废旧电池:回收的困境
“一块手机电池污染的水量相当于三个标准游泳池”早已被用来宣传废旧电池回收,近十年来,它几乎成了环保宣传的月经帖,比如这里。然而,这句口号的真实性一直受到质疑,甚至被吐槽为“伪环保知识”。人们为什么会这么说呢?这篇长文,就来分析一下“废旧电池回收”运动背后的种种科学问题。
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电池分类知识
废旧电池回收工作已经推广实施了20年,影响到全国80%以上的人口,几乎所有的中小学、各类大专院校都参与其中。但是很多人还是把所有的电池混为一谈,这是不科学的。要了解废旧电池回收,分类是首先要学会的。
以下是我们日常生活中常见的电池类型:
锂电池,在电池表面可以找到化学元素锂的符号Li;
碱性电池又称碱性锌锰电池,在电池表面可能有其英文名称:,有的可能写为无汞碱性电池,是早期锌锰电池的升级版;
镍镉或镍氢电池在电池上会标明Ni-Cd或Ni-MH,前者含有大量重金属镉,而后者则不含镉,所以要仔细区分。
铅酸电池常见于电动车上,英文名为lead。
对环境影响最大的重金属有五种,分别是砷、铅、镉、铬和汞。在电池中,主要有三种,分别是铅酸电池中的铅、镍镉电池中的镉、碱性锌锰电池中作为添加剂的汞。而其他几种常见的电池,如锂电池、镍氢电池中,有毒重金属的含量几乎可以忽略不计。“一块废旧手机电池的污染强度是普通碱性电池的100倍,能严重污染6万升水,相当于3个标准游泳池。”这句话如果指的是最常见的手机电池、锂电池或镍氢电池,这种对污染的描述显然是无稽之谈。
废旧电池应回收利用吗?“能原谅别人就原谅别人”
三种含有重金属的电池各有特点。
铅酸电池很值钱,一个旧铅酸电池可以卖一百多块钱,很少被丢弃,最好回收利用。当然回收之后问题很大,这个先放一边。
镍镉电池的特点是,由于含有大量重金属镉,所以没有未来,在很多领域已经被锂电池或者镍氢电池所取代,并将逐渐被市场淘汰。
碱性锌锰电池的特点是危害小、数量大。锌锰电池中汞含量的降低是20多年来废旧电池回收运动最令人欣喜的成果。随着技术的发展,低汞甚至无汞的锌锰电池正成为市场主体,通过减少汞来降低其对环境的危害。我国颁布的《废旧电池污染防治技术政策》规定,从2005年1月1日起,停止生产汞含量大于0.0001%的碱性锌锰电池。
据中国化学与物理电源行业协会数据,2008年,我国生产锌锰电池270亿只、镍镉电池9.9亿只、镍氢电池12.9亿只、锂电池24.5亿只。
不回收废旧电池的第一个原因来自于生产和使用最多的碱性锌锰电池。
不回收废旧电池的理由之一是“能宽恕他人者,恕我直言”:作为电池市场主体的碱性锌锰电池,其汞含量已通过技术手段得到控制,不会对环境和人体健康造成重大影响;除镍镉电池和铅酸电池外,其他电池对环境影响较小,不需要回收,可作为一般固体废物处理。
废旧电池应回收利用吗?“人多力量大”
“一节电池能污染3个标准游泳池”其实就是指电池里的镍镉电池。我们来查一下,假设是一块重量24克的镍镉电池,其中47%是镉,也就是说总镉含量是11.3克。而我国地表水环境质量标准规定,二类水体镉含量不得超过5微克/升。简单计算一下,一节镍镉电池里的镉能污染100多升水,大约是1.2个标准游泳池(宽25米,长50米,深1.5米)的水量。也就是说,这种说法在这种情况下基本是正确的。镍镉电池在上世纪八九十年代曾广泛用于手机等小型设备,但现在手机里已经见不到镍镉电池的踪影了。相对于镍镉电池,镍氢电池或者锂电池使用起来更加方便,所以现在说一个手机电池会污染3个标准游泳池的水,是完全错误的。
那么为什么毒性那么大的镍镉电池却被允许使用,而且为什么没有出现因日常使用电池而导致镉中毒的案例呢?
原因有二:第一,镍镉电池中的镉被局限在包装内,很难泄漏到环境中;第二,泄漏到环境中的镉被土壤或水稀释,浓度没有达到会引起中毒的剂量。
2003年,《环境先驱报》刊登了这样一则故事:1939年11月9日,一名患有精神障碍的男子被送进日本神奈川县一家脑科医院,最终经治疗无效死亡。此后,与死者同村又陆续出现了15名症状相同的“疯子”,这引起了相关部门的重视。经调查发现,死者死前曾喝过一家商店周围三口水井的水,而其中一口水井周围5米范围内挖出了380个腐烂的废电池!原来,这家商店将顾客留下的废电池埋在后院,污染了周围的井水,才导致了这场惨剧。
虽然这个故事很惊险刺激,但遗憾的是,无论是日文还是英文,都没有关于它的官方记录。显然,这个故事不太可能是历史事实,而更有可能是一个谣言,一个文人编造的都市传说。
这个故事是否属实目前还不是问题。如果数百或数千块电池被埋在地下,是否会发生类似的事情?
在给出答案之前,我们先来了解一个概念——“环境容量”。
在环境科学中,面对世界上无数的物质,要区分好物质和坏物质并不容易。例如氮和磷是植物的好朋友,我们爱喝的可口可乐含有大量的磷,我们爱吃的鸡蛋和牛奶含有大量的氮。但由于人类的过度施用,湖泊出现了富营养化,导致大量水生动植物死亡。突然间,它们从人人都爱用的肥料变成了人人都握手言和的污染物。而造成这种情况的原因就是湖泊中的氮和磷的含量超过了环境容量。
环境容量就像一个气球,气球充气太多就会爆裂,这就叫超过环境容量,超过环境容量的东西就叫污染物。氮、磷的环境容量很大,很多时候不算污染物,但在富营养化的湖泊里,它们就是污染物。有些物质的环境容量很小,就是我们常说的毒性物质,比如重金属。重金属虽然被称为毒性物质,但是浓度低的时候,对我们的身体是没有危害的。大多数人不知道,重金属广泛存在于我们的生活环境中,土壤中自然含有多种重金属,这些重金属会通过植物或者空气进入我们的身体。这些“毒性物质”之所以不会让我们生病,就是因为数量太少,没有超过环境容量。
不管一种物质有多毒,它是否对环境质量产生影响,取决于它的数量是否超过了环境容量。