综述:含六溴环十二烷的建筑和拆除废弃物的管理与处置技术进展:现状与未来展望

时间:2026年2月25日
来源:Journal of Environmental Chemical Engineering

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HBCD残留建筑垃圾的协同处置效率与二次污染风险研究,提出建立全国性建筑HBCD数据库及开发快速鉴别技术,强调焚烧协同处置虽能高效降解但可能生成多溴代二苯并二噁英等污染物,需结合生命周期评估优化处理策略。

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孙英杰|高晨琦|卢永超|严继贤|洪珊|朱润泽|边荣星|张庆健|王亚楠|李伟华
喀什大学土木工程学院,中国喀什844000

摘要

六溴环十二烷(HBCD)广泛应用于阻燃膨胀聚苯乙烯(XPS)和挤出聚苯乙烯(EPS)泡沫中,作为建筑行业的绝缘材料。建筑物寿命结束后,预计会产生大量含有HBCD的建筑与拆除(C&D)废弃物,这构成了一个尚未得到充分认识的持久性有机污染物问题。尽管填埋可以大规模处理含有HBCD的C&D废弃物,但它本身也会成为新的HBCD排放源。将含有HBCD的废弃物与城市固体废物(MSW)、工业废物、危险废物焚烧炉和水泥窑共同处理,可以达到超过99.99%的销毁效率(DE)。然而,这种处理方式可能会无意中促进多溴二苯并-p-二氧英、多氯二苯并-p-二氧英、混合多溴氯二苯并-p-二氧英和多溴二苯醚的形成,从而产生二次污染。新产生的污染物可能在水泥熟料和焚烧残渣的利用和处置过程中增加毒性风险。为了管理含有HBCD的C&D废弃物,应建立全国性的建筑物数据库,并开发快速识别和分类含有HBCD的EPS和XPS的技术。对于含有HBCD的C&D废弃物的处理,未来的研究应使用生命周期评估(LCA)方法,对热处理残渣及水泥窑共同处置产物进行综合风险评估。本综述为含HBCD的C&D废弃物的管理和处置提供了技术指导。

引言

自20世纪60年代以来,含有六溴环十二烷(HBCD)的溴化阻燃剂(BFRs),如挤出聚苯乙烯(XPS)和膨胀聚苯乙烯(EPS),因其优异的阻燃性能而被广泛用作建筑墙体绝缘材料[1]、[2]。作为一种添加剂阻燃剂,由于HBCD的半挥发性、持久性和长距离大气传输特性,它在自然环境中广泛存在,从而对人类健康构成潜在风险[3]、[4]、[5]。
中国是全球最大的HBCD生产国,累计产量约为30万吨[3]。超过90%的HBCD用于建筑行业的EPS和XPS绝缘材料[6]。EPS和XPS绝缘板在建筑行业中的使用寿命约为30-50年,之后会产生含有HBCD的建筑与拆除(C&D)废弃物,并进入城市固体废物(MSW)系统[7]。据估计,到2030年,欧洲的含HBCD的C&D废弃物将达到约15,600吨[8]。在中国,2030年至2060年间,被拆除的EPS和XPS绝缘板数量预计将超过100万吨[6]。
以往的研究主要集中在HBCD在不同环境介质中的分布[2]、[3]、[5]、[9]、[10],以及其潜在的毒性和环境风险[4]、[5]、[11]、[12]上。然而,对于含有HBCD的废弃物的管理、处置和处理,尤其是对其准确识别[13]、[14]、销毁效率(DE)、以及在传统固体废物处理方法中的行为机制[15]、[16],关注度仍然有限。为了填补这一空白,本综述系统总结了国内外在含有HBCD的废弃物管理、处理和处置技术方面的最新进展。特别关注了HBCD的销毁效率以及填埋、共同焚烧和在水泥窑中共同处置过程中潜在二次污染物的生成机制。本研究为HBCD废弃物的管理提供了新的见解,并提出了相应的处置策略。

HBCD的基本性质及其应用

HBCD(C12H18Br6)是一种白色固体,分子量为641.7克/摩尔。它是一种高溴化的环烷基阻燃剂,理论溴含量为74.71%,熔点范围为167至196℃。它微溶于水和包括甲醇、丙酮和酯类在内的有机溶剂,并具有良好的紫外线(UV)稳定性。工业生产的HBCD主要通过在1,5,9-环十二三烯上添加溴来合成,包含三种非对映异构体:α-HBCD、β-HBCD和γ-HBCD。

含HBCD的C&D废弃物的管理现状

在国际层面,《斯德哥尔摩公约》已将HBCD列为受控持久性有机污染物(POP),自2021年12月25日起,其生产、使用、进口和出口均被全面禁止[27]。《巴塞尔公约》将含有HBCD的废弃物归类为危险废物(Y48类),并严格限制其跨界转移。表1列出了不同国家和地区在管理含HBCD废弃物方面的最新法规和措施。

源头分离与处置

尽管中国和其他国家已逐步淘汰HBCD,但由于它仍被归类为受控物质,其释放仍会对环境产生深远影响。EPS和XPS作为最常用的建筑绝缘材料添加剂阻燃剂,已在全球范围内使用了30多年。据估计,中国现有的建筑物中含有超过2600万吨的EPS和230万吨的XPS[3]。随着这些建筑物的老化...

主要结论

随着全球范围内HBCD使用的逐步淘汰,含有HBCD的固体废物,尤其是EPS和XPS等建筑绝缘材料,在其使用寿命结束后将大量进入城市和工业固体废物系统,对环境安全和人类健康构成威胁。预计含HBCD的废弃物将大量产生,给固体废物的管理和处置带来新的挑战。本综述概述了...

作者贡献声明

高晨琦:撰写初稿、方法论设计、概念构思。卢永超:方法论设计、数据整理。朱润泽:撰写初稿、数据整理。边荣星:调查研究、资金筹集、概念构思。严继贤:调查研究。洪珊:调查研究。李伟华:调查研究。张庆健:调查研究。王亚楠:监督指导、调查研究。孙英杰:撰写、审稿编辑、资金筹集、概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金(项目编号52370139)、中国博士后科学基金(项目编号2022M711747)、山东省高等学校青年创新科技项目(项目编号2023KJ117)以及教育部工业流体节能与污染控制重点实验室开放基金(CK-2024-0032)的财政支持。

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