1、PDF外文：http:/ 9160字 译自： Environmental Science & Technology， 2013， 47， 7437-7445 电子废弃物拆解与管理的影响：稻粒中重金属随时间和空间的分布、迁移和健康潜在风险 摘要 ： 自 2005年起，考虑到环境和经济两方面的因素，中国在电子废弃物处理处置领域已经开始不断强化管理、集中拆解和采用先进循环回收技术等手段。在本研究中，为了研究砷、镉、铜、铅等元素随时空的变化，采集了电子废弃物拆解区 2006年至 2010年的水稻样本。这些样本中 As、 Cd、 Cu、 Pb含量的几何平均值
2、 分别为 111、 217、 4676、 237ng.g-1。在取样周期里，铅含量的水平表现出显著的下降趋势，另外三种元素含量则保持相对连续甚至上升的趋势。电子废弃物拆解区的稻粒样本中砷、镉、铜、铅浓度明显高于其他地区 (p < 0.05)，这表明电子垃圾拆解活动与升高的铅、铜、镉含量之间的密切下相关。通过电子废弃物拆解区大米消费对人类进行的风险评估表明：调查结果中超过 60%的 Cd的危险系数都超过 1。研究结果表明：严格贯彻电子废弃垃圾拆解控制措施对控制重金属向环境排放产生积极影响。然而，重金属的环境行为不同于单个元素的 地球化学特征。我们仍然需要更多的修复技术以减少对周围环境的重金
3、属污染。 1引言 近几十年来，随着经济和技术的快速发展，电力和电子设备废物（ e-waste）的数量正持续增长，相应的环境问题也造成了公众对电子废弃物处理处置的担忧 1-3。尽管巴塞尔公约对电子废弃物的跨境转移行为做出了严格地控制管理规定，大量的电子废弃物还是通过违法途径或“灰市”被输出到中国、印度和非洲一些国家 4。除此之外，近年来在中国生产出的本土电子废弃物数量也在持续增加 5。 电子设备包含大量可回收的化学成分，其中稀有金属最值得人 们关注。这是电子废弃物循环产业数量在近几十年迅速增长的主要原因之一，尤其在发展中国家。由于安装和操作的高成本，环境友好型
4、循环回收技术对发展中国家，尤其是小型车间作坊来说并不是最佳的选择 6。因此，发展中国家的很多地区采用原始的电子废弃物回收技术，这也导致了相当大量有害污染物的排放失去了控制，例如重金属和持久性有机污染物（ POPs） 7,8。 中国已经起草和颁布了法律法规来管理电子废弃物的违法处理，但是执法不严已经在近几十年造成了一些的地方环境污染加重。一些恶名昭著的电子废弃物拆解区坐落在中国，其中台州和 贵屿是最大的电子垃圾拆解区 9,10。在 台州、贵屿 电子废弃物拆解区周围的生物种 群和人类在内的，发现了高水 平 的重金属和持久性有机污染物 的残留 8,11-14。 其中 Deng,W.J等人
5、 15在电子废弃物回收区的总悬浮颗粒（ TSP）和细颗粒物（ PM2.5）中发现了 含量极高的镉（ Cd）、铜（ Cu）和铅 (Pb)。 Leung等人曾评估了电子废弃物循环再生据点和公共场所（如食品市场和学校操场）周围的地表浮土样本中重金属的浓度，结果发现这些地方已经被 电子废弃物循环再生活动所严重污染。此外，重金属能对电子废弃物循环回收 区的当地居民尤其是儿童造成某些危害。 Huo等人公布了该地区儿童体内血液中高水平的铅含量（最高 含量 高达 32.67g.dL-1），这也许 会 影响儿童的神经发育 14。 Wang等人表示电子废弃物循环区居民的毛发中 Pb和 Cd的含量明显高于 对照区
6、的数值 16。我们之前的研究 也发现， 2005年在台州电子废弃物循环回收区周围的水稻植株中发现了高水平的重金属含量，这增加 了水稻对Pb和 Cd生物富集，进而加大了 当地居民 摄入重金属的 危险 17。 原始的电子废弃物拆解过程所带来必然的环境问题已经理所当然的被利益相关者日益担忧 。自 2005年以来，中国中央政府和台州地方当权者都加强了他们的法律执行力度来控制和铲除不法的电子废弃物拆解活动。单是在台州路桥区，当局就已经关闭了超过 9500家小规模的电子垃圾拆解车间作坊，并建设了至少 4个大型集中的工业园区，在这里更多的环境友好型电子垃圾回收技术被应用。同时，台州的电子垃圾总回
7、收量从 2005年的 169万吨增加到了 2009年的 263万吨。我们已经在从前加强这一管理的执法力度之后报告过有机污染物的空间分布和随时间有所下降的趋势 18,19。而重金属是不可降解的，且通常比有机污染物更加不稳定， 这就因此而具有不同的扩散和迁移能力。无论如何，这些针对时间趋势和空间分配的措施对这一地区重金属产生的影响尚不清楚。 水稻是台州的主要农作物和主食，水稻中的重金属成分和这一地区的食品安全及人类健康密切相关。因此，我们挑选了稻米作为实验模型。这项研究的目标是调查在加强执行电子垃圾拆解法规、当地居民长期暴露在大米消费品中重金属带来的危险之后，稻米样品中重金属的时间的变
8、化趋势。此外，我们也研究了稻米样品中重金属在地区规模内的空间分布。据我们所知，这是针对电子垃圾拆解区中重金属的时间趋势、空间分布和长期危害评估的首次 研究。 2实验 2.1采样地描述和采样 图 1 取样活动地图（ a）非电子垃圾拆解区采样地的空间分布（ b）电子垃圾拆解区采样地的空间分布 我们的研究区域 峰江镇，坐落于中国浙江省东南部。这里的土壤类型是红壤，年平均降雨量和年平均温度分别是大约 1600mm和 17.2C。这里是台州最集中的电子垃圾 拆解 回 收区之一，早在 21世纪初期，很多以家庭为单位的电子垃圾加工作坊就普遍存在。
9、峰江镇于20世纪 80年代开始回收改造废弃的变压器和发电机。在 20世纪 90年代早期，大量 的电子废弃物包括 计算机、电缆、电视机、冰箱和其 他家用电器 广泛以进口渠道进入这个区域 。这里也是重要的农业区 ，其中 水稻是主要的农作物。本项研究的采样 区域 分为两部分。有共计 采集99个的水稻 谷粒 样品。第一部分 采集于 （ 79个样本， 2006年 5个， 2007年 19个， 2008年 24个，2009年 19个， 2010年 12个）是在峰江镇 2006年至 2010年收获期间，这部分 样品代表 执行更严格的法规 以后 ，重金属在水稻谷粒中的 时间变化 趋势。第二部分（ 20个样本）
10、收集用来考察重金属的空间分布和电子垃圾拆解活动对周围的非电子垃圾拆解区的潜在影响。该部分样本采集 于 2010年在峰江镇 电子垃圾拆解区周围的非电子垃圾拆解区，采样区域覆盖了方圆 50 km范围 （如图 1）。每个样本 包含 5个重复， 都至少 从每个村庄中 几个稻田中获得的子样本组成。这些样本经冷冻干燥后被分离成糙米，再用实验室去壳机去壳。经过 研究 讨论，考虑到实验的便捷性，我们把样品分成四组 ，分别标记为 ：来自电子垃圾回收区的稻米样本（ RE），来自非电子垃圾回收区的稻米样本（ RN），来自电子垃圾回收区的去壳稻米样本（ HE），来自非电子垃圾回收区的去壳稻米样本（ HN）。 &nbs
11、p;2.2化学分析 所有样本都被磨成纤细的粉末，保存在 4C环境下 ，然后 分析。 分析方法是 依据 我们之前的工作 17，只在此做简要描述。大约 0.2g的样本在聚四氯乙烯消化罐中被消化。其中加入2mL浓缩的 硝酸 （ 69%，分析级纯， Sigma-Aldric提供） 并预先消化 4h。然后，加入 1ml 30%的过氧化氢（北京化学 试剂 公司 提供 ），在如下条件下用微波消解装置（ CEM Mars-X 500，美国）消化：在 10 min内逐渐加热到 160C并保持恒温 30 min，再在 10 min内由 160C逐渐加热到 180C保持恒温 30 min。冷却后，用超纯
12、水将消化产物稀释至 40mL，待分析。用电感耦合等离子体质谱法（ ICP-MS， Agilent 7500ce， U.S.）分析这些样本的非金属砷（ As）和三种重金属 Cd、 Cu和 Pb的总浓度。所有的测定都用外标法， 平行测定 三份独立的 实验 结果，并遵循我们实验室先前制定的 质量保证 方法 16,17。 2.3质量保证和质量控制 表 1 电子垃圾拆解区和非电子垃圾拆解区的稻米及去壳稻米样本中重金属成分的含量 元素 地点 N 范围 中值 AMa(ASDb) GM(GSDc) As REd RNe 79
13、20 14-284 72-337 117 116 119(42) 137(67) 111(1.5) 126(1.5) Cd RE RN 79 20 2.9-5154 2.8-258 260 24 449(671) 58(67) 217(3.8) 30(3.4) Cu RE RN 79 20 280-8606 638-4341 4607 2619 4944(1381) 2560(742) 4676(1.5) 2425(1.5) Pb RE RN 79 20 25-482 103-161 237 115 250(72) 118(14) 237(1.5) 117(1.1) As HEf
14、HNg 79 20 92-539 116-635 267 159 274(89) 222(142) 259(1.4) 194(1.6) Cd HE HN 79 20 29-3137 15-142 285 36 473(566) 49(36) 283(2.8) 39(2.0) Cu HE HN 79 20 2541-176257 641-16371 7957 2273 10455(19203) 3393(3321) 8039(1.7) 2645(1.9) Pb HE HN 79 20 1069-34471 611-2815 3347 740 4013(3850) 914(483) 3430(1.6) 847(1.4) *a：算术平均值； b：算数标准差； c：几何标准差； d：电子垃圾拆解区稻米样本； e：非电子垃圾拆解区稻米样本； f：电子垃圾拆解区去壳稻米样本； g：非电子垃圾拆解区去壳稻米样本。
