《Journal of Environmental Sciences》：Unveiling typical emerging contaminants in wastewater from printed circuit board industries in South China
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中国南方PCB产业中PFASs、PBDEs和OPEs的环境行为研究表明，OPEs浓度最高（7999.15 ng/L）但污水处理效率达99.6%，PFASs和PBDEs生态风险低。通过13家典型企业调查发现，铜基板加工（IT2）排放强度最大（2.15 kg/年），污染物迁移受生产流程和排放标准影响显著。研究揭示了产业规模与污染物排放的正相关关系（R2=0.87），为制定差异化的污染防控策略提供科学依据。
Jingru Zhang|Jieyi Diao|Fanqi Jing|Danying Chen|Lianhe Luo|Zhixin Zheng|Qianqian Yu|Ting Wei|Qiongping Sun|Xuan Yu|Lulu Zhang|Qiusen Huang|Tieyu Wang
广东省环境科学研究院新型污染物风险评估与控制实验室，中国广州510045
摘要
中国已逐渐成为全球印刷电路板产业的核心生产和消费国。本研究系统地调查了华南地区印刷电路板产业整个过程中三种关键功能性化学物质的环境行为，从生产源头入手。通过追踪产业中的环境介质，发现用作表面活性剂的全氟和多氟烷基物质（PFASs），以及用作阻燃剂的多溴联苯醚（PBDEs）和有机磷酸酯（OPEs）表现出独特的污染特征。废水中的PFASs、PBDEs和OPEs浓度分别为0.65-34.82 ng/L、N.D.-10^6.38 ng/L和75.27-7999.15 ng/L；污泥中的浓度分别为0.13-1.48 ng/g dw、N.D.-0.98 ng/g dw和31.95-519.40 ng/g dw。研究表明，尽管OPEs在总污染物中占比最高，但在废水处理过程中其去除效率较高且生态风险较低，只有三（2-氯乙基）磷酸盐的去除效果相对较弱。相比之下，2,2′,4,4′,5,5′-六溴联苯醚尽管浓度较低，却表现出显著的水生生态风险（最大风险商数高达20）。此外，本研究还揭示了不同类型产业、年生产能力与新兴污染物年排放量之间的内在联系。该研究不仅为各产业制定差异化的污染防治策略提供了科学依据，也对实现绿色制造和可持续发展具有重要意义。
引言
随着第五代移动通信技术、新能源汽车和物联网的快速发展，印刷电路板的大规模生产在推动产业发展的同时，也直接增加了工业污染物的排放，使得产业面临生产激增和环境风险加剧的双重挑战。作为电子信息产品的重要组成部分，印刷电路板在通信电子、消费电子、汽车电子、工业控制、医疗设备、航空航天和国防以及半导体封装等领域具有广泛的应用（Mumtaz等人，2024；Rosa和Terzi，2016）。这种广泛应用使得印刷电路板成为全氟和多氟烷基物质（PFASs，作为表面活性剂）、多溴联苯醚（PBDEs）和有机磷酸酯（OPEs，作为阻燃剂）的主要释放源（Sharma等人，2023）。以广东省为例，该省拥有全国前100家印刷电路板企业的40%（CPCA，2023），密集的工业活动导致这些新兴污染物通过废水和废气等途径进入环境。这种“产业扩张-污染物排放”的强相关性使得印刷电路板产业成为研究工业活动与新兴污染物环境行为的典型案例。
由于特定的工业应用方式，印刷电路板制造过程中使用的PFASs、PBDEs和OPEs具有显著的环境迁移特性。PFASs在环境中具有极强的持久性，由于其高表面活性、热稳定性和化学稳定性而难以生物降解（Diao等人，2022）。PBDEs和OPEs作为高效的阻燃剂，因其优异的热稳定性通常被用作添加剂，且不会与材料发生化学结合，因此容易在产品生命周期中通过挥发、磨损或渗滤等方式释放到环境中（Hoang等人，2022；Lan等人，2023）。一旦进入环境，这些化合物难以降解，并可能通过食物链生物累积和放大，对生态系统和人类健康构成潜在威胁（Ameur等人，2020；Zhang等人，2022）。
目前的研究主要集中在电子废物回收场地周围环境中PFASs、PBDEs、重金属、多氯联苯、氯苯和替代卤化阻燃剂的单一或复合污染分析上，特别关注回收过程中的污染特征（Baqar等人，2024；Han等人，2019；Li等人，2014；Owusu-Sekyere等人，2024；Wang等人，2011；Wu等人，2019）。然而，在印刷电路板生产过程中，对三种关键功能性化学品（即镀层和清洗过程中的核心表面活性剂PFASs、铜 clad板及阻焊层中常用的阻燃剂PBDEs和OPEs）的综合污染特征研究仍存在明显不足。本研究创新性地从印刷电路板产业的生产源头出发，系统地研究了这些具有重要工业应用价值的污染物的环境行为。
本研究选取了华南地区的13家印刷电路板企业，重点考察了这些企业综合废水处理设施进水、出水和污泥中的新兴污染物（ECs）浓度水平，旨在阐明印刷电路板产业中ECs的分布特征；按镀层工艺类型对研究企业进行分类，并估算了每种类型企业排放的ECs流量。这不仅定量了解了印刷电路板产业中ECs的排放情况，还对政府加强监管和制定针对性的ECs控制策略具有重要的科学价值；同时进行了潜在环境影响的评估，为环境保护政策的制定和实施提供了数据支持。
部分摘录
目标分析物和试剂
本研究关注三类目标分析物：PFASs、PBDEs和OPEs。所有三类目标污染物均采用内标法进行分析。具体分析物和内标的详细信息见附录A表S1。PFASs标准和内标购自Wellington Laboratories（加拿大圭尔夫）。六种PBDE液体标准来自Anpel（中国上海协东路）。
印刷电路板产业进水和出水中的ECs
图2全面展示了不同地区进水和出水中PFASs、PBDEs和OPEs的浓度分布。从三类物质的总体比例来看，印刷电路板产业废水中的ECs呈现明显的层次分布：OPEs占比最大，其次是PBDEs，PFASs占比最低。
结论
作为全球印刷电路板生产中心，华南地区印刷电路板制造过程中排放的废水和污泥中含有PFASs、PBDEs和OPEs。在这些污染物中，OPEs的浓度和排放量最高。铜镀层工艺在印刷电路板生产中占主导地位，IT2行业的排放量最大。生态风险评估显示，PFASs和OPEs对生态系统没有显著影响。
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
本研究得到了国家自然科学基金（42477410和42507500）、广东省自然科学基金（2024A1515011029和2023B1515120094）、广东省大学创新团队计划（2022KCXTD008）、汕头大学人才科学研究基金（NTF20001）以及广东省环境保护专项基金（2023-12）的支持。
