危險廢物對生態(tài)環(huán)境的危害具有長期性和潛伏性，不當(dāng)?shù)奶幹貌粌H浪費(fèi)資源，而且污染土壤、大氣和水等自然環(huán)境，會造成難以恢復(fù)的損害。我國將危險廢物劃分為工業(yè)危險廢物、醫(yī)療廢物及社會源危險廢物，其中社會源危險廢物包括廢舊節(jié)能燈、溫度計、血壓計、藥品、鉛酸電池以及農(nóng)藥包裝物等。由于產(chǎn)生源頭復(fù)雜分散、種類繁多、個體產(chǎn)生數(shù)量小等原因被忽視，導(dǎo)致監(jiān)督管理不到位、回收處理市場混亂，不利于行業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)。 

       社會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(yùn)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，無疑是一類豐富的城市礦產(chǎn)。發(fā)達(dá)國家很早就高度重視社會源危險廢物的潛在價值，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(xiàn)了較高的回收再利用率。而國內(nèi)在這方面起步較晚，現(xiàn)有研究多集中在處置技術(shù)的研究和對處置現(xiàn)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)部門足夠的重視

       目前，多數(shù)城市尚未將其納入執(zhí)法監(jiān)管范圍內(nèi)，缺少相應(yīng)的法律法規(guī)和激勵機(jī)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廢舊節(jié)能燈和電池以舊換新的活動，但都是短期、偶爾性活動，尚未形成長期回收機(jī)制，多數(shù)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“無廢城市”理念落地和垃圾分類管理制度的建立。

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

       綜合考慮市場規(guī)模、環(huán)境危害和資源化價值等因素，該文以典型的社會源危險廢物廢舊鉛酸電池、廢舊節(jié)能燈以及廢舊電子產(chǎn)品和計算機(jī)中的線路板(以下簡稱線路板)進(jìn)行分析。

1、消費(fèi)量模型 

      1）數(shù)據(jù)來源  

      由于中國統(tǒng)計局并未公開鉛酸電池、節(jié)能燈和線路板的年消費(fèi)量,本文根據(jù)《中國輕工業(yè)年鑒》、《中國海關(guān)統(tǒng)計年鑒》以及相 關(guān)文獻(xiàn)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(shù)據(jù)計算名義消費(fèi)量Pij(不考慮庫存)，即: 

式中:i是原產(chǎn)品類型，分別表示鉛酸電池、節(jié)能燈和線路板，j是年份。

       2）灰色系統(tǒng)GM(1,1)模型  

       灰色預(yù)測方法對在一定范圍內(nèi)變化的、與時間序列有關(guān)的灰過程進(jìn)行預(yù)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)域有著廣闊的應(yīng)用前景。該文選擇灰色系統(tǒng) GM(1,1)模型進(jìn)行消費(fèi)量預(yù)測。對原始觀測進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后生成新的數(shù)列: 

式中:a，b均為待定系數(shù)，可用最小二乘法求得：

       該文利用距離較近的2008~2015年的數(shù)據(jù)預(yù)測我國2016~2025年鉛酸電池、節(jié)能燈和線路板的消費(fèi)量，根據(jù)公式(2)~(6)可以求得發(fā)展灰數(shù)a及內(nèi)生控制灰數(shù)b，代入白化模型后可得i類型產(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(yīng)用于機(jī)械、電子、電氣等產(chǎn)品的壽命模擬，并能夠在獲取有效數(shù)據(jù)的情況下提供較準(zhǔn)確的模式分析圖表。鉛酸電池、節(jié)能燈、線路板不可能同一時間報廢, 而是分布在一定的壽命期之間，且在報廢集中期達(dá)到高峰，其基本特征符合Weibull分布密度函數(shù)特點(diǎn),，因此該文研究采用雙參數(shù)Weibull分布表征產(chǎn)品的生命周期分布,即: 

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

       我國規(guī)定節(jié)能燈的標(biāo)準(zhǔn)壽命是6000h，實(shí)際平均使用壽命為8000h，按每天開燈8h左右計算，平均一 只節(jié)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(yīng)用在電力、郵電、交通等諸多領(lǐng)域, 其中電動自行車使用量最大。按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)其壽命 應(yīng)該是按照 70%標(biāo)準(zhǔn)容量的放電要達(dá)到350次，實(shí)際使用中甚至可超過600次，一次充電可行駛里程約100~150km，平均可使用 2a。

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

       2）報廢量模型  基于產(chǎn)品的消費(fèi)量和壽命分布密度函數(shù)，令t＝j(luò)-2006,設(shè)定在年份j,i 類型產(chǎn)品的報廢量 Qij函數(shù)為: 

3、潛在資源量模型 

       社會源危險廢物經(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(jié)合各類型潛在資源比例,設(shè)定i類型社會源危險廢物可產(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類型主要潛在資源量為: 

       結(jié)果分析           

1、消費(fèi)量預(yù)測 

      根據(jù)式(1)~(9),預(yù)測2016~2025年鉛酸電池、節(jié)能燈和線路板的消費(fèi)量并得出2006~2025年原產(chǎn)品消費(fèi)量趨勢曲線，如圖2所示。

      可以看出,2016~2025年鉛酸電池和線路板消費(fèi)量呈逐年快速增長的趨勢，將伴隨經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展逐漸成為人們生活中常見的“消費(fèi)品”；節(jié)能燈的消費(fèi)量呈下降趨勢，這與我國當(dāng)前LED燈的良好發(fā)展勢頭吻合，說明LED 照明產(chǎn)品在應(yīng)用上已逐漸成熟,并開始逐步擠占傳統(tǒng)照明市場的份額；根據(jù)測算，預(yù)計2025年鉛酸電池消費(fèi)量將超過4.97億 kW·h,線路板將超過1.39億m2, 是2015年的1~2倍；節(jié)能燈的消費(fèi)量將超過5.46億 支，整體仍處在較高的消費(fèi)水平。

2、報廢量預(yù)測 

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

3、潛在資源量預(yù)測 

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

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

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

        從環(huán)境保護(hù)角度，如果不能合理的處置社會源危險廢物，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、鎳等重金屬會隨著滲濾液進(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(wěn)定，可經(jīng)過消化道、呼吸道進(jìn)入人體。如果人體血液中的鉛含量超過100μg/dL，可能會對多個器官系統(tǒng)包括神經(jīng)、消化、腎臟等產(chǎn)生危害，甚至?xí)?dǎo)致人的死亡。一支節(jié)能燈中含有約5mg 的汞，一旦破碎，瞬時可使周圍空氣汞濃度超標(biāo)百倍，若滲入地下水就會污染大約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(gòu)成巨大挑戰(zhàn)。
       因此，如何合理管理社會源危險廢物，減少危險性物質(zhì)的排放，保護(hù)人類健康和環(huán)境免受其帶來的風(fēng)險成為亟需解決的問題。

      從資源再生利用角度看，社會源危險廢物具有高附加值，能帶來顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。鉛酸電池的再生率可高達(dá)96%，再生鉛的生產(chǎn)和原生鉛相比，可節(jié)省近40%的成本，若是再生鉛總量達(dá)到鉛總量的50%以上，我國鉛需求的理論年限可延長一倍左右；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(jié)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，能顯著提高抗彎強(qiáng)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；廢舊線路板中的金屬品位相當(dāng)于普通礦物中金屬品位的幾十倍甚至上百倍，是有待于開發(fā)的重要金屬資源，基板中的纖維強(qiáng)化熱固樹脂，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(fù)合材料可發(fā)揮其資源化價值，廣泛應(yīng)用在代木、 代鋼、代塑、代瓷制品等領(lǐng)域。由此可見，增強(qiáng)對社會源危險廢物的重視，對于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

主要結(jié)論      

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

      隨著原產(chǎn)品的持續(xù)消費(fèi)，報廢產(chǎn)品的處置問題日趨嚴(yán)重。預(yù)計2025年中國將產(chǎn)生廢舊鉛酸電池4.16 億kW·h，廢舊節(jié)能燈6.34億支，廢舊線路板1.09億m2。

      社會源危險廢物經(jīng)回收拆解后，可實(shí)現(xiàn)大量高價值資源的循環(huán)再利用。預(yù)計2025年中國典型社會源危險廢物將產(chǎn)生潛在資源總量為1247.31萬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t、汞19.01t、鎳2361.10t、銻262.45t 等；其它可回收資源:塑料96.16萬t、玻璃18.01萬t、熒光粉 4449.06t、陶瓷10.50萬t等。

      社會源危險廢物既是寶貴的”第二資源”,又具 有潛在危害性.增強(qiáng)對社會源危險廢物的重視,建立相應(yīng)治理機(jī)制,有助于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境共贏的 局面.    

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