腦含多達700多種化學成分，其中有毒有害成分占一半以上[21，22]。若處置不當，不僅污染環境，而且會對人體健康構成威脅。

我國對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入二手市場進行交易，然后重新組裝到新產品中。此方法避免了環境污染且節約成本，但由于回收行業缺乏管理，使新產品中摻雜了許多不合格產品。（2）具有一定規模的企業，將電子產品進行集中分離，從中提取出原料后，殘余部分被送往垃圾廠進行處理。（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環境污染。

2.2 電子垃圾對生態環境的污染特點 20世紀80年代至21世紀初期，我國絕大多數電子垃圾拆解企業使用手工拆卸、直接酸洗和露天焚燒等落后處理技術，對電子垃圾進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，從而導致嚴重的重金屬和持久性有機物的環境污染。眾多調查與研究表明，我國電子垃圾對生態環境的污染具以下特點：

2.2.1 對生態環境產生全方位污染 已有的調查表明，電子垃圾不僅可污染土壤（包括電子垃圾拆解場地附近的農田）、河流沉積物，還可直接影響其拆解地大氣環境，使大氣中的PCBs濃度明顯升高。進入環境中的污染物不僅可通過土壤增加農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。電子垃圾拆解場地（包括電子廢物焚燒區）周圍的土壤、河流沉積物、河水、井水、農產品中都有數量不等的污染物檢出[3-10]，人體血樣中重金屬和有機污染明顯偏高[11-13]。

2.2.2 影響范圍廣，重污染區主要分布在人口密集區 由于電子產品涉及千家萬戶，不少電子垃圾被混入生活垃圾中，進行各類環境中，特別是垃圾填埋場。目前，我國電子垃圾的重污染區主要與電子垃圾的折解有關，因此，電子垃圾的重污染區域主要集中分布在人口密集的村鎮及江河附近，嚴重威脅著人類健康。

2.2.3 主要以復合污染為主 眾多研究表明，電子垃圾污染特別是電子垃圾拆解場地的污染基本上屬于多種重金屬與有機污染物的復合污染，在當地的土壤、沉積物、水體、作物中都同時有多種重金屬和有機污染物驗出[17，25，26]。已發現的高污染風險的污染物包括多溴聯苯醚（PBDEs）、多氯聯苯（PCBs）、二英等持久性有機污染物（POPs）及Cu、Pb、Cd等重金屬，具有明顯的有機-無機復合污染特征[27]。

2.2.4 污染水平普遍較高 一些研究表明，電子垃圾拆解場地周圍環境中的重金屬和有機污染物常可達到很高的水平，其污染水平基本上與礦山、工廠周圍相似。例如，電子垃圾拆解場地土壤中PCBs污染水平高的可達102μg/kg數量級[14]，土壤中Cd、Ni、Pb、Cu、Cr和Zn的污染水平最高可分別達到101-2、103、104-5、104、104和103-4mg/kg數量級[27]。土壤中單溴聯苯醚和七溴聯苯醚含量分別可達其它非污染區的10～60倍[26]。沉積物中PCBs污染水平高的可達101mg/kg數量級[5]，沉積物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的污染水平高的可分別達到101、102、103、102、102和102數量級[6，26]。土壤和沉積物中Cd、Cr、Cu、Pb和Zn遠超過《土壤環境質量標準》（GBl5618-1995）三級標準，其中常以Cd和Cu污染最為嚴重。大氣TSP中Cu、Zn、Sn和Pb的富集因子（EF）可達100以上[7，26]；在電子垃圾拆解區的大氣中PBDEs的總濃度可高達104pg/m3數量級[8]，電子廢物的隨意焚燒還可產生一些具有更強毒性的“三致”物質（如二英、溴代二嚼英和多環芳烴（PAHs）等）[27]。電子垃圾拆解區水體中鎘（Cd）和鉛（Pb）的含量可分別達0.01～0.033mg/L、1.9～24mg/L[26]，均遠高于世界衛生組織標準（0.003mg/L和0.01mg/L）。一些研究也表明，這些污染物可進入人體，對人體健康產生危害。例如，電子垃圾釋放的多溴聯苯醚類污染物不但可以在人體內蓄積，而且還能夠發生代謝生成的羥基代謝產物同樣能夠蓄積在體內[10]。電子垃圾拆解場地附近的新生兒臍帶血鉻、鎘水平可達102μg/L和103μg/L數量級，血鉻水平受母親從事電子垃圾拆解相關工作及時間長短的影響[11，13，28]，而且新生兒臍帶血淋巴細胞DNA較對照組損傷嚴重[29]。電子垃圾處理環境暴露可能對當地居民血清中甲狀腺激素和性激素水平有影響[12]。周圍河流中生長的魚類PBDEs（總PBDEs含量）積累比華南地區魚體中PBDEs的平均含量可高3個數量級[25]。

3 電子垃圾污染防控的對策建議

隨著電子垃圾污染問題的日益嚴重，我國電子垃圾問題已經引起有關部門的重視，國家相關部門已頒布了《電子信息產品的污染防治管理辦法》、《廢舊家用電器及電子產品回收利用管理條例》和《廢棄家電與電子產品污染防治技術政策》等辦法、政策，但這些只是一些原則性的規定，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法律。為此，一些學者提出結合國外電子垃圾立法經驗對我國電子垃圾的立法工作的建議[16]，主要包括：（1）規范回收、拆解市場，建立有資質的回收企業并產業化；制定法律要求顧客交納電子垃圾回收處理費；從法律上禁止私人向填埋場或焚燒爐扔棄電腦顯示器。（2）建立生產者責任延伸制度，推進廢棄電子產品等回收利用；建立技術成熟、管理完善的廢舊家電處理企業。（3）實行環境認證制度，對印有該標志的產品在使用壽命終結時必須通過法定渠道回收；實行環境認證制度能夠使生產者生產出有益于環保的產品，引導消費者購買符合回收標準的產品，從而使該企業獲得更多經濟優勢。（4）引導企業從源頭削減電子垃圾，政府引導企業從技術層面改進，對產品重新或局部修改設計；采用可更換零部件，選擇可回收和可循環材料，研發取代有害物質的替代品等等。

在處理電子垃圾污染的問題上，關鍵是要建立一個科學的電子垃圾回收處理體系。一個完整的垃圾處理系統包含有兩個階段：一是拆解，二是廢棄物的進一步回收利用。目前，雖然國內已經研究開發了塑料的機械處理、化學回收處理和熱回收處理等技術，但由于電子垃圾中塑料成分復雜、回收成本高，電子垃圾的回收處理仍主要針對重金屬，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，一些學術對國外的一些成功經驗進行了介紹[23]。目前，國際上電子垃圾最常用的處理技術主要有機械處理、濕法冶金、火法冶金以及最近興起的生物方法等。由于機械處理相對于其它的處理方法具有污染小，可進行綜合回收的優點，并且還可以在設計階段將可回收利用的性能融于產品當中，因此具有一定的優越性，也有著更為廣泛的應用。機械處理方法經破碎、研磨、分選等幾個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分選等[24]。我國近年來開展的“以舊換新”政策也促進了廢棄電器電子產品的集中處理。

有關電子垃圾處理場地的污染修復也已引起人們的關注。目前，修復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，使其由活化態轉變為穩定態，以此減弱重金屬對植物和生物的毒性；二是從土壤中去除重金屬，使其存留濃度接近或達到背景值。目前具體的操作技術包括工程措施、化學治理措施、生物修復措施和農業生態修復措施等。工程措施包括客土法、換土法、深耕翻土固化、穩定化方法和電動力修復法等。化學治理措施包括淋溶法、施用改良劑；生物修復措施包括植物修復、微生物修復和動物修復。有機污染物方面提出了微生物修復、植物修復以及植物-微生物聯合修復技術[19]，但目前對實地修復應用研究較少。

4 研究展望

由于我國現有電子垃圾處理方法還存在管理和技術上的缺陷，容易造成市場的混亂或者對環境產生影響，同時我國對電子垃圾污染的政策市法也尚不完備，因此，今后要從環保型電子產品研究、電子垃圾的處理和政策立法等方面進行改進。

4.1 政策立法方面 應借鑒發達國家處理電子垃圾問題的法律與政策，并結合我國國情，使其更具操作性和實際意義。市場環節是控制電子垃圾污染的重要一環，國家應通過價格調節，引導生產者、銷售者和消費者進行綠色生產、銷售和消費活動，保護生態環境。明確市場流通各個環節中主要責任的承擔者，促進電子垃圾的回收利用，減少污染的產生。規范電子垃圾回收市場，加強市場監管，避免不合格產品流通進入市場造成市場混亂。

4.2 電子產品開發方面 應加強新材料、替代材料的開發研究，降低電子產品中有毒、有害物質的成分，以減少電子垃圾處理的環境風險；同時，在電子產品的設計上應考慮產品服務期后的處理問題，即電子產品的設計要有利于其服務期后的折解處理。

4.3 電子垃圾處理方面 應加強資源化、無害化處理技術的研發，通過再使用、再生產、再循環、無害化處理等途徑，發展低成本、低污染、高效的電子產品處理技術，減少處理過程中的二次污染。應加速電子垃圾拆解的產業化過程，采用現代化的工藝路線，減少拆解過程中所產生的危害和影響。開發先進的電子垃圾的回收處理工藝和設備，并對工藝及設備進行風險評價或故障模型分析，使電子垃圾對環境與人體健康的影響降到最低。

4.4 污染場地的修復方面 研究在電子垃圾處理過程中有毒污染物的釋放、遷移和轉化，探討在各種處理過程中所產生的未知化合物的檢測技術，探索電子垃圾污染物的綜合毒性及對電子垃圾污染的健康危害進行評判的方法；開展電子垃圾處理過程中有毒有害污染物的生態風險和健康風險的評估研究，建立電子垃圾的風險管理體系。

參考文獻

[1]張芬.我國電子垃圾污染控制研究現狀及建議[J].科技經濟與市場，2010（9）：70-71.

[2]王永賢，劉靜.2011年城市電子垃圾污染情況調查及對策分析[J].科技信息，2011（20）：345.

[3]周翠，楊祥田，何賢彪.電子垃圾拆解區周邊農田土壤重金屬污染評價[J].浙江農業學報，2012，24（5）：886-890.

[4]張朝陽，彭平安，劉承帥，等.華南電子垃圾回收區農田土壤重金屬污染及其化學形態分布[J].生態環境學報，2012，21（10）：742-1748.

[5]吳江平，管運濤，張熒，等.廣東電子垃圾污染區水體底層魚類對PCBs的富集效應[J].中國環境科學，2011，3l（4）：637-641.

[6]林文杰，吳榮華，鄭澤純，等.貴嶼電子垃圾處理對河流底泥及土壤重金屬污染[J].生態環境學報，20ll，20（1）：160-163.

[7]陳多宏，高博，畢新慧，等.典型電子垃圾拆解區大氣顆粒物中元素污染的季節變化特征[J].環境監測管理與技術，2010，22（4）：19-22.

[8]陳多宏，畢新慧，鐘流舉，等.典型電子垃圾拆解區大氣中多溴聯苯醚（PBDEs）的季節變化特征[J].生態環境學報 2010，19（5）：1068-1072.

[9]周翠，楊祥田，何賢彪，等.電子垃圾拆解區農作物可食部重金屬污染評價[J].浙江農業學報，2011，23（4）：798-801.

[10]任國發，于志強，孫延楓，等.電子垃圾拆解工人血清中多溴聯苯醚代謝產物的識別及其特征[J].上海大學學報（自然科學版），2010，16（5）：331-336.

[11]劉偉，楊輝，廖偉棠，等.電子垃圾拆解區兒童血鉻水平與行為問題關系的研究[J].汕頭大學醫學院學報，2011，24（1）：26-29.

[12]居穎，陳蘭，蘇萍，等.電子垃圾拆解區居民血清中甲狀腺激素和性激素水平研究[J].環境與健康雜志，2008，25（6）：499-503.

[13]李燕，霍霞，鄭良楷，等.電子垃圾拆解區新生兒臍帶血鉻水平[J].癌變·畸變·突變，2007，19（5）：409-411.

[14]張雪蓮，駱永明，滕應，等.長江三角洲某電子垃圾拆解區土壤中多氯聯苯的殘留特征[J].土壤，2009，41（4）：588-593.

[15]夏志佳.電子垃圾污染與防治對策[J].黑龍江環境通報，2003，27（2）：24-25.

[16]韓廣，閻昱希.防治電子垃圾污染的立法初探[J].江蘇環境科技，2007，20（1）：72-74.

[17]王紅梅，張金良，王先良，等.中國電子垃圾現狀及環境管理對策分析[J].環境科學與管理，2008，33（5）：1-3.

[18]王書明，李巖.電子垃圾治理研究綜述[J].西安電子科技大學學報（社會科學版），2009，19（5）：45-50.

[19]涂晨，滕應，駱永明，等.電子垃圾影響區多氯聯苯污染農田土壤的生物修復機制與技術發展[J].2012，49（2）：373-380.

[20]Cui J R，Forssberg E.Mechanical recycling of waste electric and electronic equipment：a review[J].Journal of Hazardous Materials，2003，99（3）：243-263.

[21]毛玉如，李興.電子廢棄物現狀與回收處理探討[J].再生資源研究，2004（2）：11-14.

[22]Matthew J R，Michele R，Jane C A.E-waste：an opportunity[J].Materials-today，2004，7：40-45.

[23]錢伯章.國內外電子垃圾回收處理利用進展概述[J].中國環保產業，2010（8）：18-23.

[24]姜賓延，吳彩斌.電子垃圾的危害及其機械處理技術現狀[J].再生資源研究，2005（3）：23-26.

[25]張熒，吳江平，羅孝俊，等.多溴聯苯醚在典型電子垃圾污染區域水生食物鏈上的生物富集特征[J].生態毒理學報，2009，4（3）：338-344.

[26]孫朋，于云江，李定龍，等.電子垃圾對環境與健康的影響研究進展[J].環境與健康雜志，2008，25（5）：452-455.

[27]楊中藝，鄭晶，陳社軍，等.廣東電子廢物處理處置地區環境介質污染研究進展[J].生態毒理學報，2008，3（6）：533-544.

[28]李燕，霍霞，吳庫生，等.電子垃圾污染區新生兒胎盤鎘含量及金屬硫蛋白表達水平[J].癌變·畸變·突變，2010，22（2）：115-118.

[29]王遠萍，霍霞，肖瓊娜，等.電子垃圾拆解區新生兒臍帶血淋巴細胞DNA損傷及其相關因素分析[J].汕頭大學醫學院學報，2011，24（1）：20-22. （責編：張宏民）