1．持久性污染物的危害性

2001年5月22-23日來(lái)自100多個(gè)國(guó)家的環(huán)境部長(zhǎng)等高級(jí)官員（包括我國(guó)環(huán)境保護(hù)總局副局長(zhǎng)祝光耀）在斯德哥爾摩召開(kāi)的聯(lián)合國(guó)環(huán)境會(huì)議上，討
論通過(guò)并正式簽署了《關(guān)于持久性有機(jī)物污染的斯德哥爾摩公約》，決定在世界范圍內(nèi)禁用或嚴(yán)格限用12種有機(jī)污染物[1]。此公約已在2004年11月在全
世界，包括我國(guó)開(kāi)始生效和執(zhí)行。

這12種持久性污染物是：艾氏劑、氯丹、狄氏劑、異狄氏劑、七氯、滅蟻靈、毒殺芬、滴滴涕（DTT）、六氯合苯（六六六）、多氯聯(lián)苯、二惡英和呋
喃。所謂“持久性”，是指一些有機(jī)化合物一旦生成，便永久地在地球上，不會(huì)被自然或生物降解。例如，DTT和六六六被大量使用后，便進(jìn)入全球動(dòng)植物食物鏈
中，甚至在南極企鵝和人類(lèi)母乳中也出現(xiàn)了它們的蹤跡。它們能影響動(dòng)物的生殖系統(tǒng)，有些海鷗中毒后，生出軟殼蛋或在卵中夭折。艾氏劑、狄氏劑、二惡英和其它
一些化合物，被發(fā)現(xiàn)會(huì)損害動(dòng)物的免疫系統(tǒng)和具有致癌作用。尤其是二惡英和呋喃被成作“環(huán)境激素”，更確切地稱其為“外因性內(nèi)分泌干擾物質(zhì)”。由于環(huán)境激素
的無(wú)孔不入，美國(guó)密西西比河的鮭魚(yú)，有近1/3出現(xiàn)雌雄同體的現(xiàn)象。以至于魚(yú)的數(shù)量大幅度下降；南極的企鵝產(chǎn)下不少精卵。甚至在高級(jí)哺乳動(dòng)物，如猴子和人
竟也出現(xiàn)雌雄同體的現(xiàn)象。正因?yàn)槿绱?，有不少?dòng)物種群出現(xiàn)了“滅絕”危機(jī)，有可能從地球上永久消失。

科學(xué)家和醫(yī)務(wù)工作者發(fā)現(xiàn)，環(huán)境激素通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，會(huì)干擾生殖系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)的生長(zhǎng)發(fā)育和功能、擾亂人體激素的分泌。環(huán)境激素還會(huì)促使心腦血管疾病、糖尿病、高血壓和許多不明原因病癥的發(fā)病率上升。

在12種持久性有機(jī)物中，二惡英和呋喃與鑄造型砂中的濕型砂和樹(shù)脂砂密切關(guān)聯(lián)，并且可以說(shuō)是污染大戶。

我國(guó)是世界上生產(chǎn)糠醛和糠醇的第一大國(guó)，酚醛樹(shù)脂和呋喃樹(shù)脂的使用量以數(shù)十萬(wàn)噸計(jì)，對(duì)其造成的環(huán)境污染必須密切關(guān)注，應(yīng)該限量生產(chǎn)并逐步減少使用，嚴(yán)格監(jiān)督和防止其污染的問(wèn)題已提到議事日程。

2．濕型砂的環(huán)境污染

美國(guó)Southern 研究院[2] 用下表中12種型砂分別制成鑄型，澆鑄灰鑄鐵，澆鑄溫度1450℃。澆鑄后將抽氣罩罩在鑄型上收集鑄型排除的廢氣，用TenaxG.C吸附層和玻璃纖維層吸收后，增加的重量，即為散發(fā)微粒的總量。

TenaxG.C吸附層用環(huán)乙烷萃取，玻璃纖維用苯進(jìn)行萃取。用紫外分光光度計(jì)分析萃取物中含苯環(huán)化合物，再籍氣相色譜聯(lián)用分離并鑒別含苯環(huán)化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。測(cè)定結(jié)果如表所示。

表 含苯環(huán)化合物和苯并芘在鑄型中散發(fā)微粒的總重量

濕型砂中混有4%-6%高揮發(fā)性的煤粉，造成

嚴(yán)重的黑色污染，生產(chǎn)場(chǎng)地的衛(wèi)生條件污臟不堪，碳與水在高溫下發(fā)生反應(yīng)，類(lèi)似于水煤氣的生產(chǎn)：C+H20=CO+H2

CO嚴(yán)重超標(biāo)。煤粉在澆鑄鐵水的高溫作用下，無(wú)異于煤在敞開(kāi)體系下進(jìn)行干鎦，鎦出的煤焦油都逸入大氣中，除了NH3、H2S、PH3等有毒氣體外，單環(huán)的
有芳圣有苯、甲苯、二甲苯、苯粉、苯胺、呲啶等，多環(huán)芳圣有薈人笨…….直到強(qiáng)致癌的a笨并芘。但最兇惡的殺手是二惡英和呋喃所涓環(huán)境激素。另外濕型砂也
是可吸入性微粒的嚴(yán)重污染源。

從微?？偭俊⒈江h(huán)化合物和a笨并芘綜合來(lái)觀察，有機(jī)脂-水玻璃砂無(wú)疑是污染最輕的型砂，最有利于環(huán)境保護(hù)；而濕型砂則是污染最嚴(yán)重的型砂。

按照美國(guó)國(guó)家職業(yè)安全衛(wèi)生協(xié)會(huì)（NIOSH）標(biāo)準(zhǔn)，鑄造廠的CO必須烤制在50×10-6V/V以下，要求含苯化合物達(dá)到最低通用限度為0.2mg
/m3,a-笨并芘0.01mg/
m3。為了使CO的排放達(dá)標(biāo)，必須將澆鑄釋放的氣體用空氣稀釋30倍左右。而濕型砂在澆鑄時(shí)釋放的氣體中苯含量實(shí)測(cè)為4.9
mg/m3，超標(biāo)24.5倍，稀釋30倍后仍為0.6 mg/m3。a-笨并芘實(shí)測(cè)為56
mg/m3，超標(biāo)5600倍，稀釋30倍后仍為1.9mg/m3。仍超標(biāo)190倍。

據(jù)目前對(duì)煤燃燒過(guò)程的研究，a-笨并芘與二惡英的產(chǎn)生實(shí)是一對(duì)“孿生兄弟”。這在下一節(jié)中進(jìn)行介紹。

3．樹(shù)脂砂的環(huán)境污染

樹(shù)脂砂的環(huán)境污染似乎已被所有鑄造工作者認(rèn)識(shí)，因?yàn)樗跐茶T過(guò)程中有刺激氣體釋出，如SO3、SO2、P2O5、甲醛和苯酚等。

某機(jī)械制造廠，排風(fēng)機(jī)排除刺激性氣體，使廠旁綠化帶的花草樹(shù)木都枯萎落葉，于是便將鑄造車(chē)間遷至遠(yuǎn)郊，使污染源搬了個(gè)家。殊不知樹(shù)脂砂對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人體最嚴(yán)重的危害、并不在于刺激性的氣味，而是沒(méi)有氣味，甚至微帶芳香的二惡英和呋喃樹(shù)。

其實(shí)，將鑄造車(chē)間搬至郊外和農(nóng)村的危害性更甚于城市。因?yàn)槎河⒑瓦秽h落到農(nóng)田和湖泊中，進(jìn)入家畜和魚(yú)蝦的食物鏈，最后均進(jìn)入到人體中。而在城市中進(jìn)入食物鏈的機(jī)率和速度反而更低些。

關(guān)于二惡英在有機(jī)物燃燒過(guò)程中的生成機(jī)理。下述說(shuō)法已經(jīng)為大多數(shù)科學(xué)家所共識(shí)。

（一）有機(jī)物不完全燃燒原則。二惡英的大面積污染出現(xiàn)于比利時(shí)，有名的毒雞事件。原因處在焚燒垃圾，有機(jī)物必須超過(guò)1200℃才能燃燒完全。低于此
溫度尤其在400-800℃之間，有機(jī)物分子受熱分解，斷裂出許多碎片及其游離基。這些碎片的生成能力較低，容易生成。如苯游基、苯氧游基、丁二烯游基，
最終變成二惡英和呋喃。

（二）結(jié)構(gòu)相似原則

有機(jī)分子中不含有呋喃苯環(huán)和呋喃，不完全燃燒物有時(shí)也會(huì)有二惡英和呋喃釋出。而在煤粉、酚醛樹(shù)脂和呋喃樹(shù)脂的化學(xué)成分本來(lái)就富含苯環(huán)、苯酚和呋喃環(huán)，在不充分燃燒時(shí)受熱分解釋出a-笨并芘、二惡英和呋喃的機(jī)率就明顯增大。

4．水玻璃砂環(huán)境污染問(wèn)題的解決

水玻璃無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)毒。在混砂造型、硬化和澆鑄過(guò)程中都沒(méi)有刺激性或有毒氣體溢出。但過(guò)去水玻璃的加入量高達(dá)7%-8%，或者更多。潰散性太差，在清砂現(xiàn)場(chǎng)，風(fēng)鎬齊動(dòng)，硅塵飛揚(yáng)，造成硅塵污染。舊砂再生困難，大量被廢氣，造成環(huán)境的堿性污染。

提高水玻璃潰散性的首要措施，在于減少水玻璃的加入量。一方面要提高砂的質(zhì)量，另一方面要提高水玻璃的比粘結(jié)強(qiáng)度。其措施是對(duì)水玻璃進(jìn)行多重改性。

物理改造：水玻璃在貯放中會(huì)不斷老化，使他的粘結(jié)強(qiáng)度下降多達(dá)30%，是凝膠比值下降（1ml3水玻璃形成凝膠所需1MBL毫升數(shù)。）

（1）使用新鮮的水玻璃

（2）用超聲、磁場(chǎng)、電場(chǎng)、加熱等消除老化。

化學(xué)改性：

陽(yáng)離子改性 往鈉水玻璃中滲入K+、Li、NR+4等。

陰離子改性 往硅氧鏈中插入ACO+33、PO+35等陽(yáng)離子。

高分子改性 往水玻璃內(nèi)滲入聚丙烯環(huán)，聚STMA等粘結(jié)劑。

多元醇改性 滲入山梨醇、木糖醇、赤蘚糖醇或四醇等。

使水玻璃的比粘結(jié)強(qiáng)度提高50%-70%。

目前有機(jī)脂硬化水玻璃砂的水玻璃加入量已能降低到（2.0±0.2）%的水平，在這樣低的加入量下，潰散性差的問(wèn)題便自然而然解決了，基本上可以震動(dòng)落砂。

關(guān)于水玻璃舊砂再生問(wèn)題，若采用濕法在生，殘留NA2O的去除率雖然可達(dá)90%，但設(shè)備繁多，步驟繁多，濕砂要烘干，廢水要處理后才能排放。再生費(fèi)用幾乎
與新砂持平，難于被鑄造所接受。若采用干法再生，水玻璃舊砂經(jīng)用機(jī)械摩擦、撞擊或高頻振動(dòng)，殘留NA2O的去除率最多也不可能超過(guò)30%。此時(shí)動(dòng)力消耗，
機(jī)體磨損和砂粒粉碎都超出了能被接受的范圍。后來(lái)有人提出將舊砂瞬時(shí)加熱到300-350℃，將舊砂吸收的水分烘掉，還水玻璃粘結(jié)膜的脆性，然后進(jìn)行干法
再生，殘留NA2O去除率可達(dá)50%，一般可穩(wěn)定在40%。

若水玻璃加入量（2.0±0.2）%和殘留NA2O去除率40%相結(jié)合，使再生砂的殘留NA2O保持在0.26%以下，對(duì)于中小型鑄鋼件，再生砂已可使用
作為單一型砂。舊砂除自然損耗外，已能全額再生回用，不再有廢砂排放。噸鋼鑄件耗砂比降到1:1.這樣的生產(chǎn)線已成功地試運(yùn)轉(zhuǎn)一年多，目前正在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，
繼續(xù)提高的過(guò)程中?？磥?lái)，水玻璃砂有可能在三大型砂中，率先解決環(huán)境保護(hù)的問(wèn)題。

5．結(jié)束語(yǔ)

人們應(yīng)該認(rèn)識(shí)找，鑄造行業(yè)通過(guò)ISO14000和ISO18000《環(huán)境保護(hù)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安全和衛(wèi)生》，不僅僅是為了保護(hù)環(huán)境和員工安全的需要，而且也是商
業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的重要手段。當(dāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的鑄造業(yè)還未能解決環(huán)保問(wèn)題時(shí)，紛紛將鑄件生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到發(fā)展中國(guó)家和地區(qū)，實(shí)施“污染轉(zhuǎn)移”的策略。一旦發(fā)達(dá)國(guó)家解決了環(huán)
境保護(hù)問(wèn)題后，則會(huì)以產(chǎn)品未能通過(guò)ISO的一系列認(rèn)證而拒絕產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，即所謂的“綠色貿(mào)易壁壘”。在國(guó)際貿(mào)易自由化之際，工業(yè)化先進(jìn)的國(guó)家便以更加苛
刻的質(zhì)量、衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)條件來(lái)限制發(fā)展中國(guó)家以較廉價(jià)的勞動(dòng)力所生產(chǎn)的產(chǎn)品，利用科技作為營(yíng)銷(xiāo)中的壁壘。因此，我國(guó)鑄造工作者對(duì)于環(huán)境保護(hù)和職業(yè)安全問(wèn)
題的迫切性，應(yīng)有充分的認(rèn)識(shí)。

參考資料

[1] 佚名“聯(lián)合國(guó)對(duì)有機(jī)污染物說(shuō)不”【N】文匯報(bào) 2001-05-24

[2] Anon [J]AFS Internation metal 1979(2)14-15

[3] 朱純熙、何芝梅等“鑄造工作者應(yīng)重視二惡英和呋喃的環(huán)境污染問(wèn)題”〖J〗鑄造2002（3）502-504

[4] 朱純熙、何芝梅等“無(wú)廢砂排放的有機(jī)酯水玻璃砂工藝及舊砂再生設(shè)備” 〖J〗鑄造2004（8）623-625、628