電子電氣行業(yè)阻燃劑的危害、暴露及其限制管控與綠色化學(xué)品替代選擇
每年有數以百萬(wàn)計的電氣和電子設備，包括計算機、手機、家用電器和醫療設備等產(chǎn)品，因損壞而報廢或因過(guò)時(shí)而丟棄，這些廢棄設備被稱(chēng)為為電子垃圾（E-Waste）。
電子垃圾是世界上增長(cháng)速度最快的固體廢物。聯(lián)合國的統計數據顯示，2019年全球電子垃圾的產(chǎn)生量預估為5360萬(wàn)噸。然而，其中僅有17.4%得到了有效的回收和再利用[1]。
阻燃劑作為電子電氣設備的重要原料之一，廣泛應用于建筑業(yè)、電子電器設備、運輸行業(yè)和家具等多個(gè)行業(yè)中，起到防火和抑制火災蔓延等消防作用。
然而，隨著(zhù)越來(lái)越多的阻燃劑被列入斯德哥爾摩公約，人們逐漸意識到，阻燃劑并非僅存在于產(chǎn)品中，而是會(huì )隨著(zhù)使用和廢棄進(jìn)入人體和環(huán)境。而消防作用又要求阻燃劑的化學(xué)性能需足夠穩定，這也意味著(zhù)它們會(huì )在環(huán)境和食物鏈中存留很長(cháng)時(shí)間，直到人體毒性和環(huán)境危害使人們意識到它們的存在。
阻燃劑的危害
目前國際上通常根據化學(xué)結構和性質(zhì)對阻燃劑進(jìn)行分組，常見(jiàn)有氯系、溴系、磷基、氮系和無(wú)機阻燃劑等。其中，部分阻燃劑因其具有高持久性、生物累積、生物放大和遠距離遷移的特征，會(huì )造成生殖、發(fā)育、行為、神經(jīng)、內分泌和免疫系統毒性甚至癌癥。
阻燃劑 | 相關(guān)健康影響 |
PBDEs（多溴二苯醚） | 兒童神經(jīng)發(fā)育受損和生長(cháng)緩慢。動(dòng)物研究中發(fā)現了癌癥和神經(jīng)行為學(xué)改變;盡管美國環(huán)保署沒(méi)有足夠的數據來(lái)評估五溴二苯醚和四溴二苯醚制劑的致癌潛力，但十溴二苯醚被列為具有“致癌潛力的提示性證據”，這些研究將大鼠暴露于極大量的五溴二苯醚。 |
TBBPA（四溴雙酚A） | 內分泌毒性和致癌性。 |
HBCD（六溴環(huán)十二烷） | 有限的證據表明該物質(zhì)具有神經(jīng)系統毒性。 |
TDCPP（氯化有機磷酸酯） | 動(dòng)物研究中發(fā)現了致癌性和內分泌毒性。 |
Firemaster 550（溴化阻燃劑和無(wú)鹵阻燃劑的混合物） | 在大鼠研究中，發(fā)現了內分泌毒性和對代謝的影響，可能產(chǎn)生肥胖和早發(fā)性青春期的風(fēng)險。 |
表1. 部分已列入管制的常用阻燃劑及已被證實(shí)的健康影響
阻燃劑的暴露
阻燃劑多以物理混合的形式加入產(chǎn)品中，隨著(zhù)時(shí)間的推移會(huì )釋放到空氣中，繼而附著(zhù)在灰塵、食物和水中被吸入和吞食，最終直接進(jìn)入人體。
值得注意的是，由于兒童特殊的手-口行為和較高呼吸頻率，使得他們的暴露風(fēng)險也相對更高。有調查發(fā)現，兒童體內循環(huán)的阻燃劑濃度高于成人，且在幼兒的排泄物中也發(fā)現了阻燃劑[2][3]。在瑞典的一項為期25年的研究中發(fā)現，母乳中的多溴二苯醚濃度在25年間每5年就會(huì )翻一番[4]。
在火災發(fā)生期間，阻燃劑及其燃燒副產(chǎn)物會(huì )釋放出來(lái)，成為有毒氣體，對消防員的健康構成直接威脅?！吨ゼ痈缯搲瘓蟆吩鴪蟮?，在當地的消防站中發(fā)現了幾十年前就被限制在兒童衣物中使用的阻燃劑TDCPP（其多種代謝物被IARC確認致癌）。
此外，在處理包含阻燃劑的廢棄產(chǎn)品時(shí)，燃燒、拆卸和回收等操作都會(huì )讓工人面臨比普通人更高的暴露風(fēng)險。
法規監管與行業(yè)認證促進(jìn)綠色替代
2021年年底和2022年年初，美國紐約州長(cháng)分別簽署了《環(huán)境保護法》第37條第10款修訂法案 S4630 和 S7737，確定了對軟墊家具、床墊和電子顯示器外殼及支架中阻燃劑的限制管控。
近年來(lái)，包括美國在內的各個(gè)國家和地區都加強了對阻燃劑的監管。市場(chǎng)上曾常用的高關(guān)注阻燃劑陸續被納入歐盟POPs清單、RoSH清單、SVHC清單和美國EPA及各州的管控清單，意味著(zhù)這些物質(zhì)已被確認對人類(lèi)或環(huán)境具有高度危害，將被禁止或限制在供應鏈中使用。
TCO認證和EPEAT認證是目前電子電氣行業(yè)最大的兩個(gè)認證標準：
TCO認證規定了產(chǎn)品中只能使用TCO可接受物質(zhì)清單中的阻燃劑，未列入清單的阻燃劑必須進(jìn)行GreenScreen評估并獲得2級及以上的危害評級。
EPEAT認證中要求產(chǎn)品中重量比超過(guò)0.1%的阻燃劑進(jìn)行GreenScreen評估并獲得2級及以上的危害評級。
近期，越來(lái)越多電子電氣行業(yè)的原料生產(chǎn)商被上游要求出具包括GreenScreen評估報告在內的佐證，以證明其阻燃劑產(chǎn)品的安全性。這意味著(zhù)，整個(gè)行業(yè)正在經(jīng)歷一場(chǎng)從被動(dòng)限制到主動(dòng)淘汰危險阻燃劑的轉變。
在綠色可持續發(fā)展趨勢下，產(chǎn)品的要求在慢慢轉變，阻燃劑原料端也因此面臨著(zhù)諸多挑戰：
各國禁限控清單一直在更新，我們無(wú)法預知下一個(gè)被納入清單的物質(zhì)是否會(huì )直接影響我們的貿易；
曾經(jīng)大量應用的阻燃劑多被加入清單導致出口貿易頻繁受阻；
投入巨大資金研發(fā)的性能優(yōu)越的新型阻燃劑，幾年后可能又因危害性被納入禁限控清單
......
事實(shí)上，這些挑戰并不止于阻燃劑行業(yè)，在當前綠色可持續趨勢下，如何尋找綠色化學(xué)品、避免高危害化學(xué)品，是整個(gè)制造業(yè)正在面臨的巨大考驗。
過(guò)去，在化學(xué)品原料的選擇中，我們往往只關(guān)注其性能，如高溫穩定性等問(wèn)題，而忽略了其危害性。
如今，我們需要在原料選擇之初就使用一種方法，兼顧性能和危害，來(lái)幫助我們選擇性能優(yōu)良且危害性可控的綠色阻燃劑。
聯(lián)合國UNEP發(fā)布的綠色可持續化學(xué)發(fā)展戰略推薦了多種用于尋找替代化學(xué)品的工具，GreenScreen便是其中之一。
該方法的第一次公開(kāi)應用便是用于評估電視外殼中的阻燃劑。當時(shí)歐盟計劃限制電子產(chǎn)品中的十溴二苯醚（decaBDe），企業(yè)和政府需要一種方法從人類(lèi)健康和環(huán)境安全的角度評估和尋找更安全的替代阻燃劑。
CPA于2007年向公眾發(fā)布的報告中，首次公開(kāi)了GreenScreen評估方法，并用該方法確定了多個(gè)比decaBDe更安全的替代品。如今GreenScreen評估方法已在多個(gè)國際組織、政府機構和行業(yè)認證中被廣泛使用。
HQTS漢斯曼作為亞洲首家、也是目前唯一一家獲得官方授權的GreenScreen物質(zhì)評估和產(chǎn)品認證分析機構，可提供適用于整條供應鏈的綠色化學(xué)品解決方案，為企業(yè)的綠色化學(xué)品篩選和可持續合規準入保駕護航。
謹慎選擇替代產(chǎn)品
通常情況下，一旦某個(gè)阻燃劑被禁用，行業(yè)會(huì )迅速涌現出多個(gè)新興阻燃劑作為替代。然而，選擇這些替代化學(xué)品時(shí)須格外謹慎，以確保一種危險化學(xué)品不會(huì )被另一種危險化學(xué)品替代。
替代品的選擇可能是一個(gè)非常復雜的過(guò)程。在決定更換物質(zhì)之前，必須全面了解候選替代物質(zhì)的成本、性能和危害，這需要化學(xué)家、毒理學(xué)家和配方師的共同努力，根據實(shí)際情況分配權重，才能找到最合適的替代品。
本文參考文獻：
1. Forti V, Balde CP, Kuehr R, Bel G. The Global E-waste Monitor 2020: quantities, flows and the circular economy potential. Bonn, Geneva, Vienna: United Nations University, International Telecommunication Union, International Solid Waste Association; 2020 (https://ewastemonitor.info/)
2. Butt CM, Congleton J et al. Metabolites of organophosphate flame retardants and 2-ethylhexyl tetrabromobenzoate in urine from paired mothers and toddlers. Environmental Science and Technology. 2014 Sep 2;48(17):10432-8.
3. Ni K, Lu Y et al. A review of human exposure to polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) in China. International Journal of Hygiene and Environmental Health. 2013 Nov;216(6):607-23.
4. Sahlstrom L, Sellstrom U et al. Estimated intakes of brominated flame retardants via diet and dust compared to internal concentrations in a Swedish mother-toddler cohort. International Journal of Hygiene and Environmental Health. 2015;18(4):422-432; National Institute of Environmental Health Sciences. Flame retardants. National Institutes of Health. 2016. Viewed August 12, 2016.
：
聚氯乙烯（PVC）及其添加劑或將被歐盟禁止、限制使用！輸歐企業(yè)注意
PFAS限制提案的可行性到底有多大？歐盟執法論壇發(fā)布重磅解讀（附）
三氧化鉻等六價(jià)鉻物質(zhì)擬納入歐盟REACH限制清單，實(shí)施更有效監管！
關(guān)注“HQTS漢斯曼”
獲取更多全球化學(xué)品合規新資訊
