关于ROHS与WEEE(科普)
家电中的六种有害成分及其替代
尹凤福 王宏伟 王正太 刘振宇
（海尔集团技术中心，山东 青岛 266101）
摘要 国内外对家电产品中使用的一些有害物质提出了更高的要求，欧盟RoHS指令规定在2006年7月1日后生产的家电中不得含有六种有害物质，即铅、汞、镉、六价铬、聚溴二苯醚和聚溴联苯。论述了欧盟RoHS指令中限制使用的六种有害物质对环境和人体健康的危害、在家电中的存在形式及对这些有害物质的初步替代方案。
关键词 家电 有害物质 重金属 阻燃剂 替代技术
Six Hazardous Substances in Home Appliances and Their Substitutions Yin Fengfu，Wang Hongwei，Wang Zhengtai，Liu Zhenyu.(R&D Depart.Haier Group，Qingdao Shandong 266101)
Abstract：Strict restriction of the use of certain hazardous substances in home appliances is put forwards both home and abroad.The RoHS directive constituted by the European Union (EU) will ban the use of six hazardous substances in home appliances on Jul.1 2006.The negative impacts on the environment and human health，the existent forms and the primary projects of substitutions of these hazardous substances are discussed.
Keywords：Home appliances Hazardous substance Heavy metal Flame retardant Substitution technology
随着人们生活水平和环保意识的提高，家电产品中的各个零部件是否含有对环境和人体健康有害的物质也越来越引起了重视。另一方面，可持续发展和循环经济的呼声越来越高，家电零部件中的有害物质在危害环境和人体健康之后，也增加了回收处理的难度和费用。因此，作者认为完全有必要限制或消除家电中的有害成分，采用环境友好材料对其进行替代。
2003年2月，欧盟的《官方公报》公布了欧洲议会和欧盟部长理事会共同批准的《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》（ Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment，即RoHS指令）。该指令要求自2006年7月1日起在欧盟市场禁止销售含有铅、汞、镉、六价铬、聚溴二苯醚和聚溴联苯6种有害物质的电子电气设备。指令的产品适用范围包括大中小型家电、IT及通讯设备、照明设备、电气和电工工具、医用设备、监视和控制设备等十大类电子电气产品。
RoHS指令实际上对家电产品提出了更高的环保要求，这是欧盟在节能降噪技术指标之外的又一个新动向。该指令对我国的家电生产企业是一个很大的挑战，尤其是在当前国内家电市场的竞争日益激烈的情况下。在此，作者总结了六种有害成分对环境和人体的危害，及一些初步的替代方案。
1 六种有害成分的危害
1.1 铅(Pb)的危害
对于铅的污染和铅对人体的危害，人们了解很多。铅是惟一的人体不需要的微量元素，它几乎对人体的所有器官都能造成损害。具体表现为，影响智力的发育和骨骼发育，造成消化不良和内分泌失调，导致贫血、高血压和心律失常，破坏肾功能和免疫功能等。即使人体内仅有0.01 μg铅的存在，也会对健康造成损害。而且，即使脱离了污染环境或经治疗使血铅水平明显下降，但受损的器官和组织已不能修复，将伴随终身。
研究和试验表明，血铅高的儿童总智商、操作智商、语言智商分别比低血铅的落后14、14、13分，而每升血液中铅的浓度上升100 μg，儿童的身高则降低1.3 cm。
铅的危害始于胎儿。铅主要损害神经系统，造血系统等。由于胎儿的大脑比成人的脑对铅的毒性作用更敏感，铅对胎儿期发育的损伤，在出生后早期就表现出来，不仅体格发育差，明显的是智力发育差，是促成弱智的原因之一。研究表明，90%的血铅来自于食物，水和食物中的铅是造成血铅含量增加的主要原因。地球上每年会产生40万t铅尘，可通过呼吸进入人体；土壤是自然界中铅的最大储存库，这些铅会沉积到谷物和蔬菜当中，造成污染。
1.2 镉(Cd) 的危害
镉是一种毒性很大的重金属，其化合物也大都属毒性物质。镉的用途很广，镉盐、镉蒸灯、颜料、烟雾弹、合金、电镀、焊药、标准电池、冶金去氧剂、原子反应堆的中子吸收棒等，都要用到镉。如颜料镉红即为硫化镉、硒化镉和硫酸钡组成；镉黄为硫化镉与硫酸钡组成。
金属矿的开采和冶炼、电镀、颜料等是镉的主要人为污染源。含镉的矿山废水污染了河水及河两岸的土壤、粮食、牧草后，就会通过食物链进入人体而慢慢积累，镉在肾脏和骨骼中会取代骨中钙，使骨骼严重软化。镉毒性是潜在性的，潜伏期可长达10～30 a，且早期不易觉察。资料表明，人体内镉的生物学半衰期为20～40 a，镉对人体组织和器官的毒害是多方面的，且治疗极为困难。
1.3 汞(Hg) 的危害
汞即水银，是一种液体金属，在常温下即可蒸发，其蒸气无色无味，比空气重七倍。汞及其化合物毒性都很大，特别是汞的有机化合物毒性更大。鱼在含汞量0.01～0.02 mg/L的水中生活就会中毒；人若食用0.1 g汞就会中毒致死。汞及其化合物可通过呼吸道、皮肤或消化道等不同途径侵入人体。食物链对汞有相当大的富集能力，如淡水鱼和浮游植物对汞的富集倍数为一千，淡水无脊椎动物为十万，海洋植物为一百，海洋动物为二十万。当汞进入人体后，即集聚于肝、肾、大脑、心脏和骨髓等部位，造成神经性中毒和深部组织病变。汞的毒性是积累性的，一开始往往不易察觉，要几年或十几年才能反应出来。
1.4 铬(Cr) 的危害
铬是一种具有银白色光泽的金属，无毒，化学性质很稳定。铬的化合物中以六价铬毒性最强，三价铬次之。铬是哺乳动物生命与健康所需的微量元素，缺乏铬可引起动脉粥样硬化，但过量的铬却会对哺乳动物造成危害用。铬酸、重铬酸及其盐类对人的粘膜及皮肤有刺激和灼烧作用。这些化合物以蒸气或粉尘方式进入人体，均会引起鼻中隔穿孔、肠胃疾患、白血球下降、类似哮喘的肺部病变。还有人认为，六价铬可诱发肺癌。
1.5 多溴联苯和多溴二苯醚的危害
多溴联苯 (PBB，polybrominated biphenyls)是一种主要的可疑致癌物和潜在致癌物。人吃了受多溴联苯污染的猪肉后，会出现剧烈头疼、严重倦怠、肠胃难受、关节僵硬或肿胀等等。1968年3月，在日本的九州和四国等地曾发生过轰动一时的“米糠油事件”，当时脱溴的热载体多氯联苯泄漏，混入米糠油中，人畜食用后发生了中毒，一开始只是眼皮肿胀、手掌出汗、全身起红疙瘩，继之出现呕吐、恶心、肝功能下降、全身肌肉疼痛、咳嗽不止等症状，有的竟医治无效而死亡。
多溴二苯醚（PBDEs, polybrominated diphenylethers）是含溴阻燃剂的主要成分，溴系阻燃剂是产量最大、使用最普遍的有机阻燃剂之一。德国科学家发现多溴二苯醚高温热分解时，与被阻燃材料发生反应，产生剧毒、致癌的多溴二苯并二噁英（PBDD）和多溴代二苯并呋喃（PBDF）。大量的多溴二苯醚会影响人的大脑功能、破坏卵巢功能、降低男性生育能力。由于多溴二苯醚是高度稳定的化合物，因此溴化阻燃剂是永久性环境有机污染物之一，也是近半世纪来在人体内和环境中累积速度最快的化学物质。据专家分析，即使现在禁用多溴二苯醚，该化学物质仍会在环境中存在数十年。
2 六种有害成分的存在形式及其替代
铅主要存在于含铅焊料、CRT玻璃、灯泡、颜料、固体润滑剂、橡胶、铅酸电池、PVC热稳定剂等。其中线路板的焊锡是由63%的锡和37%的铅组成的共晶焊锡，这种焊锡的熔点是183 ℃。目前可以采用无铅焊接技术和工艺来取代常规的焊接工艺，由于焊接设备的不同，无铅焊锡的材料也不同。手工焊一般采用 Sn-Cu、Sn-Ag或Sn-Ag-Cu，浸焊和波峰焊可采用Sn-Cu，回流焊可采用Sn-Ag和Sn-Ag-Cu。
镉主要存在于开关、弹簧、连接器、外壳、PCB、保险丝、颜料和涂料、半导体光电感应器等。低压电器领域中镉的替代可用银氧化锡氧化铟(AgSnO2In2O3)来代替银氧化镉(AgCdO)。
汞主要存在于温控器、传感器、继电器、金属蚀刻剂、电池、防腐剂、消毒剂、粘结剂等。可以使用氢镍和锂离子等可充电电池来替代含汞的电池，使用不含汞的新型温控器和传感器等。
铬(六价)主要存在于金属防腐蚀涂层、颜料、防锈剂、防腐蚀剂、陶瓷釉等。可以采用碱性镀锌来替代镀铬，用Cr3+ 代替 Cr6+ 来减轻对环境的危害程度，或不使用电镀件。
多溴联苯和多溴二苯醚主要存在于阻燃剂，PCB、连接器、塑料外壳等。可以使用磷系阻燃剂代替溴系阻燃剂，或使用无机阻燃剂氢氧化镁、氢氧化铝等。
3 结 语
欧盟的电子电器设备回收指令（WEEE）及电子电器设备中限制使用有害物质指令（RoHS），在其内部争论了近10 a的时间才得以通过。这两个指令对保护环境和人类健康是一件好事，但在某些时候又成为欧盟一些成员国制造技术或环保贸易壁垒的一种手段，这对我国的相关电子电器生产企业形成了巨大的挑战，仅在2002年，我国出口到欧盟的家电金额就有20.5亿美元。因此，建议国内的企业参照国外跨国公司的做法，积极采取措施，限制或消除使用有害物质，提高产品的环保性能，提高产品在国际市场的竞争力。
参考文献
1 王景伟，徐金球.欧盟电子废弃物管理法介绍.中国环境管理，2003，22(4)：48～50
2 李长荣，唐建军，洪 新.废弃家电的环境危害及其黑色金属的再生资源化.环境污染与防治，2003，25(2)：109～111
3 陈张健.废旧电脑的处置现状及绿色电脑概念的普及.环境污染与防治，2003，25(3)：147～149
4 刘 育，夏北成.废旧家电的环境污染问题与对策.安全与环境学报，2003，3(1)：44～46
5 聂永丰.三废工程处理技术手册（固体废弃物卷）.北京：中国环境科学出版社，2000
6 赵由才.实用环境工程手册（固体废物污染控制与资源化）.北京：化工工业出版社，2002
责任编辑：闵 怀 （收到修改稿日期：2004-09-07）
©版权所有 《环境污染与防治》杂志社
尹凤福 王宏伟 王正太 刘振宇
（海尔集团技术中心，山东 青岛 266101）
摘要 国内外对家电产品中使用的一些有害物质提出了更高的要求，欧盟RoHS指令规定在2006年7月1日后生产的家电中不得含有六种有害物质，即铅、汞、镉、六价铬、聚溴二苯醚和聚溴联苯。论述了欧盟RoHS指令中限制使用的六种有害物质对环境和人体健康的危害、在家电中的存在形式及对这些有害物质的初步替代方案。
关键词 家电 有害物质 重金属 阻燃剂 替代技术
Six Hazardous Substances in Home Appliances and Their Substitutions Yin Fengfu，Wang Hongwei，Wang Zhengtai，Liu Zhenyu.(R&D Depart.Haier Group，Qingdao Shandong 266101)
Abstract：Strict restriction of the use of certain hazardous substances in home appliances is put forwards both home and abroad.The RoHS directive constituted by the European Union (EU) will ban the use of six hazardous substances in home appliances on Jul.1 2006.The negative impacts on the environment and human health，the existent forms and the primary projects of substitutions of these hazardous substances are discussed.
Keywords：Home appliances Hazardous substance Heavy metal Flame retardant Substitution technology
随着人们生活水平和环保意识的提高，家电产品中的各个零部件是否含有对环境和人体健康有害的物质也越来越引起了重视。另一方面，可持续发展和循环经济的呼声越来越高，家电零部件中的有害物质在危害环境和人体健康之后，也增加了回收处理的难度和费用。因此，作者认为完全有必要限制或消除家电中的有害成分，采用环境友好材料对其进行替代。
2003年2月，欧盟的《官方公报》公布了欧洲议会和欧盟部长理事会共同批准的《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》（ Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment，即RoHS指令）。该指令要求自2006年7月1日起在欧盟市场禁止销售含有铅、汞、镉、六价铬、聚溴二苯醚和聚溴联苯6种有害物质的电子电气设备。指令的产品适用范围包括大中小型家电、IT及通讯设备、照明设备、电气和电工工具、医用设备、监视和控制设备等十大类电子电气产品。
RoHS指令实际上对家电产品提出了更高的环保要求，这是欧盟在节能降噪技术指标之外的又一个新动向。该指令对我国的家电生产企业是一个很大的挑战，尤其是在当前国内家电市场的竞争日益激烈的情况下。在此，作者总结了六种有害成分对环境和人体的危害，及一些初步的替代方案。
1 六种有害成分的危害
1.1 铅(Pb)的危害
对于铅的污染和铅对人体的危害，人们了解很多。铅是惟一的人体不需要的微量元素，它几乎对人体的所有器官都能造成损害。具体表现为，影响智力的发育和骨骼发育，造成消化不良和内分泌失调，导致贫血、高血压和心律失常，破坏肾功能和免疫功能等。即使人体内仅有0.01 μg铅的存在，也会对健康造成损害。而且，即使脱离了污染环境或经治疗使血铅水平明显下降，但受损的器官和组织已不能修复，将伴随终身。
研究和试验表明，血铅高的儿童总智商、操作智商、语言智商分别比低血铅的落后14、14、13分，而每升血液中铅的浓度上升100 μg，儿童的身高则降低1.3 cm。
铅的危害始于胎儿。铅主要损害神经系统，造血系统等。由于胎儿的大脑比成人的脑对铅的毒性作用更敏感，铅对胎儿期发育的损伤，在出生后早期就表现出来，不仅体格发育差，明显的是智力发育差，是促成弱智的原因之一。研究表明，90%的血铅来自于食物，水和食物中的铅是造成血铅含量增加的主要原因。地球上每年会产生40万t铅尘，可通过呼吸进入人体；土壤是自然界中铅的最大储存库，这些铅会沉积到谷物和蔬菜当中，造成污染。
1.2 镉(Cd) 的危害
镉是一种毒性很大的重金属，其化合物也大都属毒性物质。镉的用途很广，镉盐、镉蒸灯、颜料、烟雾弹、合金、电镀、焊药、标准电池、冶金去氧剂、原子反应堆的中子吸收棒等，都要用到镉。如颜料镉红即为硫化镉、硒化镉和硫酸钡组成；镉黄为硫化镉与硫酸钡组成。
金属矿的开采和冶炼、电镀、颜料等是镉的主要人为污染源。含镉的矿山废水污染了河水及河两岸的土壤、粮食、牧草后，就会通过食物链进入人体而慢慢积累，镉在肾脏和骨骼中会取代骨中钙，使骨骼严重软化。镉毒性是潜在性的，潜伏期可长达10～30 a，且早期不易觉察。资料表明，人体内镉的生物学半衰期为20～40 a，镉对人体组织和器官的毒害是多方面的，且治疗极为困难。
1.3 汞(Hg) 的危害
汞即水银，是一种液体金属，在常温下即可蒸发，其蒸气无色无味，比空气重七倍。汞及其化合物毒性都很大，特别是汞的有机化合物毒性更大。鱼在含汞量0.01～0.02 mg/L的水中生活就会中毒；人若食用0.1 g汞就会中毒致死。汞及其化合物可通过呼吸道、皮肤或消化道等不同途径侵入人体。食物链对汞有相当大的富集能力，如淡水鱼和浮游植物对汞的富集倍数为一千，淡水无脊椎动物为十万，海洋植物为一百，海洋动物为二十万。当汞进入人体后，即集聚于肝、肾、大脑、心脏和骨髓等部位，造成神经性中毒和深部组织病变。汞的毒性是积累性的，一开始往往不易察觉，要几年或十几年才能反应出来。
1.4 铬(Cr) 的危害
铬是一种具有银白色光泽的金属，无毒，化学性质很稳定。铬的化合物中以六价铬毒性最强，三价铬次之。铬是哺乳动物生命与健康所需的微量元素，缺乏铬可引起动脉粥样硬化，但过量的铬却会对哺乳动物造成危害用。铬酸、重铬酸及其盐类对人的粘膜及皮肤有刺激和灼烧作用。这些化合物以蒸气或粉尘方式进入人体，均会引起鼻中隔穿孔、肠胃疾患、白血球下降、类似哮喘的肺部病变。还有人认为，六价铬可诱发肺癌。
1.5 多溴联苯和多溴二苯醚的危害
多溴联苯 (PBB，polybrominated biphenyls)是一种主要的可疑致癌物和潜在致癌物。人吃了受多溴联苯污染的猪肉后，会出现剧烈头疼、严重倦怠、肠胃难受、关节僵硬或肿胀等等。1968年3月，在日本的九州和四国等地曾发生过轰动一时的“米糠油事件”，当时脱溴的热载体多氯联苯泄漏，混入米糠油中，人畜食用后发生了中毒，一开始只是眼皮肿胀、手掌出汗、全身起红疙瘩，继之出现呕吐、恶心、肝功能下降、全身肌肉疼痛、咳嗽不止等症状，有的竟医治无效而死亡。
多溴二苯醚（PBDEs, polybrominated diphenylethers）是含溴阻燃剂的主要成分，溴系阻燃剂是产量最大、使用最普遍的有机阻燃剂之一。德国科学家发现多溴二苯醚高温热分解时，与被阻燃材料发生反应，产生剧毒、致癌的多溴二苯并二噁英（PBDD）和多溴代二苯并呋喃（PBDF）。大量的多溴二苯醚会影响人的大脑功能、破坏卵巢功能、降低男性生育能力。由于多溴二苯醚是高度稳定的化合物，因此溴化阻燃剂是永久性环境有机污染物之一，也是近半世纪来在人体内和环境中累积速度最快的化学物质。据专家分析，即使现在禁用多溴二苯醚，该化学物质仍会在环境中存在数十年。
2 六种有害成分的存在形式及其替代
铅主要存在于含铅焊料、CRT玻璃、灯泡、颜料、固体润滑剂、橡胶、铅酸电池、PVC热稳定剂等。其中线路板的焊锡是由63%的锡和37%的铅组成的共晶焊锡，这种焊锡的熔点是183 ℃。目前可以采用无铅焊接技术和工艺来取代常规的焊接工艺，由于焊接设备的不同，无铅焊锡的材料也不同。手工焊一般采用 Sn-Cu、Sn-Ag或Sn-Ag-Cu，浸焊和波峰焊可采用Sn-Cu，回流焊可采用Sn-Ag和Sn-Ag-Cu。
镉主要存在于开关、弹簧、连接器、外壳、PCB、保险丝、颜料和涂料、半导体光电感应器等。低压电器领域中镉的替代可用银氧化锡氧化铟(AgSnO2In2O3)来代替银氧化镉(AgCdO)。
汞主要存在于温控器、传感器、继电器、金属蚀刻剂、电池、防腐剂、消毒剂、粘结剂等。可以使用氢镍和锂离子等可充电电池来替代含汞的电池，使用不含汞的新型温控器和传感器等。
铬(六价)主要存在于金属防腐蚀涂层、颜料、防锈剂、防腐蚀剂、陶瓷釉等。可以采用碱性镀锌来替代镀铬，用Cr3+ 代替 Cr6+ 来减轻对环境的危害程度，或不使用电镀件。
多溴联苯和多溴二苯醚主要存在于阻燃剂，PCB、连接器、塑料外壳等。可以使用磷系阻燃剂代替溴系阻燃剂，或使用无机阻燃剂氢氧化镁、氢氧化铝等。
3 结 语
欧盟的电子电器设备回收指令（WEEE）及电子电器设备中限制使用有害物质指令（RoHS），在其内部争论了近10 a的时间才得以通过。这两个指令对保护环境和人类健康是一件好事，但在某些时候又成为欧盟一些成员国制造技术或环保贸易壁垒的一种手段，这对我国的相关电子电器生产企业形成了巨大的挑战，仅在2002年，我国出口到欧盟的家电金额就有20.5亿美元。因此，建议国内的企业参照国外跨国公司的做法，积极采取措施，限制或消除使用有害物质，提高产品的环保性能，提高产品在国际市场的竞争力。
参考文献
1 王景伟，徐金球.欧盟电子废弃物管理法介绍.中国环境管理，2003，22(4)：48～50
2 李长荣，唐建军，洪 新.废弃家电的环境危害及其黑色金属的再生资源化.环境污染与防治，2003，25(2)：109～111
3 陈张健.废旧电脑的处置现状及绿色电脑概念的普及.环境污染与防治，2003，25(3)：147～149
4 刘 育，夏北成.废旧家电的环境污染问题与对策.安全与环境学报，2003，3(1)：44～46
5 聂永丰.三废工程处理技术手册（固体废弃物卷）.北京：中国环境科学出版社，2000
6 赵由才.实用环境工程手册（固体废物污染控制与资源化）.北京：化工工业出版社，2002
责任编辑：闵 怀 （收到修改稿日期：2004-09-07）
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