专题

从环保角度探讨锂电池中钴酸锂对环境的友好性

作者: 文/陈朝阳 来源:《动力电池》杂志6月刊 时间:2020-07-13

[摘要]根据GB36600-20018《土壤环境标准 建设用地土壤污染风险管控标准》规定,土壤中钴含量限值为:第一类用地20mg/kg,第二类用地70mg/kg。世界土壤含钴量在2到40mg/kg,低于5mg/kg为贫钴土壤。事实上,包括人类在内的高等动物需要的B12维生素中,也含有钴元素,分子式C63H88CoN14O14P。含钴饲料是成熟的产品,用于鸡、猪、牛、牧草等补充营养。


作者简介:


陈朝阳,东莞新能源(ATL)EHS副总,清华大学硕士,国家应急管理部的锂离子电池安全生产专家,美国工业卫生协会AIHA中国顾问,广东环境保护工程职业学院学术带头人。致力于将安全技术广泛融合并应用于企业,营造锂电池无害化的EHS工作环境,极大地推动了产业经济发展,用实例向世人真正诠释何谓“安全创造价值”。  


摘要


根据GB36600-20018《土壤环境标准 建设用地土壤污染风险管控标准》规定,土壤中钴含量限值为:第一类用地20mg/kg,第二类用地70mg/kg。世界土壤含钴量在2到40mg/kg,低于5mg/kg为贫钴土壤。事实上,包括人类在内的高等动物需要的B12维生素中,也含有钴元素,分子式C63H88CoN14O14P。含钴饲料是成熟的产品,用于鸡、猪、牛、牧草等补充营养。


[关键词] 钴、钴含量、含钴饲料、环保


1. 土壤和特定工业废水含钴标准


GB36600-20018《土壤环境标准 建设用地土壤污染风险管控标准》中规定,第一类用地包括居民、医院学校、公园、社会福利设施用地;第二类用地包括工业用地、物流用地、商业用地、道路用地等;第一类用地土壤含有金属钴(CAS号码 7440-48-4)筛选值为20mg/kg, 管制值190mg/kg;第二类用地土壤含金属钴(CAS号码 7440-48-4)筛选值为70mg/kg, 管制值350mg/kg。


土壤标准筛选值级别即无土壤污染危害风险级别,超过筛选值低于管制值则有污染危害的可能性但是要进一步调研才能确定有无实际污染危害。


GB30484-2013《电池工业污染物排放标准》规定,从2016年1月1日起,锂离子电池工业废水的总钴含量不超过0.1mg/L,取样口在车间或者车间处理设施排放口处。目的是避免被其他水稀释浓度。GB30484标准的钴含量明显比GB15618严格了400~3000倍。


土壤中对钴含量有管制值要求


GB5749-2006 《生活饮用水卫生标准》没有规定总钴含量,规定了铁限值0.3mg/L,锰限值为0.1mg/L,铜和锌为1.0mg/L,镍0.02mg/L。GB2762-2017 《食品中污染物限量》规定限量标准为:油脂及其制品中镍为1.0mg/kg,铬为1.0mg/kg,没有规定钴的限值。


云南农业大学动物科学学院的席东梅在其论文《云南省主要反刍家畜饲养基地土壤钴含量分布及其影响因素》[1]中提到:广泛存在于岩石、土壤、水及动植物体中,是反刍家畜必需微量元素(即这些元素必须通过饲料或日粮提供)。钴通过参与造血过程、增强反刍动物瘤胃消化功能及参与构造维生素B12 特定结构等方面而发挥功能。


动物地方性消瘦病常发生在土壤和牧草含钴量低的地区。动物通过植物性食物摄取钴,而植物体中的钴主要来源于土壤,土壤缺钴导致的牧草钴缺乏是家畜钴缺乏的主要原因。植物吸收钴与土壤中全钴含量呈正相关,通过回归分析可由土壤中有效钴预测牧草钴的含量。


我国土壤的全钴含量变幅很大,含量范围从0.57mg·kg-1 到104mg·kg-1。但绝大部分土壤全钴在5~40 mg·kg-1,全国土壤钴含量算术均值12.8mg·kg-1,与世界绝大部分土壤全钴含量的范围2~40mg·kg-1相近。


Rosbrook 评述了土壤中微量元素与植物利用率的关系时土壤中含钴4(7)~40 mg·kg-1最为适宜,含钴低于4(7)mg·kg-1 对植物生长发育有明显抑制作用。世界粮农组织提出,土壤含钴量低于5mg·kg-1会导致植物缺钴。


2. 维生素B12需要钴元素


用百度查阅维生素B12,就能找到描叙: 维生素B12又叫钴胺素,是唯一含金属元素的维生素,因含钴而呈红色,又称红色维生素,是少数有色的维生素。自然界中的维生素B12都是微生物合成的,高等动植物不能制造维生素B12,B12的分子式为C63H88CoN14O14P。


维生素B12


维生素B12的主要生理功能是参与制造骨髓红细胞,防止恶性贫血,还能防止大脑神经受到破坏。在营养水平鉴定中,测试血清维生素B12浓度,正常值为100~300ug/L。B12维生素来源包括:食物类如动物肝脏、肾脏、牛肉、猪肉、鸡肉、鱼类、蛤类、蛋、牛奶、乳酪和乳制品、腐乳等;药物如B12维生素口服或者注射。


B12维生素日推荐量为0到1岁婴儿为0。5~1。5ug;1到10岁儿童为2。0~3。0ug;11到18青少年为3。0ug,孕妇和乳母为4。0ug,非孕妇非乳母的成年人为3。0ug。2014年全世界维生素B12的总产量约有50吨。大多数的产品被用于维生素B12制剂和动物饲料添加剂。


3。 高等动物需要钴元素


饲料添加剂也通常增加B12维生素,用来治疗贫血、帮助动物成长。一系列论文也提到了用含钴的饲料来增加鸡的产蛋量、猪的品质、梅花鹿的质量。


中国知网收录早期文献, 《微量元素对鸡蛋品质的影响》[2], 《产蛋鸡日粮中钴的水平》[3], 《母鸡日粮中钴的含量》[4],都提到用含钴饲料来提升产蛋质量的研究,认为用钴含量为4毫克/公斤的饲料有利于母鸡的产蛋率。  


《复方元素添加剂对生长期幼猪的促长效益试验》[6]提到,广西批准的“禽兽生长素”(桂兽药字46011号)含有钴、铁、锰等元素,用于饲料,明显提高了猪肉增重率。


四川农业大学的杨琢梧的论文《牛_羊饲料含钴量及其年变化研究》[8]测试了四川的牛、羊饲料如豆科植物、禾本科植物、葵花科植物、精料的含钴量平均值在0.3ppm,且随植物的生长时间有变化。


其另外一篇论文《土壤_植株中钴状况与进口牛_羊缺钴症的关系》[10]提到:四川省进口的奶牛、奶羊厌食消瘦,补钴后症状好转,患病治疗为每日增加15到150mg的硫酸钴。采样饲养地点的土壤,总钴含量在7到20ppm, 相对缺乏钴。 

  

在河南省临颖县畜牧兽医站的王爽的论文《羊缺钴怎么办》[9]提到: 土壤钴含量低于3毫克/千克,牧草钴含量低于0.07毫克/千克,可认为是钴缺乏。 钴缺乏地区,每只羊每月给于一次250毫克的钴,具有明显的预防效果。 缺钴生病治疗的羔羊,每周一次7毫克钴或者每月一次300毫克钴,口服氯化钴或硫酸钴。


高等动物需要钴元素


吉林省东丰县第三鹿场的曲殿芳论文《关于梅花鹿发生缺钴症的探讨和治疗》[11]提到,钴是形成B12维生素的元素,鹿体每100公斤需要钴0。2克,缺钴造成贫血和生长不良,治疗方法为内服或者注射氯化钴。


祁颖的论文《甲钴胺对青光眼视神经保护作用的临床研究》[12],提到用维生素B12 即甲钴胺治疗青光眼。陈兆和论文《微量元素对老年人健康的作用与危害》[13],人体必要15种微量元素有:锌、铁、铜、锰、碘、钴、镍、氟、硅等。锰的作用是抗氧化、抗衰老,适量的锰可以预防动脉硬化。测试头发中的钴含量可反映健康状态,含钴低则有动脉硬化、冠心病及高血压的风险。


4。 钴酸锂粉料环境友好性


内部试验测试钴酸锂室温下足够长时间,溶解率不超过0.5mg/L。上海化工研究院的测试报告编号:1913080030显示:依照GB5085.2-2007《危险废物鉴别标准 急性毒性初筛》,测试兔子经皮的急性毒性LD50值>2500mg/kg, 为无急性毒性。


上海化工研究院的测试报告编号:1913080026 显示:依照GB5085.5-2007 《危险废物鉴别标准 反应性鉴别》,测试:钴酸锂粉末不和水反应,没有释放燃气或自燃。


结合这两个信息,假定钴酸锂进入了土壤的地下水或者雨水,最大浓度为0.5mg/L,被某个重量为W1,身体含水率为W2的动物或植物吸收了,那么该动物或者植物含有的钴的重量W3=W1*W2*0.5mg/L = W1*W2* 0.5mg/kg;钴占该动物或植物的重量比例P= W3/W1 = W2*0.5 mg/kg≤0.5mg/kg(因为身体含水率≤100%)。


钴酸锂粉料对环境友好


此比例P占LD50≥2500mg/kg为0。5mg/kg÷2500 mg/kg=0。05%,即万分之五,依照欧美国家实施的标准,当浓度低于OEL(职业接触限值)的1%为可忽略风险,0。05%的话就是可忽略风险。该计算说明了从LD50值角度看,就算钴酸锂进入了地下水、地表水也是属于可忽略风险水平。


计算钴酸锂在水中的最大溶解度0。5mg/L,是世界棉农组织规定的5mg/kg的土壤缺钴标准的1/10,是处于缺钴的状态;也是 GB15618-2008《土壤环境标准》规定的农业用地40mg/kg的1/80,居民用地50mg/kg的1/100, 商业用地、工业用地的300mg/kg的1/600, 都在足够安全的范围,风险忽略的程度。


5。 过量的钴的危害可控

游全程的论文《钴的危害》[14]提到,医学上钴可以做解毒剂,治疗贫血的维生素B12的钴元素,钴是人体必须的微量元素。但是过量的钴会诱发心脏病,在加拿大的魁北克、比利时和美国发生过在啤酒酿造增加氯化钴稳定啤酒的泡沫而诱发心肌病的报道。


钴不会导致人类致癌,在开采钴的扎伊尔、加拿大等地,美国的流行病学也说明钴对人类不致癌。中国知网的另外一篇论文《钴胺素过多症和钴盐的危害》[15]也提到过多的B12维生素甲钴胺有类似的危害。


任何事物都是过犹不及,过量才致害。综合看钴及其化合物,适量就不会有害。土壤不少是贫钴土壤,需要补充钴元素,所以工业活动适当控制就能保持钴作为营养元素的益处,造福人类。


参考文献

[1] 席冬梅:云南省主要反刍家畜饲养基地土壤钴含量分布及其影响因素。

[2] 苏东顿:微量元素对鸡蛋品质的影响。

[3] 刘辛:产蛋鸡日粮中钴的水平。

[4] 成本翠:母鸡日粮中钴的含量。

[5] 于倩楠:微量元素在奶牛生产中的应用。

[6] 植华南:复方元素添加剂对生长期幼猪的促长效益试验。

[7] 封淑美:维生素B_12_在畜牧业上的应用。

[8] 杨琢梧:牛_羊饲料含钴量及其年变化研究。

[9] 王爽:羊缺钴怎么办。

[10] 杨琢梧:土壤_植株中钴状况与进口牛_羊缺钴症的关系。

[11] 曲殿芳:关于梅花鹿发生缺钴症的探讨和治疗。

[12] 祁颖:甲钴胺对青光眼视神经保护作用的临床研究。

[13] 陈兆和:微量元素对老年人健康的作用与危害。

[14] 游全程: 钴的危害。

[15] 钴胺素过多症和钴盐的危害。

 

 

转载请注明出处。

1。本站遵循行业规范,任何转载的稿件都会明确标注作者和来源;2。本站的原创文章,请转载时务必注明文章作者和来源,不尊重原创的行为我们将追究责任;3。作者投稿可能会经我们编辑修改或补充。

利新彩票开户注册投注 博冠彩票注册开户投注平台 博冠彩票注册开户投注平台 极速快3官网 龙头彩票投注 博冠彩票注册开户投注平台 上海时时乐 利新彩票开户注册投注 利新彩票开户注册投注 今晚六合开奖直播