Environmental and Health Impacts of Informal E-waste Recycling in Agbogbloshie, Accra, Ghana: Recommendations for Sustainable Management

E-waste describes electrical and electronic equipment or parts of it that have been discarded by the owner without any intention of reuse. The annual global volumes of e-waste are rapidly increasing. In Ghana, the increasing quantities of e-waste have created avenue where the recovery of inherently valuable fractions from e-waste is performed by a dominating informal recycling sector using crude and primitive recycling procedures which pollute soil, water and the atmosphere with consequent threats to human health and the environment. This study examines the factors affecting current e-waste management in Ghana, the level and spatial extent of heavy metal pollution and contamination at the Agbogbloshie (AEPS) e-waste processing site in Accra, the ecological risks the metals pose, the carcinogenic and non-carcinogenic health risk of these heavy metals to children under six years, the possible loss of critical raw metals and the possibilities to mainstream the recycling activities of the informal sector. Methods used were experimental elemental analysis of nine heavy metals (Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn), field observations and interviews using structured questionnaires. The review of e-waste management and existing legislation in Ghana showed a lack of e-waste-specific legislation, inadequate infrastructure, lack of skills and human capacity, and low public awareness and education as factors affecting e-waste management in the country. The analysis of the selected heavy metals revealed that the concentrations at the AEPS exceeded the regulatory limits of both Dutch and Canadian Soil Quality and Guidance Values and that contamination extended beyond the main burning and dismantling sites of the informal recyclers to the school, residential, recreational, clinic, farm and worship areas. For five out of nine heavy metals, geostatistical analysis reveals normal distribution, spatial variability and spatial autocorrelation using the Moran index at a Z-score greater that 1.6 at p-value less than 0.05. The health risk assessment using the hazard index for both carcinogenic and non-carcinogenic elements indicates that Cr, Cu and Pb with a hazard index above the 0.1 threshold of unacceptable limit pose significant health risks (neurological and developmental disorders) to children under six years. It can be concluded that an appropriate mix of legislation, infrastructure, and local and international collaboration, together with the ability to enforce and ensure the mainstreaming and integration of the informal recyclers could help minimize the environmental and health risks and loss of critical rare earth metals from e-waste processing in Ghana.Umwelt- und Gesundheitsschäden durch die Aufbereitung von Elektroschrott im informellen Sektor in Agbogbloshie, Accra, Ghana : Empfehlungen zum Nachhaltigkeitsmanagement Elektroschrott besteht aus elektrischen und elektronischen Geräte oder Bauteilen, die ausrangiert wurden und nicht mehr eingesetzt werden können oder sollen. Das Aufkommen von Elektroschrott wächst global rapide an. Elektroschrott besteht sowohl aus lokal erzeugtem Abfall, wie aus elektrischen und elektronischen Geräte und Elektroschrott, der unter Vorwand als gebrauchte Geräte oder Spenden aus Industrieländern in Entwicklungsländer wie Ghana exportiert wird. Die Rückgewinnung von Wertstoffen aus dem Schrott erfolgt dort vorrangig durch den informellen Sektor unter Anwendung von groben und primitiven Recyclingverfahren, die Boden, Wasser und Atmosphäre verschmutzen und dadurch die Gesundheit der Menschen und die Umwelt bedrohen. Diese Arbeit untersucht das Wirkungsgefüge der Elektroschrottverwertung in Ghana, insbesondere Umfang und räumliche Verteilung von Schwermetallbelastung und -kontamination in der Agbogbloshie e-Waste Processing Site (AEPS) in Accra, die von den Schwermetallen ausgehenden ökologischen Risiken, die krebserregenden und nichtkrebserregenden Gesundheitsrisiken für Kinder unter 6 Jahren, den möglichen Verlust von seltenen Metallen und die Möglichkeiten zur Regulierung der Recyclingaktivitäten des informellen Sektors. Zur Datenerhebung wurden Methoden der Laboranalyse von 9 Schwermetallen (Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn), Begehungen des Untersuchungsraumes und Befragungen mit standardisierten Fragebögen eingesetzt. Die Untersuchungen zur Elektroschrottverwertung und der bestehenden Gesetzgebung in Ghana deckten Gesetzeslücken, Infrastrukturmängel, Defizite in Fachkunde und Qualifikation und vor allem geringe öffentliche Problemwahrnehmung und Sensibilisierung auf. Die Analyse der ausgewählten Schwermetalle zeigten, dass die Verunreinigungen in der AEPS die Grenzwerte sowohl der kanadischen wie der niederländischen Bodenschutzvorschriften überschreiten und das die Kontaminationen über die Verarbeitungflächen des informellen Sektors hinweg auch Wohngebiete, schulische und kirchliche Einrichtungen, Freizeiteinrichtungen und landwirtschaftliche Flächen beinträchtigen. Für 4 der 9 Schwermetalle wurden geostatistische Analysen durchgeführt und Normalverteilung, räumliche Variabilität und räumliche Autokorrelation ermittelt. Der Moran Index erreicht einen Z-Wert von größer 1,6 und einen p-Wert kleiner 0,05. Zur Bewertung der Gesundheitsrisiken wurde der Risikoindex für karziogene und nichtkarziogene Stoffe ermittelt. Der Risikoindex liegt bei Cr, Cu und Pb mit 0,1 über dem Grenzwert für zulässige Konzentrationen und belegt ein signifikanten Gesundheitsrisiko (für neurologische Schäden und Entwicklungsstörungen) für Kinder unter 6 Jahre. Auf der Agbogbloshie e-Waste Processing Site wurden daneben auch Ablagerungen von Seltenen Erden festgestellt, für die eine kaum zu deckende Nachfrage herrscht. Abschließend kann festgestellt werden, dass eine geeignete Kombination aus Gesetzgebung, Infrastrukturverbesserung und lokaler und internationaler Zusammenarbeit in Verbindung mit Maßnahmen zur Regulation und Integration des informellen Recyklingsektors die Umwelt- und Gesundheitsrisiken und den Verlust Seltener Erden bei der Elektroschrottaufbereitung in Ghana auf ein Mindestmaß reduzieren kann

Spatial assessment of soil contamination by heavy metals from informal electronic waste recycling in Agbogbloshie, Ghana

Objectives This study examined the spatial distribution and the extent of soil contamination by heavy metals resulting from primitive, unconventional informal electronic waste recycling in the Agbogbloshie e-waste processing site (AEPS) in Ghana. Methods A total of 132 samples were collected at 100 m intervals, with a handheld global position system used in taking the location data of the soil sample points. Observing all procedural and quality assurance measures, the samples were analyzed for barium (Ba), cadmium (Cd), cobalt (Co), chromium (Cr), copper (Cu), mercury (Hg), nickel (Ni), lead (Pb), and zinc (Zn), using X-ray fluorescence. Using environmental risk indices of contamination factor and degree of contamination (Cdeg), we analyzed the individual contribution of each heavy metal contamination and the overall Cdeg. We further used geostatistical techniques of spatial autocorrelation and variability to examine spatial distribution and extent of heavy metal contamination. Results Results from soil analysis showed that heavy metal concentrations were significantly higher than the Canadian Environmental Protection Agency and Dutch environmental standards. In an increasing order, Pb>Cd>Hg>Cu>Zn>Cr>Co>Ba>Ni contributed significantly to the overall Cdeg. Contamination was highest in the main working areas of burning and dismantling sites, indicating the influence of recycling activities. Geostatistical analysis also revealed that heavy metal contamination spreads beyond the main working areas to residential, recreational, farming, and commercial areas. Conclusions Our results show that the studied heavy metals are ubiquitous within AEPS and the significantly high concentration of these metals reflect the contamination factor and Cdeg, indicating soil contamination in AEPS with the nine heavy metals studied

Spatial assessment of potential ecological risk of heavy metals in soils from informal e-waste recycling in Ghana

The rapidly increasing annual global volume of e-waste, and of its inherently valuable fraction, has created an opportunity for individuals in Agbogbloshie, Accra, Ghana to make a living by using unconventional, uncontrolled, primitive and crude procedures to recycle and recover valuable metals from this waste. The current form of recycling procedures releases hazardous fractions, such as heavy metals, into the soil, posing a significant risk to the environment and human health. Using a handheld global positioning system, 132 soil samples based on 100 m grid intervals were collected and analysed for cadmium (Cd), chromium (Cr), copper (Cu), mercury (Hg), lead (Pb) and zinc (Zn). Using geostatistical techniques and sediment quality guidelines, this research seeks to assess the potential risk these heavy metals posed to the proposed Korle Ecological Restoration Zone by informal e-waste processing site in Agbogbloshie, Accra, Ghana. Analysis of heavy metals revealed concentrations exceeded the regulatory limits of both Dutch and Canadian soil quality and guidance values, and that the ecological risk posed by the heavy metals extended beyond the main burning and dismantling sites of the informal recyclers to the school, residential, recreational, clinic, farm and worship areas. The heavy metals Cr, Cu, Pb and Zn had normal distribution, spatial variability, and spatial autocorrelation. Further analysis revealed the decreasing order of toxicity, Hg>Cd>Pb> Cu>Zn>Cr, of contributing significantly to the potential ecological risk in the study area