第1章 电子垃圾发展现状及其排放污染物的源与汇
随着电气信息时代的快速发展，琳琅满目的电器电子产品在丰富和提升人民生活水平的同时，也产生了废弃电器电子产品(俗称电子垃圾)的环境污染及处理处置问题。由于电子垃圾具有资源和污染的双重特性，在对电子垃圾进行资源化回收利用的同时，若采用不恰当的处理方式，容易导致电子垃圾中毒害物质对环境介质的释放，造成生态环境系统的污染，并对人体健康造成风险。本章阐述了电子垃圾的定义与分类、来源组成，并对电子垃圾的污染特征、源汇排放及人体健康危害等内容进行了概述。
1.1 电子垃圾的定义与分类
“电子垃圾”又称“电子废弃物”或“废弃电器电子产品”，其英文表述有“electronic waste”、“e-waste”、“waste electrical and electronic equipment(WEEE)”和“e-scrap”等。“废弃电器电子产品”属于正式的书面用语，我国《废弃家用电器与电子产品污染防治技术政策》(环发〔2006〕115号)将“废弃家用电器与电子产品”定义为：已经失去使用价值或因使用价值不能满足要求而被丢弃的家用电器与电子产品，以及其元器件、零部件和耗材。现行的《废弃电器电子产品处理目录(2014年版)》主要包括电冰箱、空气调节器、吸油烟机、洗衣机、电热水器、燃气热水器、打印机、复印机、传真机、电视机、监视器、微型计算机、移动通信手持机和电话单机等14大类废弃电器电子产品。根据我国《废弃电器电子产品回收处理管理条例》(国务院令第551号)，将“废弃电器电子产品的处理活动”定义为：对列入目录的废弃电器电子产品进行拆解，从中提取物质作为原材料或者燃料，用改变废弃电器电子产品物理、化学特性的方法减少已产生的废弃电器电子产品数量，减少或者消除其危害成分，以及将其*终置于符合环境保护要求的填埋场的活动，不包括产品维修、翻新以及经维修、翻新后作为旧货再使用的活动。相比于“废弃电器电子产品”，“电子垃圾”是个泛称，其包括的物品种类更多、范围更广，如废覆铜板、电路板产品边角料、废电缆电线、废塑料等与电器电子产品相关的废弃物。为此，本书采用“电子垃圾”这个泛称术语。
根据欧盟的WEEE指令(2012/19/EU)第3(1)条款，将电子电气设备(EEE)定义为“依赖于电流或电磁场才能正常工作的设备，以及产生、传输和测量这些电流和电磁场的设备，且其设计使用额定电压不超过交流电1000 V或直流电1500 V。”因此，欧盟定义上述EEE被丢弃时，即为WEEE。自2018年8月15日起，欧盟将EEE分为六大类产品(2012/19/EU附录3)，并采用开放式范围管理，即2012/19/EU附录4所列清单并非详尽清单，未列的产品亦属WEEE范围(除太空设备等规定排除设备外)。EEE具体包括：①温度交换设备，如冰箱、冰柜、空调设备、除湿设备、热泵、含油的散热器和其他使用非水流体进行温度交换的温度交换设备；②屏幕、显示器以及包含屏幕的面积大于100 cm2的设备，如电视、液晶相框、显示器、笔记本电脑等；③灯具，如各种荧光灯、高压钠灯和金属卤化物灯等高压放电灯、低压钠灯、发光二极管等；④大型设备，如洗衣机、干衣机、洗碗机、炊具、电炉、照明设备、声音或图像再现设备、大型计算机主机、大型印刷机、大型医疗设备、大型监控仪器、自动投币设备、光伏电池板等；⑤小型设备，如吸尘器、地毯清扫机、缝纫用具、微波炉、通风设备、熨斗、烤面包机、电动刀、电动水壶、钟表、电动剃须刀、磅秤、头发和身体护理用具、计算器、收音机、摄像机、录像机、高保真音响设备、乐器、声音或图像复制设备、电器和电子玩具、运动器材等用电脑、烟雾探测器、加热调节器、恒温器、小型电气和电子工具、小型医疗设备、小型监测和控制仪器、自动输送产品的小型电器、集成光伏板等小型设备；⑥小型信息技术和电信设备(外形尺寸不超过50 cm)，如移动电话、全球定位系统(GPS)设备、袖珍计算器、路由器、个人计算机、打印机、电话等。由上可知，欧洲绝大多数类型和种类的EEE淘汰废弃后，都列为WEEE指令的管理范畴，而EEE的六大类与其废物管理特点密切相关，例如，根据欧盟WEEE指令的要求，对不同类型的电子垃圾具有不同的收集回收率目标。
1.2 电子垃圾的来源与组成
20世纪中后期，电子垃圾被认为是增长速度*快的一类固体废物[1]，随着阴极射线管(CRT)电视机、台式计算机等电器电子产品进入百姓家庭，尤其是发达国家对电器电子产品的需求量更大，导致废弃淘汰的家电数量也较多。而发展中国家，如亚洲的中国、印度和巴基斯坦等国，由于劳动力廉价、缺乏相应的环境标准和监管，成为美国等发达国家电子垃圾的主要出口国。据估计，美国所收集回收的50%~80%电子垃圾被出口到发展中国家[2]，而我国早期也承担了全球70%电子垃圾的处理活动，这说明全球电子垃圾的产生和回收处置存在严重的区域不平衡问题[3]。
根据英特尔联合创始人戈登？摩尔提出的“摩尔定律”，对于消费类的数码电子产品，当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18~24个月便会增加1倍，性能也将提升1倍。过去十多年中，智能手机和互联网的使用量急剧增加。根据Digital 2020报告，截至2020年7月，全球有51.5亿手机用户和45.7亿互联网用户，约60%的人口正在使用手机和互联网，且手机用户和互联网用户数分别比上年增长了2.4%和8%。随着我国经济的迅速发展，社会消费水平的不断提高，电子垃圾的数量也呈迅速增长态势。据央视财经消息，2021年我国以手机为主的移动通信终端社会保有量已达18.56亿部，且废旧手机的产生量和闲置量逐年增长，预计“十四五”期间闲置手机总量累计将达到60亿部。由此可见，随着信息和通信技术的高速发展，EEE的种类和数量日益增多，其淘汰周期逐渐缩短，从而导致全球WEEE的年产生量不断攀升。
根据《2020年全球电子垃圾监测报告》，全球电子垃圾的产生量由2014年的4440万吨增长到2019年的5360万吨(人均7.3 kg)，并预计2030年和2050年将分别达到7470万吨和1.1亿吨[4，5]。表1-1给出了2019年全球五大洲(亚洲、美洲、欧洲、非洲、大洋洲)的电子电器产品市场保有量和电子垃圾产生量、正式收集及跨国流通量的相关数据信息[4-6]，从中可以看出，电子垃圾的产生量因时间、空间、人口、生活方式和社会经济发展水平而异。亚洲以2490万吨(人均5.6 kg)的电子垃圾产生量位居各大洲之*，其次是美洲1310万吨(人均13.3 kg)、欧洲1200万吨(人均16.2 kg)、非洲290万吨(人均2.5 kg)和大洋洲70万吨(人均16.1 kg)。若电子垃圾按照国家相关法律条例要求，经零售商、市政企业收集点或收集服务等途径进入专门处理企业，采用环境可控方式回收其中有价值材料，并以环境无害化管理有害物质，称之为“正式收集”。2019年，全球电子垃圾得到正式收集的量为929万吨，仅占比17%。其中，正式收集率*高的为欧洲(42%)，其次是亚洲(12%)，然后为美洲(9.2%)、大洋洲(8.6%)，而非洲的仅为1.0%。2019全球约有510万吨的电子垃圾在不同国家间流通，跨国流通后的电子垃圾去向和环境影响在不同区域大相径庭。在高收入国家，废物回收基础设施比较完善，一方面，约8%的电子垃圾(以小型设备为主)被丢弃在垃圾箱中，随后被填埋或焚烧。另一方面，废旧电器电子产品被翻新为二手产品或者被非法出口到低收入国家。而对于中低收入国家，电子垃圾相关法律和基础设施不完善，电子垃圾主要由非正规部门回收管理。
表1-1 2019年全球各大洲电子电器产品保有量和电子垃圾的产生量、正式收集及跨国流通量
电子垃圾具有资源和污染双重属性。一方面，电子垃圾是座不折不扣的“城市矿山”。电子垃圾中的主要组分包括黑色金属、有色金属、玻璃、塑料等。2019年电子垃圾中的原材料价值估计可达570亿美元，铁、铜、金是这一价值的主要来源。按17%的正规收集率计算，以环保方式可以从电子垃圾中回收的原材料价值约为100亿美元，且可回收400万吨可再利用原材料。另一方面，电子垃圾是潜在污染源。电子垃圾回收处理产生的毒害物质主要有两大类：一类是汞、铅、镉、铬等重金属，另一类是氟氯烃、多环芳烃(PAHs)、多溴联苯醚(PBDEs)、多氯联苯(PCBs)、多氯二苯并二噁英及呋喃(PCDD/Fs)和多溴二苯并二噁英及呋喃(PBDD/Fs)等有机污染物。2019年全球未记录在案的4430万吨(83%)电子垃圾的去向不明，其中含有的毒害物质将成为潜在污染源，若采用不适当的处理方式，将对生态环境释放大量毒害物质[7]。
1.3 电子垃圾污染现状及其健康风险
1.3.1 电子垃圾的污染概述
早期电子垃圾的非正规处理是造成电子垃圾拆解场地环境污染的重要原因。非正规处理活动，包括通过氰化物浸取或者硝酸-汞混合物从废电路板中回收黄金、加热拆解或露天燃烧废电路板、电缆组件分离或焊锡回收、墨粉清洗、塑料破碎-熔融再造粒、燃烧电线回收铜、手工拆解阴极射线管显示器等[8]，将会造成电子垃圾中毒害物质的释放及迁移转化，并进入大气、水体、土壤等环境介质中，且多种污染物在环境中持久存在，从而造成环境污染和健康风险[9]，早期典型电子垃圾处理方式的污染物排放特征和潜在健康风险如表1-2所示[7]。
表1-2 典型电子垃圾处理过程及其潜在危害
据估计，美国1997~2007年间淘汰产生了5亿台废旧电脑，其中含有约287万吨塑料(塑料中含有阻燃剂等毒害物质)、71.7万吨铅(Pb)、1361吨镉(Cd)、862吨铬(Cr)和287吨汞(Hg)[2]。电子垃圾中的典型毒害物质及健康危害如下[7]：
铅 阴极射线管(CRT)显示器的玻璃面板、印刷电路板和焊料中含有铅。铅在环境中容易积累，对植物、动物和微生物具有急性和慢性效应，对人体的中枢和末梢神经系统、血液系统、肾脏、生殖系统和内分泌系统造成损害，且对儿童大脑发育有严重负面影响。
镉 芯片电阻、红外探测器、半导体芯片、CRT显示器及塑料稳定剂等零部件中含有镉。镉化合物是有毒的，容易在人体，特别在肾脏中富集，从而对人体健康产生不可逆转的影响。
六价铬 六价铬常被用作未处理和镀锌钢板的防腐保护，并作为装饰或钢材外壳的硬化剂。六价铬具有很强的毒性，很容易穿过细胞膜而被吸收，并在被污染的细胞中产生各种毒性作用，如造成DNA损伤等。
汞 汞常用于恒温器、传感器、继电器、开关、医疗设备、灯具、移动电话和电池。汞会对各种器官造成损伤，包括大脑和肾脏等。当母体接触汞时，发育中的胎儿极易受到影响。当无机汞在水中扩散时，它会在底部沉积物中转化为甲基化汞。甲基化汞很容易在生物体内积累，通过食物链富集，并进入人体产生毒害效应。
聚氯乙烯(PVC)等塑料 一台老式台式电脑的塑料质量为6.3 kg。PVC由于阻燃性能好而被广泛应用于电缆和计算机外壳，与其他含氯化合物一样，PVC塑料的燃烧是形成二噁英的主要原因之一。
溴化阻燃剂(BFRs) BFRs被广泛应用于电子设备的塑料外壳和电路板，四溴双酚A(TBBPA)、PBDEs、六溴环十二烷(HBCD)是早期使用较多的BFRs，在老旧电子产品中的检出率很高。随着PBDEs和HBCD被列入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》的名录清单，两种BFRs的生产和使用已经被禁止或受到限制。
墨粉 废弃打印机墨盒中含有黑色炭黑和彩色墨粉。国际癌症研究机构将炭黑列为2B类致癌物，而彩色墨粉中含有重金属。吸入是墨粉的主要暴露途径，急性暴露可导致呼吸道刺激。
荧光粉和添加剂 荧光粉是一种无机化合物，用作CRT显示器内部的涂层。荧光粉中含有镉、锌、钒及其他稀土金属，这些金属及
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