危險廢物對生態(tài)環(huán)境的危害具有長(cháng)期性和潛伏性，不當的處置不僅浪費資源，而且污染土壤、大氣和水等自然環(huán)境，會(huì )造成難以恢復的損害。我國將危險廢物劃分為工業(yè)危險廢物、醫療廢物及社會(huì )源危險廢物，其中社會(huì )源危險廢物包括廢舊節能燈、溫度計、血壓計、藥品、鉛酸電池以及農藥包裝物等。由于產(chǎn)生源頭復雜分散、種類(lèi)繁多、個(gè)體產(chǎn)生數量小等原因被忽視，導致監督管理不到位、回收處理市場(chǎng)混亂，不利于行業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護。 

       社會(huì )源危險廢物中不僅含有不可忽視的危險性物質(zhì)如汞、鉛等，還蘊存大量的稀有金屬、塑料和玻璃等再生資源，如能加以回收再利用，無(wú)疑是一類(lèi)豐富的城市礦產(chǎn)。發(fā)達國家很早就高度重視社會(huì )源危險廢物的潛在價(jià)值，研發(fā)了先進(jìn)的提純工藝和處置技術(shù)，并建立了相對完善的管理制度，實(shí)現了較高的回收再利用率。而國內在這方面起步較晚，現有研究多集中在處置技術(shù)的研究和對處置現狀、相關(guān)對策等方面的定性研究，少有定量分析，難以引起相關(guān)部門(mén)足夠的重視

       目前，多數城市尚未將其納入執法監管范圍內，缺少相應的法律法規和激勵機制，管理工作始終處于起步階段，如北京、上海、天津、蘇州等地雖曾先后舉辦過(guò)廢舊節能燈和電池以舊換新的活動(dòng)，但都是短期、偶爾性活動(dòng)，尚未形成長(cháng)期回收機制，多數市民仍將其混入普通垃圾處理，給環(huán)境安全埋下巨大隱患，也不利于“無(wú)廢城市”理念落地和垃圾分類(lèi)管理制度的建立。

      為了促進(jìn)社會(huì )的可持續發(fā)展，加強全社會(huì )對社會(huì )源危險廢物的認識，已經(jīng)刻不容緩。該文在界定社會(huì )源危險廢物概念和建立物質(zhì)代謝模型的基礎上，對2016~2025年的典型社會(huì )源危險廢物消費情況及報廢趨勢進(jìn)行預測和模擬，分析典型社會(huì )源危險廢物的資源潛力及再生利用價(jià)值，以期引起社會(huì )各界的重視并為當下社會(huì )源危險廢物的管理實(shí)踐提供參考。

       綜合考慮市場(chǎng)規模、環(huán)境危害和資源化價(jià)值等因素，該文以典型的社會(huì )源危險廢物廢舊鉛酸電池、廢舊節能燈以及廢舊電子產(chǎn)品和計算機中的線(xiàn)路板(以下簡(jiǎn)稱(chēng)線(xiàn)路板)進(jìn)行分析。

1、消費量模型 

      1）數據來(lái)源  

      由于中國統計局并未公開(kāi)鉛酸電池、節能燈和線(xiàn)路板的年消費量,本文根據《中國輕工業(yè)年鑒》、《中國海關(guān)統計年鑒》以及相 關(guān)文獻和產(chǎn)業(yè)信息中2006~2015年原產(chǎn)品的生產(chǎn)量Dij與進(jìn)口量Iij、出口量Eij的數據計算名義消費量Pij(不考慮庫存)，即: 

式中:i是原產(chǎn)品類(lèi)型，分別表示鉛酸電池、節能燈和線(xiàn)路板，j是年份。

       2）灰色系統GM(1,1)模型  

       灰色預測方法對在一定范圍內變化的、與時(shí)間序列有關(guān)的灰過(guò)程進(jìn)行預測，由于其分析方法對于信息不完整或不完全的實(shí)際情況具有良好的適用性，在科研領(lǐng)域有著(zhù)廣闊的應用前景。該文選擇灰色系統 GM(1,1)模型進(jìn)行消費量預測。對原始觀(guān)測進(jìn)行數據處理后生成新的數列: 

式中:a，b均為待定系數，可用最小二乘法求得：

       該文利用距離較近的2008~2015年的數據預測我國2016~2025年鉛酸電池、節能燈和線(xiàn)路板的消費量，根據公式(2)~(6)可以求得發(fā)展灰數a及內生控制灰數b，代入白化模型后可得i類(lèi)型產(chǎn)品的累加序列

2、報廢量模型

      1）壽命分布模型 Weibull分布被廣泛應用于機械、電子、電氣等產(chǎn)品的壽命模擬，并能夠在獲取有效數據的情況下提供較準確的模式分析圖表。鉛酸電池、節能燈、線(xiàn)路板不可能同一時(shí)間報廢, 而是分布在一定的壽命期之間，且在報廢集中期達到高峰，其基本特征符合Weibull分布密度函數特點(diǎn),，因此該文研究采用雙參數Weibull分布表征產(chǎn)品的生命周期分布,即: 

       式中:β為形狀參數(β>0),決定了Weibull 密度函數的形狀;η為尺寸參數(η>0),表征函數圖形峰值在橫軸中的對應位置。

       我國規定節能燈的標準壽命是6000h，實(shí)際平均使用壽命為8000h，按每天開(kāi)燈8h左右計算，平均一 只節能燈可使用 2.5a。

      鉛酸電池具有大容量、高功率等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應用在電力、郵電、交通等諸多領(lǐng)域, 其中電動(dòng)自行車(chē)使用量最大。按照行業(yè)標準其壽命 應該是按照 70%標準容量的放電要達到350次，實(shí)際使用中甚至可超過(guò)600次，一次充電可行駛里程約100~150km，平均可使用 2a。

       線(xiàn)路板作為電子元件主要應用在電子信息產(chǎn)業(yè),包括電視機、電腦、電冰箱、手機、移動(dòng)硬盤(pán)等。不同于鉛酸電池和節能燈,其壽命主要受電子電器產(chǎn)品的壽命影響，根據《家用和類(lèi)似用途電器的安全使用年限和再生利用通則》，設定常見(jiàn)家用電器的平均使用年限為5a。根據公式(10),可以分別計算出鉛酸電池、節能燈和線(xiàn)路板的壽命分布函數，由此進(jìn)一步計算出一定時(shí)間范圍內的報廢量和資源潛力。

       2）報廢量模型  基于產(chǎn)品的消費量和壽命分布密度函數，令t＝j(luò )-2006,設定在年份j,i 類(lèi)型產(chǎn)品的報廢量 Qij函數為: 

3、潛在資源量模型 

       社會(huì )源危險廢物經(jīng)回收拆解后,主要回收潛在資源如塑料、玻璃和銅、鐵、鋁、金、銀、鋅、鎳 等金屬以及鉛、汞、鎘等危險性物質(zhì)。結合各類(lèi)型潛在資源比例,設定i類(lèi)型社會(huì )源危險廢物可產(chǎn)生主要潛在資源K種,各自比例分別為Cki,則在j年份由某種典型危險廢物產(chǎn)生的K類(lèi)型主要潛在資源量為: 

       結果分析           

1、消費量預測 

      根據式(1)~(9),預測2016~2025年鉛酸電池、節能燈和線(xiàn)路板的消費量并得出2006~2025年原產(chǎn)品消費量趨勢曲線(xiàn)，如圖2所示。

      可以看出,2016~2025年鉛酸電池和線(xiàn)路板消費量呈逐年快速增長(cháng)的趨勢，將伴隨經(jīng)濟的快速發(fā)展逐漸成為人們生活中常見(jiàn)的“消費品”；節能燈的消費量呈下降趨勢，這與我國當前LED燈的良好發(fā)展勢頭吻合，說(shuō)明LED 照明產(chǎn)品在應用上已逐漸成熟,并開(kāi)始逐步擠占傳統照明市場(chǎng)的份額；根據測算，預計2025年鉛酸電池消費量將超過(guò)4.97億 kW·h,線(xiàn)路板將超過(guò)1.39億m2, 是2015年的1~2倍；節能燈的消費量將超過(guò)5.46億 支，整體仍處在較高的消費水平。

2、報廢量預測 

      根據式(10)~(11)，可得出2006~2015年典型社會(huì )源危險廢物的產(chǎn)生量趨勢曲線(xiàn),如圖 3 所示.

3、潛在資源量預測 

       參照常見(jiàn)原產(chǎn)品的平均重量,假定鉛酸電池、 節能燈和線(xiàn)路板的平均重量為28.5kg/kW·h、300g/ 支、4kg/m2,根據式(12)~(13)擬合預測，2006~2025年中國廢舊鉛酸電池、廢舊節能燈和廢舊線(xiàn)路板的K類(lèi)型資源產(chǎn)生量和潛在資源總量趨勢曲線(xiàn)如圖 4 所示. 

      根據測算，預計2025年中國3種典型社會(huì )源危險廢物產(chǎn)生的主要潛在資源總量達1247.31萬(wàn)t，其中廢舊鉛酸電池約為1184.56萬(wàn)t，包括電解液130.30萬(wàn)t、隔膜213.22萬(wàn)t、鉛膏473.82萬(wàn)t、板柵284.29萬(wàn)t、塑料 82.92萬(wàn)t，可共提取出鉛355.37萬(wàn)t;廢舊熒光燈可產(chǎn)生的潛在資源總量約為19.01萬(wàn)t，包括鋁2566.77t、鎢836.58t、熒光粉4449.06t、汞19.01t、玻璃18.01萬(wàn)t、樹(shù)脂1197.82t、鎳304.21t、 銅684.47t；廢舊線(xiàn)路板可產(chǎn)生潛在資源總量約為43.74萬(wàn)t，包括塑料13.12萬(wàn)t、銅11.73萬(wàn)t、金43.74t、銀1443.50t、鐵2.32萬(wàn)t、鋁2.06萬(wàn)t、鋅4330.49t、銻262.45t、鎳2056.89t、氯7611.16t、陶瓷 10.50萬(wàn)t、其他2.45萬(wàn)t 等。

       由此可見(jiàn)，社會(huì )源危險廢物具有巨大的資源潛力，亟需加強對此類(lèi)再生資源管理的重視。      

        從環(huán)境保護角度，如果不能合理的處置社會(huì )源危險廢物，將其混入生活垃圾進(jìn)行填埋或焚燒，其分解出的危險性物質(zhì)如汞、氯、鉛、鎳等重金屬會(huì )隨著(zhù)滲濾液進(jìn)入地下水而污染環(huán)境并損害人體健康。與其它固體廢棄物相比，社會(huì )源危險廢物造成的環(huán)境污染具有持久性、隱蔽性等特點(diǎn)。

       研究表明，鉛的性質(zhì)穩定，可經(jīng)過(guò)消化道、呼吸道進(jìn)入人體。如果人體血液中的鉛含量超過(guò)100μg/dL，可能會(huì )對多個(gè)器官系統包括神經(jīng)、消化、腎臟等產(chǎn)生危害，甚至會(huì )導致人的死亡。一支節能燈中含有約5mg 的汞，一旦破碎，瞬時(shí)可使周?chē)諝夤瘽舛瘸瑯税俦?，若滲入地下水就會(huì )污染大約180t水，所產(chǎn)生的甲基汞在水生食物鏈中高度生物累積，對公眾健康構成巨大挑戰。
       因此，如何合理管理社會(huì )源危險廢物，減少危險性物質(zhì)的排放，保護人類(lèi)健康和環(huán)境免受其帶來(lái)的風(fēng)險成為亟需解決的問(wèn)題。

      從資源再生利用角度看，社會(huì )源危險廢物具有高附加值，能帶來(lái)顯著(zhù)的經(jīng)濟和社會(huì )效益。鉛酸電池的再生率可高達96%，再生鉛的生產(chǎn)和原生鉛相比，可節省近40%的成本，若是再生鉛總量達到鉛總量的50%以上，我國鉛需求的理論年限可延長(cháng)一倍左右；廢舊熒光燈中的鋁、鎢、錫等是寶貴的二次資源，玻璃的回收不僅可以節約原材料如堿、硼砂、 紅丹等緊缺物質(zhì)，還可以作為廢料摻入粘土陶瓷，能顯著(zhù)提高抗彎強度，熒光粉中含有釔、銪、鈰、鋱、 鏑等稀土元素，有助于保持中國稀土資源的優(yōu)勢；廢舊線(xiàn)路板中的金屬品位相當于普通礦物中金屬品位的幾十倍甚至上百倍，是有待于開(kāi)發(fā)的重要金屬資源，基板中的纖維強化熱固樹(shù)脂，除了焚燒回收熱值,還可以作為粉末用于涂料、鋪路材料。

      近幾年的研究表明非金屬物料作為填充材料制備聚合物基復合材料可發(fā)揮其資源化價(jià)值，廣泛應用在代木、 代鋼、代塑、代瓷制品等領(lǐng)域。由此可見(jiàn)，增強對社會(huì )源危險廢物的重視，對于實(shí)現可持續發(fā)展具有重要意義。

主要結論      

       2016~2025年期間鉛酸電池和線(xiàn)路板的消費量都保持較快的增速，節能燈的消費量雖有下降，但仍具有不可忽視的資源潛力，預計2025年中國將消費鉛酸電池4.97億kW·h，節能燈5.46億支，線(xiàn)路板1.39 億m。

      隨著(zhù)原產(chǎn)品的持續消費，報廢產(chǎn)品的處置問(wèn)題日趨嚴重。預計2025年中國將產(chǎn)生廢舊鉛酸電池4.16 億kW·h，廢舊節能燈6.34億支，廢舊線(xiàn)路板1.09億m2。

      社會(huì )源危險廢物經(jīng)回收拆解后，可實(shí)現大量高價(jià)值資源的循環(huán)再利用。預計2025年中國典型社會(huì )源危險廢物將產(chǎn)生潛在資源總量為1247.31萬(wàn)t,包括貴金屬：金43.74t、銀1443.50t；具有環(huán)境危害性的重金屬:鉛355.37萬(wàn)t、汞19.01t、鎳2361.10t、銻262.45t 等；其它可回收資源:塑料96.16萬(wàn)t、玻璃18.01萬(wàn)t、熒光粉 4449.06t、陶瓷10.50萬(wàn)t等。

      社會(huì )源危險廢物既是寶貴的”第二資源”,又具 有潛在危害性.增強對社會(huì )源危險廢物的重視,建立相應治理機制,有助于實(shí)現經(jīng)濟、社會(huì )、環(huán)境共贏(yíng)的 局面.    

轉自《中國環(huán)境科學(xué) 》作者 劉光富  田婷婷  劉嫣然