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Chrom a，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