电子电气行业阻燃剂的危害、暴露及其限制管控与绿色化学品替代选择

每年有数以百万计的电气和电子设备，包括计算机、手机、家用电器和医疗设备等产品，因损坏而报废或因过时而丢弃，这些废弃设备被称为为电子垃圾（E-Waste）。

电子垃圾是世界上增长速度最快的固体废物。联合国的统计数据显示，2019年全球电子垃圾的产生量预估为5360万吨。然而，其中仅有17.4%得到了有效的回收和再利用^[1]。

电子垃圾

阻燃剂作为电子电气设备的重要原料之一，广泛应用于建筑业、电子电器设备、运输行业和家具等多个行业中，起到防火和抑制火灾蔓延等消防作用。

然而，随着越来越多的阻燃剂被列入斯德哥尔摩公约，人们逐渐意识到，阻燃剂并非仅存在于产品中，而是会随着使用和废弃进入人体和环境。而消防作用又要求阻燃剂的化学性能需足够稳定，这也意味着它们会在环境和食物链中存留很长时间，直到人体毒性和环境危害使人们意识到它们的存在。

阻燃剂的危害

目前国际上通常根据化学结构和性质对阻燃剂进行分组，常见有氯系、溴系、磷基、氮系和无机阻燃剂等。其中，部分阻燃剂因其具有高持久性、生物累积、生物放大和远距离迁移的特征，会造成生殖、发育、行为、神经、内分泌和免疫系统毒性甚至癌症。

阻燃剂	相关健康影响
PBDEs（多溴二苯醚）	儿童神经发育受损和生长缓慢。动物研究中发现了癌症和神经行为学改变;尽管美国环保署没有足够的数据来评估五溴二苯醚和四溴二苯醚制剂的致癌潜力，但十溴二苯醚被列为具有“致癌潜力的提示性证据”，这些研究将大鼠暴露于极大量的五溴二苯醚。
TBBPA（四溴双酚A）	内分泌毒性和致癌性。
HBCD（六溴环十二烷）	有限的证据表明该物质具有神经系统毒性。
TDCPP（氯化有机磷酸酯）	动物研究中发现了致癌性和内分泌毒性。
Firemaster 550（溴化阻燃剂和无卤阻燃剂的混合物）	在大鼠研究中，发现了内分泌毒性和对代谢的影响，可能产生肥胖和早发性青春期的风险。

表1. 部分已列入管制的常用阻燃剂及已被证实的健康影响

阻燃剂的暴露

阻燃剂多以物理混合的形式加入产品中，随着时间的推移会释放到空气中，继而附着在灰尘、食物和水中被吸入和吞食，最终直接进入人体。

值得注意的是，由于儿童特殊的手-口行为和较高呼吸频率，使得他们的暴露风险也相对更高。有调查发现，儿童体内循环的阻燃剂浓度高于成人，且在幼儿的排泄物中也发现了阻燃剂^[2][3]。在瑞典的一项为期25年的研究中发现，母乳中的多溴二苯醚浓度在25年间每5年就会翻一番^[4]。

在火灾发生期间，阻燃剂及其燃烧副产物会释放出来，成为有毒气体，对消防员的健康构成直接威胁。《芝加哥论坛报》曾报道，在当地的消防站中发现了几十年前就被限制在儿童衣物中使用的阻燃剂TDCPP（其多种代谢物被IARC确认致癌）。

此外，在处理包含阻燃剂的废弃产品时，燃烧、拆卸和回收等操作都会让工人面临比普通人更高的暴露风险。

法规监管与行业认证促进绿色替代

2021年年底和2022年年初，美国纽约州长分别签署了《环境保护法》第37条第10款修订法案 S4630 和 S7737，确定了对软垫家具、床垫和电子显示器外壳及支架中阻燃剂的限制管控。

近年来，包括美国在内的各个国家和地区都加强了对阻燃剂的监管。市场上曾常用的高关注阻燃剂陆续被纳入欧盟POPs清单、RoSH清单、SVHC清单和美国EPA及各州的管控清单，意味着这些物质已被确认对人类或环境具有高度危害，将被禁止或限制在供应链中使用。

TCO认证和EPEAT认证是目前电子电气行业最大的两个认证标准：

TCO认证规定了产品中只能使用TCO可接受物质清单中的阻燃剂，未列入清单的阻燃剂必须进行GreenScreen评估并获得2级及以上的危害评级。
EPEAT认证中要求产品中重量比超过0.1%的阻燃剂进行GreenScreen评估并获得2级及以上的危害评级。

近期，越来越多电子电气行业的原料生产商被上游要求出具包括GreenScreen评估报告在内的佐证，以证明其阻燃剂产品的安全性。这意味着，整个行业正在经历一场从被动限制到主动淘汰危险阻燃剂的转变。

在绿色可持续发展趋势下，产品的要求在慢慢转变，阻燃剂原料端也因此面临着诸多挑战：

各国禁限控清单一直在更新，我们无法预知下一个被纳入清单的物质是否会直接影响我们的贸易；
曾经大量应用的阻燃剂多被加入清单导致出口贸易频繁受阻；
投入巨大资金研发的性能优越的新型阻燃剂，几年后可能又因危害性被纳入禁限控清单
......

事实上，这些挑战并不止于阻燃剂行业，在当前绿色可持续趋势下，如何寻找绿色化学品、避免高危害化学品，是整个制造业正在面临的巨大考验。

过去，在化学品原料的选择中，我们往往只关注其性能，如高温稳定性等问题，而忽略了其危害性。

如今，我们需要在原料选择之初就使用一种方法，兼顾性能和危害，来帮助我们选择性能优良且危害性可控的绿色阻燃剂。

联合国UNEP发布的绿色可持续化学发展战略推荐了多种用于寻找替代化学品的工具，GreenScreen便是其中之一。

该方法的第一次公开应用便是用于评估电视外壳中的阻燃剂。当时欧盟计划限制电子产品中的十溴二苯醚（decaBDe），企业和政府需要一种方法从人类健康和环境安全的角度评估和寻找更安全的替代阻燃剂。

CPA于2007年向公众发布的报告中，首次公开了GreenScreen评估方法，并用该方法确定了多个比decaBDe更安全的替代品。如今GreenScreen评估方法已在多个国际组织、政府机构和行业认证中被广泛使用。

瑞欧科技作为亚洲首家、也是目前唯一一家获得官方授权的GreenScreen物质评估和产品认证分析机构，可提供适用于整条供应链的绿色化学品解决方案，为企业的绿色化学品筛选和可持续合规准入保驾护航。

谨慎选择替代产品

通常情况下，一旦某个阻燃剂被禁用，行业会迅速涌现出多个新兴阻燃剂作为替代。然而，选择这些替代化学品时须格外谨慎，以确保一种危险化学品不会被另一种危险化学品替代。

替代品的选择可能是一个非常复杂的过程。在决定更换物质之前，必须全面了解候选替代物质的成本、性能和危害，这需要化学家、毒理学家和配方师的共同努力，根据实际情况分配权重，才能找到最合适的替代品。

本文参考文献：

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.

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阻燃剂的暴露

法规监管与行业认证促进绿色替代

谨慎选择替代产品

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