六氟（fú）化硫（SF6）气体是目前发（fā）现的六种温室气体之一。在高（gāo）压（yā）电器制造行业使用（yòng）着大量的SF6气（qì）体（tǐ），由于使用、管理不当或没有按正确的方法对其进行回收（shōu）、再生处理，导致SF6气体及在高温电弧作用下产生（shēng）的（de）有毒分解物排放（fàng）到大气（qì）中，给人类赖以生（shēng）存的环境带来污染和破坏（huài），同时给电器设备的正常运行和人们 身体健康带来不利影响。
1、概述
       自（zì）1900年法国（guó）化学家摩森（H.Moissan）和李博(P.Lebeau)在实验室中（zhōng）将硫在氟气中燃烧以制备六氟化硫（SF6）气体以来，人们已从中收益非浅。因纯（chún）SF6气体的化学稳定性，早期用于（yú）进行人工气胸治疗肺结核空洞；同时因其优异的（de）绝缘和灭弧性能也倍（bèi）受人（rén）们的关注。从1940年作（zuò）为绝缘介质开始，迄今已被广泛地应用在电力设备中，如高压断路器、变压器、互感器、电容器、避雷（léi）器、接触（chù）器、熔断器、管道（dào）母等。随着SF6气体使用量（liàng）的增加，范（fàn）围的扩大，正确的使用和管理（lǐ）SF6气体，保护好（hǎo）我们赖以生存的环境及人身安全等问题被提到了重要（yào）的议事日程上来（lái）。
2、SF6气体的性（xìng）质
2.1 SF6气体的物理（lǐ）性质
       纯净的SF6气体是一种无色、无嗅、基本无毒、不可燃（rán）的卤素化合物。其相对密度在气态时为6.16g/cm3(20℃,0.1MPa时)，在液态时为1400g/cm3(20℃时)；在相（xiàng）同状态下约是空（kōng）气相对密度的5倍（bèi）。为便于运（yùn）输和（hé）贮存，SF6气体通常以液态形式存（cún）在于钢瓶中。
2.2 SF6气体的化学性质
       SF6气体的化学性质非（fēi）常（cháng）稳定，在空气中不燃烧，不助燃（rán），与水、强碱、氨、盐酸（suān）、硫酸等不反（fǎn）应；在低于150℃时，SF6气体呈化学惰性（xìng），极（jí）少熔于水，微熔（róng）于醇。对电器设备中常用的金属及其它（tā）有（yǒu）机材料不发生化学作用。然而，在大功率电弧、火花放电和电晕放电作用下（xià），SF6气体（tǐ）能分解和游离出多种产物，主要是SF4和SF2，以（yǐ）及少量的S2、F2、S、F等（děng）。
3 SF6气体的毒性来源
      从有关部门的试验及研究结果可知（zhī），SF6气体的毒性主要来自5个方面。
    （1）SF6产品不纯，出（chū）厂时含高毒（dú）性的低氟化硫、氟化氢等有毒气体。大家知道，目前
化工行业制造SF6气体的方法主要是采用单质硫磺与过量气态氟直接化合（hé）反应而成；即S+3F2→SF6+Q（放出（chū）热量）。在合（hé）成的粗品中含有多种杂质，其杂质的组成和（hé）含量因原材料的纯度、生产设备（bèi）的（de）材质、工艺条件等因素的影响而有很大差（chà）异，杂质（zhì）总含（hán）量可（kě）达5%。其组成有硫氟化合（hé）物，如：S2F2、SF2、SF4、S2F1O等；硫氟氧化合物如SOF2、SO2F2、SOF4、S2F10O等以及原料中带入的杂质如HF、OF2、CF4、N2、O2等（děng）。为了净化粗品中的杂质，合成后的SF6气体还需要经过水（shuǐ）洗、碱洗（xǐ）、热解（去除剧毒的十氟化物）、干燥、吸附、冷冻、蒸馏提纯（chún）等一系列净化处理过程才能得到纯度在99.8%以上的产（chǎn）品。然后再用压缩机加压，充入（rù）降温至-80℃左右的（de）钢瓶中，以（yǐ）液态形式存在。在使用时减压放出，呈气态冲入电气设（shè）备中。
除在上面的（de）合成（chéng）过程中产生（shēng）的杂质外，另外，在气体的充装过程中还可能混（hún）入少量的空气、水（shuǐ）分、和矿物油等杂（zá）质，这些杂（zá）质均带有或（huò）会产生一定的毒性物质（zhì）。因此，为保证SF6产品的纯度和质量，对出厂的SF6产品国际电工委员会（huì）（IEC）及（jí）许多国家均制定了质量标准，并要求生产厂家在供货时提供生物试验无毒证明书。
    （2）电器设（shè）备内的SF6气体在高温电（diàn）弧（hú）发生作用时而产生的某些有毒产物。
例如：SF6气体在电弧中的分解和与氧的反应：
2SF6 + O2 →2SOF2 + 8F（氟化（huà）亚硫酰）
2SF6 + O2 →2SOF4 + 4F（四氟化硫酰）
SF6 →SF4 + 2F（四氟化硫酰）
SF6 →S + 6F（硫（liú））
2SOF4 + O2 →2SO2F2 + 4F（氟化硫酰）
    （3）电器设备内的SF6气体分解物（wù）与其内的水分发生化（huà）学反应而生成某些有毒产物。
例如：SF6气体分解物（wù）与水的继发性反应：
SF4 + H2O →SOF2 + 2HF（氢氟酸）
SOF4 + H2O →SO2F2 + 2HF（氢氟（fú）酸（suān））
SOF2 + H2O　→ SO2 + 2HF（二氧化硫）
SO2F2 + 2H2O　→ H2SO4 + 2HF（硫酸）
    （4）电器（qì）设备内的SF6气体及（jí）分解物与电极（Cu－W合金）及金（jīn）属材料（AL、Cu）反应而生成某（mǒu）些有毒产物。
例如：SF6气体及分解（jiě）物与电极或其它材料反应：
3SF6 + W　→ WF6（气态）+ 3SF4
3F + AL →ALF3（固态粉末）
3SOF2 + AL2O3 →2ALF3（固态粉末）+ 3SO2
SF6 + Cu →CuF2(固态粉末) + SF6
4SF6 + W + Cu →2S2F2（气态）+3WF6（气态）+ CuF2（固态粉末）
     （5）电器设备内的SF6气体及分解物与绝缘材料反应而生成某些有（yǒu）毒产物。如与含有硅成分的环氧酚醛玻（bō）璃丝布板（棒、管（guǎn））等（děng）绝缘件；或以石英砂、玻璃作填料的环氧树（shù）脂浇注件、模压（yā）件以及瓷瓶、硅橡胶、硅（guī）脂等起化学作用，生成SiF4、Si（CH3）2F2等（děng）产物。
4 SF6气体的危害
       长期以来，由于对SF6气体的（de）使用、管（guǎn）理不善、而导致许多（duō）有（yǒu）毒的、具有腐蚀（shí）性的气体
和固体分解物被排放（fàng）到大气中，不但给（gěi）我们赖（lài）以生存的环（huán）境造成了难以挽救的污染和破坏，同时还危及电器设备的正常（cháng）运行和人（rén）们的身体健康。SF6气体的电弧（hú）分解（jiě）物及反应生成物的生理特性见（jiàn）下表：
SF6气体的电弧分解物及反应生成物的生理（lǐ）特性
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序号 化学成分 生理学特性
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      8 WF6 有刺激（jī）性。
1 S2F2 两只老鼠在10×1000μg/g的浓度中，15min内（nèi）均死（sǐ）亡，有刺激性。
2 SF4 在（zài）19μg/g的浓度中，4h内动（dòng）物的死亡率为50%；在10μg/g的浓度（dù）中停留（liú）1h，动物（wù）会出现呼吸（xī）困难的征兆。
3 S2F10 老鼠（shǔ）在0.1μg/g的浓度中停留1h未发现有中毒症状；在1μg/g的浓度中刺激肺部；在10μg/g的浓度中肺部发生（shēng）腐烂。
4 SOF2 有刺激性。
5 SO2 有刺激性（xìng）。
6 HF 有刺激性。
7 SiF4 有刺激性，从（cóng）食物中摄取后对呼吸有危险。
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4.1对人（rén）及动物的危害
       从医学的角度来讲，各种分解物气体及生成（chéng）物对人体的影响程（chéng）度不光取决于其毒性的
大小，还与吸入到人体内量（liàng）的大小和（hé）每个人的身体素质有关。作为客观地判断依据，日本将每一种动物物质的（de）允许浓度设定为五级。即：A——低致命浓度；B——半致命浓度（50%为死（sǐ）亡浓度）；C——短时间停留极限，通常为15min；D——出现毒性反应的低浓度；E——为每天8h，一周40h的正（zhèng）常劳动时间，大多数人在此浓（nóng）度下工作，均不会对健康有不良影响。
早在1979年，上海（hǎi）医学院（yuàn）和上海（hǎi）市化工局职业病防治研究所就（jiù）对长期从事或接触SF6气体的（de）人群进行了调查及（jí）动物试（shì）验。
在对生产和使（shǐ）用SF6气体的两家企（qǐ）业的工人进行职业流行病学调查中，对年龄、性别、劳动强度、专业工龄、是否吸烟等相近的工人，进行分组对（duì）照、比较，对工人们的健康情况未发（fā）现有明显的损害。但从统计的症状发生率来看，表现出乏力、记忆（yì）力差、咽痛、胸闷的人（rén）数较多。
在对动物（雌性大、小鼠）进行分组急性静式染毒试验、亚急性静式染毒试（shì）验中（zhōng），分别将白鼠放在不同浓度（dù）的SF6新（xīn）气体或（与电弧接触过的）开断气的气体分组箱里。其（qí）结果是急性静式染毒试验（yàn）未发现异常，而亚急性静式染毒试验则发现一只大鼠的肺毛细血管在电子（zǐ）显微镜下有轻度亚微（wēi）结构改变。是（shì）否就是（shì）由SF6气（qì）体（tǐ）引起的，因（yīn）试验的动（dòng）物数量有限（xiàn），还难以定论。
4.2对环境的危害
       近百年来，地球气候正经历一次以全球变暖（nuǎn）为主要特征的显著变化。这种全球性（xìng）的气候变暖是由自然的气候波动（dòng）和人类活动所（suǒ）增强的温室效应（yīng）共同引起的。减少温室气（qì）体排放、减缓气候（hòu）变化是《联合（hé）国气候变化公约》和《京都议定书》的主要目标，而我国在减少温室（shì）气体排放方面所面临（lín）的国际压力越来越大（dà）。
温室（shì）效应是指大气中的二氧化碳等气体能透过太阳短波辐射，使地（dì）球表面（miàn）升温。同时阻挡地球表面向宇宙空间发射长波辐射，从而使大气增温。由于二氧化碳等气体的这一作（zuò）用与“温室”的（de）作用类似，故称之为“温室效应”，二氧化碳（tàn）等气体被称为“温室气体”。目（mù）前，发现人类活动排（pái）放的温室气体有六种，它们是二氧化碳（tàn）、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳合物、全氟化碳、六氟化硫，这当中氟化物就有三种。其中CO2对温室效应影响大，占60%，而SF6气（qì）体的影响（xiǎng）仅占0.1%，但（dàn）SF6气体分子对温室效应具（jù）有潜在的危害，这是因为SF6气体一个分子对温室效应的影响为CO2分子的（de）25000倍，同时，排（pái）放在大气中的SF6气体寿命特长，约3400年。现今，每年（nián）排放到（dào）大（dà）气中的CO2气体约210亿，而每年排放到大气中的SF6气体相当于1.25亿t CO2气（qì）体。
现在全（quán）球每年生产（chǎn）的大约8500t SF6气体中，约有一半以上用于电（diàn）力工业。而在电力工业中，高压（yā）开关设备约占用气量的80%以上。其中（zhōng）中压（yā）开关的用气量约占1/10；主要是（shì）用在（zài）126～252kV的高压、330～800kV的超高压领域，特别是126kV～252kV～550kV的断路器（GCB）、SF6封闭组合电器（GIS）、充气柜（C-GIS）、SF6气（qì）体绝缘管道（dào）母线（GIL）中。因此，合理、正确的使（shǐ）用管理SF6气体，减少排放量已到了非整治不可的（de）地步。

5 SF6气体的使用现状及存在的问题
5.1环境（jìng）保护意识淡薄
       目（mù）前，尚有相当一部分人缺乏环境保护知识，对SF6气体的理化性能了（le）解不够，对其给环境（jìng）所造成的（de）危害认识不深，环境保护意识淡薄。在生产、使用SF6气（qì）体的环节中由于使用、管理不当（dāng）所造成（chéng）的泄（xiè）露及人为的排放相当严重。
5.2回收再利用或回（huí）收（shōu）处（chù）理的不（bú）好
       从（cóng）国内的SF6气体回收装置的生（shēng）产及需求数量上来看，每年约70台左右。而销售量大的还（hái）是简易的抽（chōu）真空、充气装置。究其原（yuán）因，一是由于SF6气体回收装置的（de）价格昂贵，每台在15～30万元人民币之间，而国外进口的价格更高，使其普及（jí）受到（dào）限制；二（èr）是除电器制造行业外，该装（zhuāng）置的利用率（lǜ）很低，一般只在设备安装（zhuāng）或（huò）检修时使用，闲置时间长。作为SF6气（qì）体使用量很大的高压电器制造行业的电力部门，其SF6气体回收（shōu）装置的使用和（hé）管理并不理想；尤其一（yī）些中、小企业根本没有配备SF6气体回收装（zhuāng）置。在（zài）电力行业，35kV以下变电（diàn）站（zhàn）几乎没有（yǒu）S6气（qì）体（tǐ）回收装置，有的地区是几（jǐ）个变电站共用一台（tái）。
       SF6气（qì）体（tǐ）的回（huí）收处理（lǐ）更差，废气几乎都（dōu）是一放（fàng）了之或经过简（jiǎn）单的过滤吸附（fù）而排放到大气中。因为，目前国内还没有一家生产的SF6气体回收装置可对SF6气体进行再（zài）生处（chù）理。SF6气体回收装置的功能均是对电器设备进行（háng）抽真空，将（jiāng）设备内的SF6气体回收至气腔压（yā）力为负133Pa，同时将废气压缩到储气罐中，储气罐的容量大为500kg。而这些回收的“废气”一般用（yòng）于电器设备中零部（bù）件检漏，很少有送回生产（chǎn）厂家对其进行再生处理的。
5.3管理制度不到位
      对SF6气体的使用（yòng）、管理没有（yǒu）建立完整的规章制度。SF6产品的装配厂房、检修（xiū）间及检修现场等工作场所均没有健全的（de）通风设施和监控设备。对长期接触或（huò）短期接触SF6气体的人员在劳（láo）动（dòng）保护（hù）方面欠考（kǎo）虑且没纳入安全生（shēng）产的管理程序。

6预防措（cuò）施
       由于SF6气体分解产生的这（zhè）些有毒（dú）气体和粉末（mò）对人及动物上呼吸道（dào）有强烈的刺激和腐蚀（shí）作用；并对（duì）环境造成（chéng）污染和破坏，产生（shēng）“温室效应”。因此，为尽量减（jiǎn）少危（wēi）害，将（jiāng）其所带来的不利影响降到小程（chéng）度。我（wǒ）们可采取以下行之有效的措施（shī）加以控制和防范。
6.1规定空（kōng）气中（zhōng）SF6气体及（jí）其毒性分解物的允许含量
       对空气中SF6气体（tǐ）及其毒性分解产物的允许含量各国（guó）均作了相应规定，其中美国的标准（zhǔn）要（yào）求见下表。
       根据动物性试验（yàn）和现场调查的结果，并参照美国政府工业卫生医师会议（ACGIH）的建议，生产车间空气中SF6的浓度阈限值为600mg/m3；短期接触阈限值为750 mg/m3；前苏联批准的生产车间空气中SF6的高浓度为5000 mg/m3，因此，建议国（guó）内生产、使（shǐ）用（yòng）SF6气体的车间空气中SF6的高浓度不超过6000 mg/m3。
我国在GB/T8905-1996《六氟化硫电气设备中气体管（guǎn）理和（hé）检验导则》中（zhōng）等效采用了IEC480：1974《电气设备中六氟（fú）化硫气体导则》和IEC376：1971《新六氟化硫气体的规范和验（yàn）收（shōu）》。并明确（què）规定，操作间空气中SF6气（qì）体浓（nóng）度极限值为：
空（kōng）气中SF6气（qì）体的允许浓度不大于1000μL/L（6g/m3）或空气中氧含量应大于18%；短期接（jiē）触，空气中（zhōng）SF6气体的允许浓度不大于1250μL/L（7.5g/m3）
空气中SF6气体及其毒性分（fèn）解产物
的允许含量（美国标准）
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序号 毒性气体及固体名称 允许含量
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1 SF6 1000μg/g
2 SF4 0.1μg/g
3 SOF4 2.5 mg/m3
4 SOF2 2.5 mg/m3
5 SO2 2μg/g
6 SO2F2 5μg/g
7 S2F10 0.025μg/g
8 S2F10O 0.5μg/g
9 SiF4 2.5 mg/m3
10 HF 3μg/g
11 CF4 2.5 mg/m3
12 CS2 10μg/g
13 ALF3 2.5 mg/m3
14 CuF2 2.5 mg/m3
15 Si（CH3）2F2 1 mg/m3
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6.2减少和控制（zhì）SF6气体中的水分含量
      对充以SF6气体作为绝（jué）缘或灭弧的电气设备，为（wéi）减少和（hé）控制（zhì）其内部的水分含量，在产品装配（pèi）前，除要将零（líng）部件放在相应的烘干间内进行烘干（gàn）处理外，同时还要（yào）求在其内部装设吸附剂。常用的吸附剂（jì）有活性氧化铝和分（fèn）子筛两种，由于它们的吸附性不同，可将两种吸附剂混（hún）合使用，吸（xī）附剂应放置在气流通道或容器的上方，用量为SF6气体总重量的10%左右。正确的使用吸附剂，不但可（kě）吸收SF6气体中（zhōng）的水分及SF6气体分解物，减少SF6气体中的水分含量及分解（jiě）物的产生与（yǔ）排放。还能提高（gāo）电器设备的绝缘性能和开断性能（néng）。
因此，我国标准GB/T8905-1996规定了（le）在20℃时SF6电器设备（bèi）水分含（hán）量的允许（xǔ）值（zhí），见下表。
SF6电器设备中水分含量的允许值
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隔 室 有电弧分解物的隔室 无电弧分解（jiě）物的隔室
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产品运行允许（xǔ）值 ≤300μL/L 100≤μL/L
产品交（jiāo）接验收值 ≤150μL/L 500≤μL/L
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6.3 加强SF6气体及分解物（wù）的回收和处理
以SF6气体作为绝（jué）缘（yuán）和灭弧的电器设备（bèi），在下列四种情况下必须对（duì）其内的SF6气体及分解物进行回收或中和处理。
（1）在新产品开（kāi）发时，做（zuò）过绝缘试验和开断试验的（de）试品；
（2）检修进（jìn）行过的电器设备；
（3）处理发生故障的电器设备；
（4）淘汰、更换掉的电（diàn）器设备。
在对SF6气体及分（fèn）解物（wù）进行回收或中（zhōng）和处（chù）理时，要（yào）严格（gé）按如下步骤（zhòu）进行：
①在打开设备前，必须（xū）先回收气（qì）体，并抽（chōu）真空；
②对设备内部进行彻底通风；
③工（gōng）作人员应带放毒（dú）面具和橡（xiàng）皮（pí）手套；
④将金属氟化物粉尘集中起来，装入塑料袋并深埋。对电器设备内的吸附剂和回收装置
吸（xī）附罐中吸（xī）附剂，按CB/T8905-1996《六氟化硫电气设备中气体管（guǎn）理和检验导则》的规（guī）定“由生产分解气体的设备中更换下来的吸附剂不要再生（shēng）”由此我们可按下（xià）列方法进行处理（lǐ）：
（a）按20ml/g的比例将吸附剂放入当浓度为IN的氢氧化钠溶液中，搅（jiǎo）拌浸泡（pào）24h，
将吸附剂内部可溶（róng）于水和可（kě）水解、碱解的SF6气体分解物转移到氢氧化钠溶液中。
（b）对浸泡过吸附剂（jì）的（de）氢氧化钠溶液要用当量浓度为0.1N的（de）硫酸进行中和，在溶液
呈中性时，方可排放。
（c）对排放后剩余吸附（fù）剂及固体物质（zhì）经水洗后（hòu）可作为普通垃圾处理或深埋掉。
6.4提高（gāo）产品设计水平（píng），降低泄露率
在产（chǎn）品设计上采用新技术、新工艺，提高制造水平，力争将年漏气率由1%降到0.5%以下，主要从如下三点入手。
    （1）应尽量不用SF6气体或减少SF6气体的使用量，通过改变产品结构，减少充气隔（gé）
室（shì）或空间，开发空气绝缘、固体绝缘的电器设备，如环氧树脂绝缘的（干式）变压器、电压互感器、电流互感气、真空断（duàn）路器，空气断路器（qì），负荷开关；将断路器的（de）灭弧（hú）室充以SF6气体，绝缘拉杆部分采（cǎi）用空气绝缘；将罐式断路器改为瓷柱式等。
    （2）在保证产品电气性（xìng）能的前提下，尽量降低充气压力。这样不但有利于密封（fēng），还可（kě）
能减少漏气点。
    （3）在产品的密封结构及材料上下功夫，采（cǎi）用新材（cái）料、新工艺、减少SF6气（qì）体的泄露（lù）。
如（rú）电器设备动力输入处的直动（dòng）密封或转动密封采用波（bō）纹管结构，靠波纹管的蠕变来提（tí）供直动所需的行程或转动所需的（de）转角。
6.5采用其它代替气体或混合气体
      目前，还未发现一种完全代替纯SF6气体的单一替代气（qì）体，从环保方面考虑，唯一有可能的替代气体是纯N2气体；但要使纯N2气体的绝缘强度与纯（chún）SF6气体的绝缘强度等同，须将纯N2气体的压力（lì）提高到纯SF6气体的3-4倍。因此，从（cóng）安全角度考（kǎo）虑，电器设备的（de）容器刚度（dù）、强度及（jí）其使用有待提高。
鉴于使用纯N2气体的难以操作（zuò）性，国（guó）内（nèi）外的研究人员将目标转向N2/SF6混合气体，在纯N2气体中混入一定百分比（bǐ）的纯SF6气体后，发现（xiàn）可显著得提高绝缘（yuán）强度，并接近于纯SF6气体的绝缘性能。关于使用N2/SF6混合气体来替代SF6气体的研究很多，虽然可（kě）减（jiǎn）少纯SF6气体的使用量，但其应用范围受到限制，如在GCB（断路（lù）器）和（hé）GIS（封闭组合（hé）电器）中使用的绝缘介（jiè）质，不但要（yào）求有绝缘性能，还要（yào）求有灭弧性（xìng）能，而N2/SF6混合气体要（yào）想获（huò）得与原有设备（bèi）同等的性能是极其困（kùn）难的，要想直（zhí）接使用是不可能的。如西门子公司为解决高寒地区（-40℃）断路器的使用问题，将（jiāng）N2/SF6混（hún）合气体的（de）压力（lì）提高（gāo）到0.75MPa（表压），同时也对灭弧室进行了修改。在GIL（管道母线）中 由于除故障（zhàng）时以外，均无电弧产生，且对绝缘气体没有灭弧要求，使采用N2/SF6混合（hé）气体成为（wéi）可能性，在这方面法国、德（dé）国已做（zuò）了尝试（shì）。但由于N2/SF6混合气体的分（fèn）离回收技术方面还有一（yī）些问题尚待解决，还难以保证SF6气体不被排（pái）入大气中，因此，安全、可靠的进入实际应用阶段还需一个过（guò）程。

7结束语
      由于SF6电气（qì）技术设（shè）备的大量使用，不可避免（miǎn）地给人（rén）类（lèi）赖以生存环境（jìng）带来（lái）污（wū）染和破坏，同时（shí）也给人们的身体（tǐ）健康带来不利影响。因此，早在1992年国际（jì）上就开始研究全球变暖问题（tí），并在（zài）1997年的京都会议
    （COP3）上确定了温室气体（tǐ）的削减目标。但（dàn）迄今为止，还未找到比SF6气体的综合（hé）性能更好的单独气体（tǐ）和混合（hé）气体（tǐ）。随着人们环境保护意识的增强，在今后相当长（zhǎng）一段时期，少用和不（bú）用SF6气体的电器设备才是高（gāo）压电（diàn）器制造行业的发展方向。