电子废弃物资源再生产业集聚区镉（Cd）元素全过程代谢分析与环境影响机制研究

The environmental problem, especially heavy metal pollution has become one of the main bottlenecks restricting the development of E-waste recycling industry. This research mainly studies the element of cadmium (Cd) which causes most environmental pollution in the electronic waste recycling industrial cluster district. Observing the conversion process from its resource recycling system to environment medium interface and the regional combined environmental pollution that cadmium causes, using the substance flow analysis, pollution sources list analysis, principal component analysis, GIS spatial analysis and other methods, we will build a multi-scale element metabolism analysis and whole-process pollution control system, which is based on the ecological thinking of "source-path-sink". Besides we will apply and verify the method in 1-2 parks and related business cases. The contents include: 1) the research of regional "industrial - environment" composite system elements flow integration and pollution source spectrum analysis method; 2) research of the Cd element occurrence area industrial system identification and its conversation process to the environmental system interface; 3) regional environmental system typical Cd pollution source and the control strategy study of case industrial system. This study would induce and quantify the transformation rule of cadmium in the complex system of "industry - environment", and clarify the regional environmental system typical Cd pollution level in the industrial system from "pollution units - interface transmission - receptor environmental impact" of multi-scale process point of view, based on one or two parks and related enterprise case application, and formulate the corresponding strategy, industrial concentration area for electronic waste resource recycling process of the source of heavy metal pollution prevention and control to provide the theory and method.

电子废弃物资源再生过程中的环境污染问题已成为制约该产业发展的主要瓶颈之一，尤以重金属污染较为突出。本研究选择镉为研究对象，针对其在电子废弃物资源再生产业集聚区内工业和环境介质界面间的迁移转化过程及带来的环境问题，将元素流分析、污染源清单分析等方法结合，建立基于“源-流-汇”生态思想的多尺度全过程元素代谢分析和污染控制方法体系，并在1-2个园区案例中予以应用和验证。研究内容包括：1）“工业-环境”复合系统元素流集成及污染源谱分析方法研究；2)工业系统镉元素赋存识别及其与环境系统界面间迁移转化机制研究；3) 典型环境系统镉污染的工业系统溯源及控制策略研究。本研究从“污染产生单元-界面传输过程-受体环境影响”角度，归纳量化“工业-环境”复合系统镉元素迁移转化规律，明晰镉污染在工业系统层面的源谱信息及影响机制，为电子废弃物资源再生产业集聚区重金属环境污染的源头预防和过程控制提供理论和方法支撑。

电子废弃物资源再生过程中的环境污染问题已成为制约该产业发展的主要瓶颈之一，尤以重金属污染较为突出。本研究选择镉为研究对象，针对其在电子废弃物资源再生产业集聚区内工业和环境介质界面间的迁移转化过程及带来的环境问题，将元素流分析、污染源清单分析等方法结合，建立基于“源-流-汇”生态思想的多尺度全过程元素代谢分析和污染控制方法体系，并在湖北荆门电子废弃物资源化产业园区予以应用和验证。研究内容包括：1）“工业-环境”复合系统元素流集成及污染源谱分析方法研究；2)工业系统镉元素赋存识别及其与环境系统界面间迁移转化机制研究；3) 典型环境系统镉污染的工业系统溯源及控制策略研究。得出以下结论如下：.（1）应用社会-经济-自然复合生态系统（SENCE）理论拓展了物质存/流量分析（STAF）模型，改进的SENCE-STAF模型可对具有资源环境双重属性的元素，如汞、铅、镉等，在自然环境、经济生产和社会消费各个环节和过程的流动情况进行全面剖析。依托SENCE-STAF建立新的Cd元素流分析模型，对中国镉元素物质代谢及环境排放情况进行了整体分析，揭示了1990-2015年中国因人类活动造成的Cd存流量动态变化规律，发现在过去的25年中，中国社会经济系统中镉的总输入量增加了近6倍，向自然环境系统中的总排放量确增加了12倍以上，而这其中只有9%的镉被循环使用。.（2）应用SENCE-STAF模型对案例电子废弃物资源化园区镉元素代谢及环境影响进行研究。得出2019年园区四机一脑类电子废弃物处置总量约为100万台，其资源化过程Cd元素输入总通量约为5690g，且以废旧电路板资源化过程的镉元素输入为主，占比达到72.8％，其次是荧光粉，占比约21.1%；而在Cd元素的输出方面，产品输出Cd主要是通过再生塑料产品输出，占总输出量的4.1%，通过废线路板破碎、热解、熔炼等过程向大气排放输出的Cd为209.42g，占比3.7%，通过废塑料清洗和荧光粉酸浸等过程向水体排放输出的Cd为1127.89g，占比19.8%，通过废渣排放输出的Cd为236.1g，占比4.1%；其他剩余3886.3g的Cd则通过收尘后进行委外处置，占比68.3%。