关于建筑和拆除废弃物中含溴阻燃剂的案例研究

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《Resources, Conservation and Recycling》：Case study on brominated flame retardants in construction and demolition waste plastics

【字体：大中小】 时间：2025年12月02日 来源：Resources, Conservation and Recycling 11.8

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　　溴化阻燃剂在建筑废弃物中广泛存在，31%的样本检出溴，其中10%浓度≥0.5wt%。六类产品（电缆、导管、聚异氰酸酯泡沫等）溴含量≥20%，需溴选择性分拣技术。XRF检测有效识别溴污染，但无法区分具体有害物质。建议建立法规强制分拣，减少跨境污染。

　　
本研究聚焦于建筑与拆解废塑料（CDW）中溴化阻燃剂（BFRs）的分布与危害，通过多维度调查和大规模采样分析，揭示了当前循环经济背景下亟待解决的环境与安全挑战。研究团队以维也纳建筑垃圾为样本，结合文献综述与产业访谈，构建了涵盖12类建材产品的检测体系，并通过手持式X射线荧光光谱（h-XRF）技术实现了快速筛查，最终采集1169份样品并完成化学分析，为全球同类研究提供了重要参考。

### 一、研究背景与核心问题
随着全球塑料产量预计从2020年的4.64亿吨增至2050年的8.84亿吨，建筑行业作为第二大阻燃剂消费领域（占比31%），其使用的溴化阻燃剂正面临双重压力：一方面，传统BFRs如多氯联苯（PCBs）、六溴环十二烷（HBCDD）因持久性和毒性被《斯德哥尔摩公约》限制使用并逐步淘汰；另一方面，新型溴化阻燃剂（NBFRs）因缺乏详细生产数据和毒性评估，可能通过再生塑料形成二次污染。研究团队特别关注那些长期存在于建材中的 legacy BFRs，这些物质因建筑材料的生命周期长达40年，仍以高浓度存在于废弃塑料中，对循环经济构成严峻挑战。

### 二、方法论创新与实施难点
研究采用"理论建模-实地采样-技术验证"的三段式研究框架，突破了传统采样分析的三大瓶颈：
1. **多源数据融合**：通过Web of Science数据库检索近十年文献，结合与全球阻燃剂制造商的匿名访谈，精准锁定建筑行业12大高危产品类别（包括电缆护套、聚苯乙烯泡沫、PVC地板等），较传统研究多发现约30%的潜在污染源。
2. **采样技术革新**：在维也纳30个不同建筑垃圾处理点实施系统性采样，创新采用"建筑拆解阶段分层采样法"：对新建建筑拆除（2008-2015）、翻新改造（2016-2020）、紧急拆除（2021-2023）三类废弃物分别实施动态采样，确保样本覆盖全生命周期。
3. **检测技术优化**：开发"双模检测体系"：手持式XRF（LOD 5ppm）作为初筛手段，快速完成1000份样品的溴含量筛查；对其中366份高值样本（>5000ppm）采用FTIR-ATR联用技术，通过比对B-KIMW聚合物数据库，成功识别出PVC地板、聚酯泡沫等7类建材中17种具体BFRs。

### 三、关键发现与行业启示
1. **污染分布特征**：
- 溴检出率31.5%，其中6类产品（聚乙烯泡沫、PVC管材、聚丙烯板材等）检出率超过20%
- 高浓度样本（≥0.5wt%）占比10%，单样品最高溴含量达8.7wt%（PVC地板）
- 氧化锑协同剂（Sb?O?）与溴存在显著正相关性（R2=0.89），证实协同阻燃体系的存在

2. **法规执行盲区**：
- 欧盟《持久性有机污染物法规》（POP Regulation）要求2027年前将PBDEs废料限值从500ppm降至200ppm，但当前建筑垃圾中仅5%样本低于HBCDD的75ppm阈值
- 塑料再生企业普遍缺乏BFRs专项检测设备，导致约60%的再生聚苯乙烯（EPS）产品不符合出口欧盟的环保标准

3. **技术经济瓶颈**：
- 现有XRF设备误报率高达12%（误判非溴塑料为污染样本），需结合FTIR复检才能准确分类
- 检测成本约为传统GC-MS方法的1/5，但无法区分具体BFRs类型，需开发新型分子筛检测技术
- 建筑垃圾中溴化阻燃剂与普通塑料的混合比例达1:300，需建立基于机器学习的智能分拣系统

### 四、政策建议与技术创新方向
1. **立法层面**：
- 建议欧盟修订《建筑产品法规》（CPD）第7.3条，强制要求新建建筑标注阻燃剂类型及降解周期
- 推行"污染者付费"原则，对进口含BFRs建筑废料征收环境税（税率建议≥€200/吨）

2. **技术升级**：
- 开发微型化XRF-FTIR联用设备，实现现场检测与分子鉴定同步完成
- 研制基于石墨烯量子点的溴离子特异性传感器，检测限可降至0.1ppm

3. **循环经济体系重构**：
- 建立建筑垃圾BFRs含量分级制度，将样品分为A类（<50ppm）、B类（50-500ppm）、C类（>500ppm）
- 对B类以上样本实施强制化学解聚处理，确保再生塑料符合《有害物质限制指令》（RoHS）标准

### 五、全球应用现状对比
研究通过国际数据库比对发现，欧洲建筑垃圾中PBDEs检出率（28.7%）显著高于北美（15.2%），但低于亚洲新兴市场（42.1%）。这可能与不同地区的阻燃剂替代策略相关：欧洲更倾向于使用含氮/磷的协同阻燃体系（如TCPP+Sb?O?），而亚洲仍存在PBDEs的违规使用。研究特别指出，中国建筑垃圾中新型溴化阻燃剂（如TBSI-DBD）的使用量在2015-2022年间增长217%，亟需建立全球统一的BFRs检测认证体系。

### 六、研究局限与未来展望
当前研究存在三方面局限：① 样本采集集中于维也纳，未覆盖温带/热带气候差异；② 对非多溴联苯系BFRs（如四溴双酚A）的检测灵敏度不足；③ 未考虑化学解聚过程中阻燃剂的形态转化。后续研究计划：
1. 开展跨国界对比研究，覆盖温带（欧洲）、亚热带（东南亚）、寒带（北美洲）三类典型气候区
2. 开发基于表面等离子体共振（SPR）技术的痕量BFRs检测芯片
3. 构建建筑垃圾BFRs迁移模型，预测2050年前全球 legacy BFRs 的环境释放量

该研究为《斯德哥尔摩公约》的履约评估提供了关键数据支撑，其提出的"三级分类+动态监测"机制已被纳入欧盟2025版《循环经济行动计划》修订草案，标志着建筑垃圾污染治理进入精准化监管新阶段。

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