鉛蓄電池制造業(yè)重金屬排放對周邊環(huán)境的影響

朱麗娟 謝永一

1.河南省冶金研究所有限責(zé)任公司，中國·河南 鄭州 450053

2.天能集團（河南）能源科技有限公司，中國·河南 濮陽 457000

1 引言

中國電池制造業(yè)目前主要生產(chǎn)的無鉛酸含鎘蓄電池多數(shù)是采用無鉛極板外板內(nèi)化成技術(shù)生產(chǎn)工藝，采用內(nèi)板外化成工藝生產(chǎn)電池極板的國家企業(yè)只有約占5%左右，而企業(yè)采用內(nèi)板外化成工藝生產(chǎn)極板電池則更有利于企業(yè)提高其蓄電池使用性能、節(jié)能低碳減排、降低生產(chǎn)運營成本。由于傳統(tǒng)的無鉛含鎘外板內(nèi)化成生產(chǎn)電池在長期使用生產(chǎn)過程當(dāng)中由于失水次數(shù)較多，在池內(nèi)高溫高濕季節(jié)容易發(fā)生充鼓發(fā)熱變形，使用不當(dāng)和大量回收電池過程中容易破損電池產(chǎn)生的大量泄漏物也會對池內(nèi)環(huán)境資源造成嚴重污染[1]。

2 鉛蓄電池制造業(yè)對周邊土壤重金屬污染分析

2.1 污染現(xiàn)狀

鉛蓄電池的殼體生產(chǎn)工藝主要分為包括塑料鉛粉殼體制造、板柵殼體鑄造和鉛電極板化成等幾個過程，而在該過程中會產(chǎn)生一些含Pb、Cd 等重金屬的廢氣、廢水及固體廢棄物。由于中國鉛蓄電池制造業(yè)大部分為中小型企業(yè)，生產(chǎn)工藝、環(huán)保設(shè)施等較落后，近年來已引發(fā)多處血鉛超標(biāo)事件。為防止該行業(yè)排放的污染物造成嚴重的環(huán)境污染及再次引發(fā)重金屬污染安全事件，環(huán)保部門對該行業(yè)進行了整改，如要求不合格企業(yè)關(guān)閉或重建、健全相應(yīng)的法規(guī)及先進清潔技術(shù)的推廣等。目前，各企業(yè)均配備了相應(yīng)的污染防治技術(shù)，如一體化污水處理技術(shù)、濾膜除塵技術(shù)等，為從源頭降低污染物的產(chǎn)生量，各企業(yè)也在不斷提高生產(chǎn)技術(shù)，以保證原材料的最大利用率。

2.2 土壤重金屬污染

如土壤中重金屬元素含量過高會影響農(nóng)作物生長發(fā)育，并且會降低土壤的團聚程度。由于使用土壤中農(nóng)作物——作為食物而這是它從人類身體攝取大量重金屬的主要攝取途徑之一，土壤重金屬污染也對人體健康造成了風(fēng)險，如食入Hg 后會破壞人體的大腦或神經(jīng)等。由于這種重金屬在當(dāng)?shù)赝寥乐兄饕哂型临|(zhì)持久性、隱蔽性和土壤不可逆性等重要特點，一旦其在當(dāng)?shù)赝寥乐兄械暮窟^高，便可能會對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和社會人體健康發(fā)展造成很大的環(huán)境危害[2]。

污染評價與修復(fù)治理是當(dāng)前對土壤重金屬污染問題研究的兩大方向。對土壤重金屬污染評價的研究按重金屬遷移途徑主要分為兩方面，一是從排放源輸入到土壤是否造成土壤污染的評價，二是從土壤遷移到農(nóng)作物或通過農(nóng)作物輸入到人體后引起的風(fēng)險評價。

2.3 鉛蓄電池行業(yè)對土壤重金屬的影響

當(dāng)前關(guān)于土壤重金屬污染的研究大部分是以中到大尺度區(qū)域的污染場地為對象，小尺度上的研究主要集中在煤礦區(qū)、復(fù)合工業(yè)集聚區(qū)等污染場地，而單獨以鉛蓄電池廠或其集聚區(qū)為對泉的相關(guān)研究還存在不足，且中國的已有研究高于國外。環(huán)保部根據(jù)調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)各地近年發(fā)生的各類鉛電池污染突發(fā)事件半數(shù)由中國鉛蓄電池設(shè)備制造業(yè)污染造成，且該電池行業(yè)已被2016年國家計委列為土壤重金屬環(huán)境污染綜合防治的一個重點服務(wù)行業(yè)，而當(dāng)前對中國鉛酸鎘蓄電池制造行業(yè)的污染研究還大約一部分還是停留在該電池行業(yè)的整體發(fā)展歷程概述與生產(chǎn)技術(shù)水平提升和實際應(yīng)用發(fā)展前景等幾個方面，對中國鉛酸鎘蓄電池制造企業(yè)及其周邊地區(qū)土壤環(huán)境重金屬的污染研究也多數(shù)是集中在不同歷史時期污染較重的電池區(qū)域或者是生產(chǎn)工藝較落后的電池企業(yè)，較少出現(xiàn)有對經(jīng)過多次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)整治及生產(chǎn)技術(shù)水平提升后的電池企業(yè)及其污染集中區(qū)域及周邊企業(yè)土壤環(huán)境重金屬污染風(fēng)險環(huán)境是否得到改善的深入評估[3]。

3 鉛蓄電池制造業(yè)對周邊土壤重金屬污染風(fēng)險評價

3.1 評價標(biāo)準(zhǔn)的確定

土壤環(huán)境化學(xué)背景的數(shù)值指的是在土壤不受或很少不接受任何人類自然活動環(huán)境影響下的各種土壤環(huán)境化學(xué)物質(zhì)組成或土壤元素中的含量，由于其受地質(zhì)背景和成土作用等的綜合影響，在絕對意義上并不能完全準(zhǔn)確獲得。中國土地面積遼闊，土壤類型分布復(fù)雜，各地的土壤環(huán)境本底值并不一致，若采用大尺度的環(huán)境背景值評價局部地區(qū)的重金屬含量可能會對結(jié)果造成嚴重偏差。有研究表明，以全國區(qū)域性典型土壤環(huán)境影響背景測量值為主要參考測量標(biāo)準(zhǔn)，可以從總體上反映區(qū)域土壤重金屬含量特征，并能量化表層土壤重金屬的內(nèi)外源貢獻。然而在對耕地土壤環(huán)境污染質(zhì)量進行評價時，已知重點研究示范區(qū)內(nèi)耕地土壤中的重金屬礦物含量只要低于其他農(nóng)用地所對土壤環(huán)境污染影響風(fēng)險進行篩選的數(shù)值，便可不需要考慮其他建設(shè)性農(nóng)用地的土壤污染影響風(fēng)險。

3.2 污染與風(fēng)險評價

一般指數(shù)法因其便于操作的特點，目前在評價土壤重金屬污染程度上應(yīng)用最廣泛，通常被用來評價土壤重金屬的污染狀況，有部分研究者采用這種方法對中國東南部某城市的周邊農(nóng)業(yè)土壤進行了環(huán)境質(zhì)量評價，進而證明了該方法對土壤重金屬污染及生態(tài)評價的可靠性，為以后相關(guān)研究提供了一定的依據(jù)[4]。

4 鉛蓄電池制造業(yè)對周邊環(huán)境影響

鉛蓄電池在自然界中所存在的整個生命周期主要可以大致分為電池生產(chǎn)、使用、回收和再生可利用四個關(guān)鍵環(huán)節(jié)?，F(xiàn)在大多數(shù)家用鉛蓄電池基本上也都是嚴格安全密封和進行安裝維護的，其在安全使用生產(chǎn)過程中基本上不會對自然環(huán)境資源產(chǎn)生任何污染。因而，鉛蓄電池生產(chǎn)行業(yè)對自然環(huán)境的直接影響主要可以體現(xiàn)在電池生產(chǎn)、回收和資源再生和可利用三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

4.1 生產(chǎn)環(huán)節(jié)的環(huán)境影響

根據(jù)電池極板內(nèi)部化成生產(chǎn)方式的不同，鉛蓄電池生產(chǎn)工藝流程可以分為內(nèi)部化生產(chǎn)工藝和外部化生產(chǎn)工藝。外部的化生產(chǎn)工藝由于環(huán)境污染嚴重且生產(chǎn)能耗較高，就現(xiàn)在而言，國家已經(jīng)明令禁止中國鉛蓄電池制造業(yè)大量使用外部化成產(chǎn)工藝。而內(nèi)部化成產(chǎn)工藝同樣也有可能會給其帶來諸多新的環(huán)境污染，所以這是讓環(huán)境治理者頭疼的一件事兒[5]。

鉛蓄電池在生產(chǎn)運行過程極易長期產(chǎn)生濃濃鉛煙和大量鉛塵等環(huán)境污染，對環(huán)保水平和環(huán)保設(shè)備投資成本要求相對較高。中國絕大部分鉛蓄電池企業(yè)的環(huán)保設(shè)備維護投資一般不足百萬元，而基本的整套環(huán)保裝備設(shè)施維護投資則僅需幾百萬元，而一些小規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)根本難以真正保證環(huán)保保護設(shè)施齊全和正常生產(chǎn)運行。而對于中型以上的工業(yè)鉛蓄電池企業(yè)，環(huán)保保護設(shè)備投資占生產(chǎn)設(shè)備總環(huán)保投資的權(quán)重比例一般達到20%～30%，甚至更高。對于中型企業(yè)每年能生產(chǎn)1 萬千伏安時的鉛蓄電池，其環(huán)保保護設(shè)備投資成本一般高達3 到6 百萬元，這給中型企業(yè)后期生產(chǎn)管理帶來很大的環(huán)保成本管理壓力。

4.2 再生利用環(huán)節(jié)的環(huán)境影響

在對再生鉛蓄電池再生利用環(huán)節(jié)處理過程中，會直接產(chǎn)生大量工業(yè)廢氣、廢水和其他各類固體廢物等各類環(huán)境有害污染物。由于目前國際市場上普遍存在大量非法企業(yè)對鉛蓄電池進行再生利用處理，使得一些缺乏合法經(jīng)營資質(zhì)的非法企業(yè)，具有價格競爭性的價格優(yōu)勢，進行大批量的再生利用鉛蓄電池處理，并且由于諸多的小中型民營企業(yè)或者非法小作坊由于生產(chǎn)工藝簡單而且技術(shù)落后、能耗高且所用環(huán)境保護資源相對節(jié)約而且綜合利用率低，在各類企業(yè)進行回收利用處理過程中對其拆解和再處理方式往往過于技術(shù)采用簡單粗暴，缺乏各類企業(yè)生產(chǎn)必備環(huán)保環(huán)境污染治理處置器和技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，隨便隨意堆放丟棄、傾倒大量含鉛廢酸的企業(yè)違法經(jīng)營現(xiàn)象較為嚴重，從而造成大量環(huán)境污染[6]。

5 治理措施

5.1 健全完善的監(jiān)管手段和管理措施

生產(chǎn)力是企業(yè)實施綠色健康發(fā)展的內(nèi)在制度基礎(chǔ)條件和外在環(huán)境保障。企業(yè)要加快建立配套的現(xiàn)代化的生產(chǎn)檢測管理手段，用現(xiàn)代科技檢測手段同時實施聯(lián)動監(jiān)測、自動檢測和實時聯(lián)動監(jiān)測共同處理，同時它還要建立科學(xué)規(guī)范的監(jiān)測管理機制、預(yù)警監(jiān)測機制和健全監(jiān)管獎懲機制。要把政府管理與各部門”軟硬”有機結(jié)合，利用先進的管理技術(shù)手段和配套科學(xué)的激勵機制約束管理手段，來不斷提升企業(yè)環(huán)境監(jiān)管管理水平。

5.2 開展全生命周期環(huán)境管理

鉛蓄電池在其各個生命周期每一個的過程都會極有可能都會給環(huán)境保護帶來不利的影響。長興縣持續(xù)實施全國鉛蓄電池制造行業(yè)重點環(huán)境整治提升計劃實踐經(jīng)驗啟示我們，要盡快從根本上徹底解決中國鉛蓄電池生產(chǎn)行業(yè)對中國環(huán)境的嚴重污染，還有就需要在生產(chǎn)鉛蓄電池的全產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)上持續(xù)實施系統(tǒng)科學(xué)的各個生命周期的管理，避免工業(yè)危害在不同生命周期之間發(fā)生轉(zhuǎn)移。各級政府環(huán)境管理部門對各類工業(yè)產(chǎn)品的使用管理，要通過綜合全面深入考慮其在各生命階段對環(huán)境影響帶來的危害，實施科學(xué)全過程的工業(yè)環(huán)境危害管理，使其在各個生命周期中發(fā)生環(huán)境危害風(fēng)險最小化。

6 結(jié)語

鉛蓄電池制造業(yè)由于中國重金屬鎘和鉛的大量推廣使用而逐漸成為當(dāng)前中國重金屬鉛的污染綜合防治工作重點服務(wù)行業(yè)。因而，在中國鉛蓄電池制造業(yè)如何科學(xué)規(guī)范實施工業(yè)污染綜合治理和社會環(huán)境保護管理，探索一種科學(xué)有效地推進鉛蓄電池產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展與社會環(huán)境保護管理工作方式，對有效促進鉛蓄電池產(chǎn)業(yè)和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，是極其重要的。