應(yīng)該科學(xué)認(rèn)識(shí)二惡英
在上世紀(jì)80年代，西方一些國(guó)家曾因垃圾焚燒產(chǎn)生二惡英類污染而動(dòng)搖過(guò)對(duì)垃圾焚燒工藝的信心，瑞典曾在1985年下令暫緩新建垃圾焚燒爐，之后開(kāi)展了調(diào)查研究，1986年規(guī)定新建垃圾焚燒爐煙氣中二惡英類的排放限量為0.1納克毒性當(dāng)量/立方米，并于當(dāng)年解除了禁令。
垃圾焚燒過(guò)程如何去除二惡英?
充分燃燒是減少二惡英類生成的根本所在
在垃圾焚燒減少二惡英排放量方面取得的成功，應(yīng)主要?dú)w功于科學(xué)家對(duì)焚燒過(guò)程中二惡英生成機(jī)理研究的突破性進(jìn)展。自上世紀(jì)80年代中至90年代初，焚燒過(guò)程中二惡英類的生成機(jī)理研究取得了一些共識(shí)，一些重要的前生體已得到確認(rèn)。(圖1總結(jié)了廢棄物焚燒過(guò)程中二惡英的幾種主要生成途徑)。
 圖1 焚燒過(guò)程中二惡英的幾種主要生成途徑 |
垃圾在焚燒爐內(nèi)得以充分燃燒是減少二惡英類生成的根本所在，“3T＋E”控制法是國(guó)際上普遍采用的措施，即保證焚燒爐出口煙氣的足夠溫度 (Temperature)、煙氣在燃燒室內(nèi)停留足夠的時(shí)間(Time)、燃燒過(guò)程中適當(dāng)?shù)耐牧?Turbulence)和過(guò)量的空氣 (ExcessAir)。國(guó)外研究表明，在300℃的條件下，即使經(jīng)飛灰催化，一氧化碳和二氧化碳也不能生成二惡英。有關(guān)媒體報(bào)道二惡英類高溫分解，低溫會(huì)再合成的說(shuō)法是不正確的。
由于焚燒爐煙氣中的二惡英類物質(zhì)主要是吸附在飛灰表面，因此高效除塵可以極大減小焚燒設(shè)施向大氣排放二惡英類物質(zhì)。活性炭吸附是焚燒設(shè)施普遍采用的尾氣凈化方法，一般活性炭的吸附不具有選擇性，在活性炭吸附有機(jī)污染物的同時(shí)，揮發(fā)性重金屬及其化合物也可以被吸附，從而也減少了向大氣中釋放重金屬的量。自上世紀(jì)90年代，歐美已推出幾種可用于焚燒設(shè)施煙氣中二惡英類降解的催化劑，測(cè)試數(shù)據(jù)顯示對(duì)煙氣中二惡英類的去除率較高，但設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用也較大。
焚燒并不加劇二惡英類污染
生活垃圾焚燒向大氣排放二惡英類的量占我國(guó)各類二惡英類污染源大氣排放總量的 1.4％
對(duì)于垃圾的處理，焚燒與填埋哪種處理方式更好不能抽象而論，而要做到因地制宜。垃圾焚燒確實(shí)存在二次污染問(wèn)題，但垃圾填埋同樣也面臨著二次污染問(wèn)題。
現(xiàn)在一些媒體在介紹垃圾焚燒時(shí)有意或無(wú)意地夸大了垃圾焚燒的危害，如最近有國(guó)內(nèi)媒體轉(zhuǎn)述西方報(bào)刊報(bào)道說(shuō)“中國(guó)興建垃圾焚燒爐的計(jì)劃一旦實(shí)施，全球的二惡英排放可能會(huì)在現(xiàn)在的水平上翻番”，這完全與事實(shí)不符。據(jù)2009年5月在瑞士日內(nèi)瓦召開(kāi)的斯德哥爾摩公約第四次締約方大會(huì)公布的文件，全球二惡英年排放量為13萬(wàn)克毒性當(dāng)量，中國(guó)垃圾焚燒年排放二惡英為338克毒性當(dāng)量。在對(duì)待中國(guó)建設(shè)垃圾焚燒設(shè)施的宣傳上，西方一些媒體存在有意妖魔化中國(guó)的傾向。
我國(guó)采用焚燒方式處理生活垃圾起步較晚，在焚燒設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)行中已經(jīng)吸取了國(guó)外早期二惡英類污染的教訓(xùn)，掌握了二惡英類控制的成熟技術(shù)和方法。在對(duì)國(guó)內(nèi)19個(gè)生活垃圾焚燒廠煙氣中二惡英類排放量的檢測(cè)中，只有3家沒(méi)有達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)標(biāo)率達(dá)到84％。從抽檢中還看到，中國(guó)一些大型垃圾焚燒廠二惡英類的排放控制技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，19家生活垃圾焚燒廠中有6家的二惡英類排放量低于世界上最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。從生活垃圾焚燒污染控制的實(shí)踐上來(lái)看，總體說(shuō)來(lái)，我國(guó)生活垃圾焚燒廠特別是大型生活垃圾焚燒廠二惡英類物質(zhì)防控措施和控制技術(shù)是有效的。
鑒于二惡英類產(chǎn)生的普遍性，那種認(rèn)為“二惡英是個(gè)壞東西，一個(gè)分子也不能讓其產(chǎn)生”的看法不現(xiàn)實(shí)。人類不可能消除所有二惡英類排放源，因此也就不可能最終消滅二惡英類物質(zhì)，只能在綜合考慮環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、人體健康風(fēng)險(xiǎn)等多種因素的前提下采取措施，盡量減少二惡英的環(huán)境釋放。初步估算生活垃圾焚燒向大氣排放二惡英類的量占我國(guó)各類二惡英類污染源大氣排放總量的1.4％，因生活垃圾焚燒可能會(huì)產(chǎn)生二惡英類物質(zhì)就從根本上否定此技術(shù)是不科學(xué)的。
國(guó)外焚燒設(shè)施多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，小型焚燒爐二惡英類污染問(wèn)題嚴(yán)重，集中處理的大型生活垃圾焚燒發(fā)電設(shè)施二惡英類物質(zhì)容易得到有效控制。自1986年歐洲一些國(guó)家實(shí)施0.1納克毒性當(dāng)量/立方米排放標(biāo)準(zhǔn)，已積累有25年的經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到0.1納克毒性當(dāng)量/立方米二惡英類控制技術(shù)工藝可公開(kāi)獲取。當(dāng)煙氣中二惡英類的排放濃度低于1納克毒性當(dāng)量/立方米時(shí)，不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康造成不良影響。1996年美國(guó)環(huán)保局對(duì)俄亥俄州EastLiverpool的一座廢棄物焚燒廠(距居民居住地、小學(xué)和飲用水源地都很近且運(yùn)行了10年)開(kāi)展了廣泛的環(huán)境和人體健康影響調(diào)查，耗資100萬(wàn)美元，完成的調(diào)查報(bào)告厚達(dá) 3300頁(yè)。報(bào)告結(jié)論是，此焚燒廠運(yùn)行沒(méi)有對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和人體健康造成不利影響。
揀出塑料就能控制二惡英?
二惡英產(chǎn)生與生活垃圾某些成分不顯著相關(guān)
在垃圾焚燒二惡英類物質(zhì)污染控制對(duì)策方面，目前流行最廣的說(shuō)法是:“垃圾中的塑料是焚燒中產(chǎn)生二惡英類物質(zhì)的來(lái)源，不預(yù)先把塑料分揀出，肯定會(huì)造成二惡英類的高排放”。這種觀點(diǎn)是沒(méi)有科學(xué)依據(jù)的臆想。
生活垃圾中的塑料主要是聚乙烯、聚丙烯等鏈烴，這些塑料與其他燃料成分的燃燒過(guò)程，從生成二惡英類物質(zhì)的角度來(lái)看并無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)。二惡英類是不完全燃燒的產(chǎn)物，其生成與垃圾熱值及焚燒工藝有直接關(guān)系，與生活垃圾中的某些成分不存在直接顯著相關(guān)性(這與危險(xiǎn)廢物焚燒不同)。
還有一種說(shuō)法:“焚燒設(shè)施必須裝備煙氣急冷設(shè)施，防止二惡英類生成。”煙氣如能在1秒內(nèi)從高溫降至200攝氏度以下，固然有利于減少二惡英類在煙氣降溫過(guò)程中合成，但煙氣急冷不是控制二惡英類的必需措施。“二惡英類在煙氣冷卻過(guò)程中合成”的先決條件是有一定量的“未完全燃燒的有機(jī)物”，這些是合成二惡英類物質(zhì)的前生體。因此控制煙氣冷卻過(guò)程二惡英類合成的根本，是要提高焚燒爐的燃燒效率，減少二惡英類物質(zhì)前生體生成。目前有些過(guò)于教條的行政指令，要求焚燒設(shè)施必須裝備煙氣急冷設(shè)施，但對(duì)燃燒效率重視不夠，而一些“急冷”設(shè)施反而造成煙氣在350℃左右停留時(shí)間增加，適得其反。
人體內(nèi)的二惡英類90%來(lái)自食品
二惡英類可能通過(guò)食物鏈傳遞、包裝材料的遷移和意外事故3種途徑污染食品
自1972年Nebert 等提出二惡英類受體致毒機(jī)制以來(lái)，二惡英類的毒理學(xué)研究一直是環(huán)境科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。二惡英類高度脂溶性的特點(diǎn)使其極易透過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞漿，在胞漿內(nèi)作為配體與轉(zhuǎn)錄因子芳香烴受體結(jié)合后產(chǎn)生毒性作用。
在17種高毒性二惡英類物中，2，3，7，8－四氯代二苯并－對(duì)－二惡英(2，3，7，8－TCDD)在目前已知化合物中毒性最大，且動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明其具有強(qiáng)致癌性。2，3，7，8－TCDD急性致死效應(yīng)LD50在不同種屬試驗(yàn)動(dòng)物之間差異極大，如最敏感的豚鼠LD50為0.6微克每千克體重，而倉(cāng)鼠 LD50>3000微克每千克體重，兩者相差5000倍。由于在現(xiàn)實(shí)中人類不可能暴露于高濃度的二惡英類中，到目前為止尚未見(jiàn)到由于人類中毒而死亡的報(bào)告。
人類暴露的觀測(cè)病例報(bào)道，一是氯痤瘡，二是暫時(shí)性肝毒效應(yīng)。1997年國(guó)際癌癥研究中心將2，3，7，8－TCDD列為人類致癌物。雖然 2，3，7，8－TCDD是致癌物，但目前還沒(méi)有一例人類因二惡英類致癌的病例報(bào)道。就目前人類二惡英類暴露實(shí)際背景值狀況而言，非致癌毒性作用比致癌毒性作用對(duì)人體健康危害的風(fēng)險(xiǎn)更大些。另外，二惡英類具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，半衰期長(zhǎng)的特性，二惡英類在人體內(nèi)的半衰期長(zhǎng)達(dá)5～12年，長(zhǎng)期接觸可造成體內(nèi)蓄積。
為保護(hù)人體健康，世界衛(wèi)生組織1990年制訂了二惡英類的每日耐受量(TDI)為10皮克毒性當(dāng)量/天·公斤體重的標(biāo)準(zhǔn)，1998年WHO根據(jù)獲得的最新毒性數(shù)據(jù)對(duì)二惡英類的TDI修訂為1～4皮克毒性當(dāng)量/天·公斤體重？紤]到二惡英類具有顯著的生物蓄積性，聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)和WHO的食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)提出了70皮克毒性當(dāng)量/月·公斤體重的暫定每月允許攝入量(PTMI)標(biāo)準(zhǔn)。
研究表明，人體對(duì)二惡英類物質(zhì)的暴露途徑主要是通過(guò)食物。人體內(nèi)的二惡英類90％以上來(lái)自食品。
如何減少公眾擔(dān)心?
建立公眾參與長(zhǎng)效機(jī)制，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)推測(cè)二惡英類物質(zhì)排放情況
公眾對(duì)垃圾焚燒二惡英類物質(zhì)的排放仍存顧慮，因此要建立公眾參與的長(zhǎng)效機(jī)制，對(duì)焚燒企業(yè)進(jìn)行監(jiān)督。煙氣中痕量的二惡英類尚不能做到實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，但可以通過(guò)一些在線監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)推測(cè)二惡英類物質(zhì)的排放情況。煙氣中的一氧化碳含量可以表征燃燒效率，含量高說(shuō)明燃燒不充分，二惡英類物質(zhì)的含量就有可能高，反之亦然。煙氣中的煙塵 含量能反映除塵器的除塵效率，在二惡英類物質(zhì)生成量相同的情況下，煙塵排放量越低，煙氣中二惡英類物質(zhì)的含量就越少。
目前，國(guó)內(nèi)一些城市也在考慮在焚燒設(shè)施設(shè)立在線長(zhǎng)期采樣裝置，通過(guò)長(zhǎng)期采樣裝置可以設(shè)定每天、每周或每月的采樣時(shí)間及采樣量，取得一定時(shí)間內(nèi)焚燒設(shè)施煙氣中排放二惡英類物質(zhì)的平 均值。與每年一兩次監(jiān)測(cè)結(jié)果相比，這樣更能反映企業(yè)長(zhǎng)期排污情況，減少公眾擔(dān)心。
任何垃圾處理設(shè)施的運(yùn)行都面臨著有效處理垃圾和二次污染控制的雙重任務(wù)，控制二惡英污染排放，使之不對(duì)周邊環(huán)境和人體健康產(chǎn)生不良影響，是關(guān)系到我國(guó)焚燒行業(yè)能否可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。
相關(guān)鏈接
什么是二惡英類物質(zhì)?
二惡英類物質(zhì)是多氯代二苯并－對(duì)－二惡英(PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(PCDFs)的總稱，它們是氯代三環(huán)芳香化合物。由于氯原子的取代數(shù)目和位置不同，構(gòu)成了75種PCDD和135種PCDF。其中有17種(2，3，7，8位全部被氯原子取代的)二惡英類被認(rèn)為對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康有很大危害。二惡英類物質(zhì)非常穩(wěn)定，熔點(diǎn)較高，常溫下是固體，極難溶于水(見(jiàn)表)，可以溶于大部分有機(jī)溶劑，是無(wú)色無(wú)味的脂溶性物質(zhì)，所以非常容易在生物體內(nèi)積累。自然界的微生物降解和水解作用對(duì)二惡英類的影響較小，因此，環(huán)境中的二惡英類很難自然降解消除。
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表 2，3，7，8－TCDD的一些物理性質(zhì)
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二惡英類污染源自何處?
除科學(xué)研究外，人類從未有意生產(chǎn)或使用過(guò)二惡英類，環(huán)境中的二惡英類主要來(lái)源于人類生產(chǎn)活動(dòng)釋放的副產(chǎn)物。歷史上含氯有機(jī)化學(xué)品的生產(chǎn)是二惡英類的重要來(lái)源，大量用于木材防腐和滅釘螺的五氯酚和五氯酚鈉中都曾含有二惡英類，1972～1977年美國(guó)平均年產(chǎn)五氯酚兩萬(wàn)噸，其中二惡英含量在 205ppm～1070ppm范圍，由此估算在此期間美國(guó)每年由于使用五氯酚對(duì)環(huán)境輸入二惡英的總量為4噸～21噸；在越南戰(zhàn)爭(zhēng)期間，美軍大量使用含有二惡英類雜質(zhì)的2，4，5－T落葉劑，給越南南方造成的生態(tài)破壞影響至今尚未完全消除，美國(guó)1970年前2，4，5－T產(chǎn)品中2，3，7，8－TCDD的含量在0.1ppm～100ppm范圍，據(jù)此估計(jì)在此期間由于使用2，4，5－T對(duì)環(huán)境輸出2，3，7，8－TCDD的量為4.8噸；20世紀(jì)70年代之前，很多國(guó)家生產(chǎn)并廣泛使用的多氯聯(lián)苯中也含有二惡英雜質(zhì)。
1977年Olive等人在荷蘭阿姆斯特丹市廢棄物焚燒爐排放的飛灰和煙道氣中檢出了二惡英類，此后的研究表明廢棄物焚燒爐是許多國(guó)家環(huán)境中二惡英類的主要生成源。近年來(lái)，隨著對(duì)廢棄物焚燒爐的改進(jìn)以及安裝更先進(jìn)的污控裝置，廢棄物焚燒排放二惡英類的量急劇下降。日本近10年來(lái)二惡英類物質(zhì)的年排放總量由8.13千克毒性當(dāng)量下降到400克毒性當(dāng)量。目前工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家二惡英類物質(zhì)污染控制的重點(diǎn)已由廢棄物焚燒轉(zhuǎn)向金屬冶煉等其他工業(yè)污染源。
我國(guó)潛在二惡英類污染源分布廣，數(shù)量大，對(duì)其尚不能全面監(jiān)測(cè)和監(jiān)管。圖2顯示了初步估計(jì)我國(guó)二惡英類的年排放量(主要基于我國(guó)2004年度各行業(yè)生產(chǎn)量)，各類污染源的總排放量為10千克毒性當(dāng)量左右，其中向大氣的排放量為5千克毒性當(dāng)量左右。分析表明，我國(guó)生活垃圾焚燒總的二惡英類排放量約為338 克毒性當(dāng)量，其中向大氣排放126克毒性當(dāng)量，占總大氣排放量2.52％。我國(guó)目前運(yùn)行的生活垃圾焚燒設(shè)施年焚燒量為1700萬(wàn)噸，雖然焚燒量有所提高，但由于缺乏尾氣控制的焚燒廠關(guān)閉，向大氣排放的二惡英類物質(zhì)總量反而降低。估算生活垃圾焚燒年排放二惡英類量小于544克毒性當(dāng)量，其中向大氣排放量小于 68克毒性當(dāng)量，占總大氣排放量小于1.4％。
 圖2 我國(guó)二惡英類的年排放量估算(以2004年為基準(zhǔn)年) |
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