RoHS六种有害物质的危害及替代
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RoHS六种有害物质的危害及替代

RoHS六种有害物质的危害及替代 
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[3,4]。
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年,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年,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[5, 6]。
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[5, 6]。
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。
铬是一种具有银白色光泽的金属,无毒,化学性质很稳定,有延展性,含杂质时硬而脆。熔点1857C,沸点2672C,密度单晶为7.22克/厘米³,多晶为7.14克/厘米³;铬,原子序数24,原子量51.9961。铬的名称来自希腊文Chroma,意为颜色。因为这种元素以多种不同颜色的化合物存在,故被称为“多彩的元素”。在地壳中的含量为0.01%,居第17位。
铬是重要的战略物资之一,由于它具有质硬、耐磨、耐高温、抗腐蚀等特性,在冶金工业、耐火材料和化学工业中得到了广泛的应用。自然界不存在游离状态的铬,主要含铬矿石是铬铁矿。
不锈钢中便含有12%以上的铬。常见的铬化合物有六价的铬酐、重铬酸钾、重铬酸钠、铬酸钾、铬酸钠等;三价的三氧化二铬(铬绿、Cr2O3);二价的氧化亚铬。铬的化合物中以六价铬毒性最强,三价铬次之。
铬的污染主要由工业引起。铬的开采、冶炼、铬盐的制造、电镀、金属加工、制革、油漆、颜料、印染工业,都会有铬化合物排出