城市垃圾焚烧飞灰中重金属和二恶英等痕量污染物分析


  近段时间,江北生活垃圾发电厂项目获得批准成了江北人们的一块心病,遭到江北人们的一致质疑、抵制。按道理,政府的工作为人们,应该会得到人们理解和支持。可是事实背后却是什么?这个项目真的就如建设方和一些所谓专家说的那样好?

  让我们来看下一组数据:1985年,美国有超过137座垃圾焚烧炉兴建计划取消;1992年,加拿大安大略省通过了焚烧炉使用的禁令;1996年北美洲五大湖52个焚化炉结束运作;德国、荷兰、比利时等欧洲国家也相继颁布“焚烧炉禁建令”;1998年,日本永久关闭了2000多座工业废物焚烧炉,到2000年7月,日本已有4600座垃圾焚烧设施停止使用;即使是经济不是很发达的菲律宾也颁布了垃圾焚烧设施建设的禁令。2007年,原国家环保总局要求海淀区六里屯垃圾焚烧发电项目缓建……日本的野友先生对10年中癌症死亡调查统计结果发现,在垃圾焚烧场约1.2公里半径以内地区的死亡人数,比1.2公里半径以外地区的死亡人数多1.2倍;德国把焚烧厂边界至居民区距离定为1公里;英国科学家历时11年对9565个垃圾场附近出生的820万个婴儿进行调查,发现缺陷类病态的婴儿比外围明显增多;北京有些大型垃圾填埋场周围1.5公里内已出现高发病村,十几平方公里内地下水已不能饮用……

  和其他染料燃烧一样,垃圾焚烧也产生常规的SO2、NOx、CO、CO2和粉尘等大气污染物及灰渣等固体废弃物污染。这类污染与其他染料燃烧产生的污染相比并不严重,通过现有手段可以有效控制。但是当垃圾成分复杂,焚烧处理时就会产生其他染料燃烧所少有的污染物:当垃圾中含有聚氯塑料或者其他有机物无机物时会产生氯气、氯化氢和光气等有毒气体;当燃烧不充分时,会产生甲烷、苯和氰化氢等物质,甚至恶臭;当垃圾含有重金属(如电器、电池、各种添加剂)时会大大增加焚烧生成物中重金属含量。国外众多的检测报告显示,垃圾焚烧炉附近环境的重金属等污染物浓度逐年递增。重金属的危害在于它不能被微生物分解且能在生物体内富集(生物累积效应)或形成其他毒性更强的化合物,通过食物链它们会最终对人体造成危害。另外,重金属污染治理往往很复杂,耗时耗力难以得到好的效果。垃圾在650℃以下燃烧,大部分重金属以氧化物和游离态形式存在于底灰中,燃烧温度高于850℃时飞灰中开始有金属结晶相物种出现;对于不易挥发的铬、铜和较易挥发的铅、砷,提高燃烧温度,烟气和飞灰中氧化物形态的重金属将增加。总之,为了减少重金属污染,适当降低燃烧温度是可取的,但是二恶英的分解需要温度是850℃~900℃。这就是垃圾焚烧技术在国外难以获得推广的最直接原因。而且垃圾焚烧产生这些重金属有很多是致癌、致突变、致畸的。

  导致各个国家纷纷采取策略停顿整治垃圾焚烧项目除了有以上的原因外,其中最主要的原因是垃圾焚烧过程中产生被国际组织列为人类一级致癌物中毒性最强的二恶英,一般简写为PCDD/Fs。二恶英一种无色无味、剧毒的脂溶性物质,它不是一种单一的物质,而是结构和性质都很相似的含众多同类物和异构体的两大类有机化合物,包括PCDFs(多氯二苯并呋喃)和PCDDs(多氯二苯并二恶英),前者有135种异构体,后者有75种异构体。也就说,二恶英是由210种化合物组成的混合物。它不仅剧毒,而且有极强致癌性。大家发现它的危害远比我们目前掌握情况严重,一头100公斤重的猪在摄食50毫克的氰化钾足以致命,而二恶英的毒性要比氰化钾毒上1000倍以上。而且由于化学结构稳定,脂溶性高,又不容易被自然界的微生物分解,因而在环境中有很高的滞留性。垃圾焚烧后,废气中的二恶英或者被人和动物直接吸入,或者通过空气飘落到土壤和水中,二恶英含量很高的固体废弃物产生的废水会渗入地下水,借助于水生和陆生食物链,最终被人们食用。二恶英对人类健康的危害主要体现在以下几个方面:①氯痤疮。这种病人皮肤出疹,出现囊泡、小脓疱,重者全身疼痛,可持续数年。试验表明,人体仅需(96~3000ng/kg)就会发病。②癌症。二恶英被国际致癌研究所列为强致癌物,也是最致命的致癌物质。人生活在二恶英存在的环境,易发生癌症,在某些特定人群中,当二恶英达到109ng/kg时,易发生癌症,超过8倍时发生率更高。③当二恶英在人体中蓄积到一定程度,就会影响人的行为和导致思维紊乱。④糖尿病和免疫功能下降。二恶英在人体中只要极少量,就可以导致人类免疫机能的下降,当在体内蓄积达到99~140ng/kg时,糖尿病的发生率增加。⑤高浓度的二恶英可致畸,引起人的肝、肾损伤及出血。

  1991~1994年美国环保局进行的一项全面二恶英环境评价结果表明:二恶英不仅对人体具有致癌性,显著增加癌症死亡率,还能降低人体免疫能力,影响正常荷尔蒙分泌,这个结论已经得到美国科学界的普遍认可。

  二恶英给人类最大的灾难可以追溯到越战。由于美军在越南丛林中大量使用含较高浓度二恶英的落叶除草剂,造成大批人员中毒,其远期致癌性及致畸性给参战双方特别是越南人民带来无尽的灾难。二恶英对经济的打击也是致命,1999年源自比利时后波及法国、德国等欧盟国家的二恶英食品污染引发全球性食品恐慌,致使这些国家的相关产也损失惨重,并直接导致比利时执政40多年联合政府的倒台。在我国香港,1997年香港环保署因深圳海湾产的牡蛎二恶英含量严重超标而全面禁止出口,带来了上亿元的直接经济损失。

  中国科学院环科所专家赵章元认为:“二恶英这个污染物毒性太大,它是一级致癌物,最讨厌的就是它难降解,它的半衰期是14年到273年,到了人体内就积累,你的标准再低,它最后还是致癌的。所以我们要慎重。”

  自2000年6月1日起,由国家环境保护总局发布的《生活垃圾焚烧污染控制标准》就已经开始在我国实施。标准中特别规定了二恶英的排放限值,要求向大气中排放的每立方米烟气二恶英类不得超过1.0纳克(即1.0个毒性当量,欧洲、北美和日本限值为0.1纳克/立方米)。我国提出的这个标准仅相当于日本旧焚烧炉的标准。然而,由于检测技术的制约,二恶英排放这一限值只能首先在北京、上海、广州、深圳四个城市试行,其它地区自2003年6月1日起执行。作为世界精尖技术,二恶英检测难度较大,检测费用较高,一个样品的分析测试就需花费近万元人民币;再加之我国能够检测二恶英的实验室极少,由于投资较大及技术要求较高,目前仅有中科院武汉水生生物研究所由德国援助的二恶英研究所以及北京大学自己建设的符合国际标准要求的二恶英研究实验室能够检测。北大二恶英研究实验中心的项目负责人陈左生博士这样形容二恶英样品前处理(提取、分离、浓缩、精制)的工作量,就如同把国际标准泳池(50米×25米×2米)装满大米,从中挑捡出一颗带色的大米。

  2001年3月,由英国埃可塞特大学(University of Exeter,位于英格兰西南德文郡首府)的国际绿色和平组织研究实验室(Greenpeace Research Laboratories)发表的名为《焚化炉与人类健康》(Incineration And Human Health )的长篇报告,通过对二恶英与焚化炉关系的专门研究,指出不管是老式焚化炉还是经过改良的新型焚化设施,依然是排放二恶英的主要源头。这份报告还纠正了许多传统的误解:虽然控制空气污染的科技经过改良,新型焚化设施通过烟气排放的二恶英及重金属数量已大为减低,然而在灰烬中的二恶英及重金属含量却相应提高,仍然造成环境污染;焚化并不能完全消除废物中的有毒物质,而只是改变了它们的形态,部分物质的毒性甚至较原来更高;所谓焚烧可减少废物的重量和体积,不过是针对灰烬而言,如果将焚化炉气体输出量加起来,总输出将超过废物原来的重量。报告的结论是:“足够证据显示,焚化炉对环境造成污染,对人类健康造成伤害,理应被全面取缔。”

  在这种情形下,国内众多的垃圾焚化设备提供商以及科研机构推出了据说是能够彻底消除二恶英的垃圾焚化技术与设备,更有媒体引用某些环保协会理事研究人员的话语,我国研制的垃圾焚烧炉因增加了二次燃烧,所以我国的垃圾炉不排二恶英。在这样短的时间里我们解决了困扰西方发达国家几十年的技术问题,笔者真的不知道这是我们的成功还是我们的不幸。