飞灰二噁英处置：主流技术不安全

【导言】最近，有一篇关于垃圾焚烧与二噁英关系的文章（主体为幻灯片课件）发表在了微信公众号上，题为（以下简称《大哥文》，文末点击“阅读原文”可读）主旨很明确，就是劝导读者勿再过于担忧垃圾焚烧的二噁英污染问题，勿再用二噁英议题来限制垃圾焚烧行业的发展。

该文观点鲜明，而且给出了科技文献作为佐证，是一份值得各方严肃参考的学术材料。然而，经过小编认真学习，发现有些科研信息的呈现需要澄清或补足，由此带来的观点上的差异也值得商榷。
本文为系列讨论文章的第四篇，谈谈垃圾焚烧飞灰的二噁英污染控制问题。

图源：大哥文
如上图所示，《大哥文》通过介绍国内某焚烧厂二噁英物质平衡的研究，强调焚烧过程产生的二噁英绝大多数进入了飞灰，而非通过烟气排放入大气环境，并由此主张“大型垃圾焚烧二噁英控制重点在飞灰”。
小编认为，虽然“现代化”大型焚烧二噁英烟气排放相比飞灰排放比例很小，但其潜在环境健康影响却不能忽视（这个问题将在后续文章中继续讨论）。不过，从我国垃圾焚烧行业烟气净化水平持续提高的趋势看，焚烧炉产生的二噁英的确将更多地从烟气转移到集尘袋捕获的飞灰当中，所以非常赞同应该更加重视飞灰污染的防控。
《大哥文》提到了“飞灰安全处理”这个概念。小编以为，飞灰当然必须要进行安全处理，但什么样的技术可以保障“安全处理”却不是一个容易回答的问题。至少，对于目前国内最主流的“螯合固化+卫生填埋”，还不能让人放心。
2005年11月，国际著名学术期刊《有害物质》（Journal of Hazardous Materials）刊载了一篇来自台湾正修科技大学化学与材料工程系学者的。该论文关注了台湾一座处置生活垃圾焚烧飞灰和炉渣固化体的垃圾填埋场中二噁英类物质的分布情况。
为了研究飞灰固化体填埋场二噁英类污染物（PCDD/F）分布特征，作者采集了飞灰固化体、土壤、榕树树叶、监测井的地下水以及经过处理的填埋渗滤液样品，并测定了二噁英的相关指标。
研究首先对生活垃圾飞灰固化体的浸出毒性进行了评估，结果发现 6 份飞灰固化体样品的二噁英浸出浓度平均值为 0.0776 pg I-TEQ/L（0.00243~0.247 pg I-TEQ/L），远低于台湾对于固化体二噁英毒性特性浸出程序（toxicity characteristic leaching procedure, TCLP）的要求值（0.01 mg I-TEQ/L）。
另有6份飞灰固化体样品被用于测定固化体本身的二噁英含量，结果发现含量平均值为 367 ng I-TEQ/kg（134~561 ng I-TEQ/kg），大概为日本垃圾填埋场相关含量标准的1/10（3000 ng I-TEQ/kg）。两种评价均说明送往填埋场的飞灰固化体是符合污染控制标准要求的。
接下来，作者分析了城市（距填埋场 10km）表层和填埋场表层及深层土壤的二噁英含量，结果发现城市表层土壤的平均二噁英含量为 2.74 ng I-TEQ/kg，而填埋场的表层及深层土壤二噁英平均含量分别是 1260ng I-TEQ/kg（92.4~2810 ng I-TEQ/kg）和 437 ng I-TEQ/kg（200~667 ng I-TEQ/kg）。相较于城市土壤，填埋场表层土的二噁英含量高出了 460 倍，表明填埋场土壤已经被二噁英污染，且污染区已向下扩展到了深层土壤。

图1. 土壤样品和固化体样品中 PCDD/Fs 异构体指纹特征图。
（横坐标为不同种类的异构体，纵坐标为各异构体占 PCDD/Fs 总量的百分比，四幅图从左到右、从上到下依次是固化体（solidified monolith）、填埋场表层土（surface soil of the landfill site）、填埋场深层土（inner soil of the landfill site）和城市土壤（urban soil）的指纹特征图。）
作者进一步确定，填埋场二噁英污染的来源就是垃圾焚烧飞灰固化体，因为通过对填埋场土壤和固化体的二噁英进行指纹特征分析，发现两者具有相似的特征。而之所以填埋场土壤的二噁英含量比固化体还高（表层土和深层土二噁英含量分别达到了飞灰固化体的 3.4 和 1.2 倍 ），可能是因为土壤中的有机质将从固化体释放或浸出的二噁英富集在了一起，从而使土壤达到了一个更高的浓度。
在上面提及的数据中，有一点值得注意，那便是填埋场表层土的二噁英最高值（2810 ng I-TEQ/kg）达到了台湾土壤管理标准（1000 ng I-TEQ/kg）的 2.8 倍，这意味着填埋场的土壤可能会通过包括土壤颗粒再悬浮以及土壤二噁英挥发在内的方式对人类健康造成潜在风险。
在进行土壤分析之外，作者还比较研究了监测井地下水、经处理的填埋场渗滤液以及从其他县采集的地下水和河水样品二噁英浓度，结果发现其他县地下水和河水样品的二噁英浓度分别为 0.00534 和 0.0155 pg I-TEQ/L（可将其分别作为地下水和河水的背景浓度），而填埋场上游、中游、下游监测井中地下水的浓度分别为 0.0493、0.159 和 0.0473pg I-TEQ/L（平均值为 0.0852 pg I-TEQ/L），监测井中地下水的平均浓度达到了背景浓度的 16 倍。
此外，中游监测井地下水浓度是上游和下游的 3 倍以上，说明水泥固化并不能阻止二噁英从飞灰向外渗出，只不过由于二噁英强烈的疏水性和难溶性，污染区域被局限在了填埋场周围。
经处理的填埋场渗滤液二噁英的平均浓度则达到了 0.071 pg I-TEQ/L ，是河水背景浓度的5倍。由此可以看出，填埋场地下水和处理过的渗滤液中二噁英的浓度均高于对照组，表明填埋场对于附近的水环境是一个潜在的二噁英排放源。
综上所述，作者认为利用水泥固化方式对飞灰进行最终处置并不恰当，其对填埋场土壤及周围水体均构成了污染的威胁，因此需要重新思考通过飞灰固化技术控制二噁英污染的法规的合理性。他们警告，倘若没有合适的控制和管理，飞灰固化体填埋场不仅会严重危害周边环境，也会损害远处居民的健康，因为二噁英可能会通过大气运输和沉降影响远处的区域，这一点值得重视。[1][2]
说到这，小编要强调一句，研究个案虽然不能代表行业全貌，但却提示了一种严重问题存在的可能性：目前行业流行、政策认可的“飞灰安全处理”，也许只是设置了另一种显著的二噁英环境排放源而已。由此可见，即便垃圾焚烧飞灰处理可以告别目前的“乱象”，走向规范化管理，[3]离有效减轻其二噁英污染责任可能还有较长的一段路要走。
（感谢夏志坚对本文部分内容的重要贡献！）
文献参考：
[1] Wang M S, Wang L C, Chang-Chien G P.Distribution of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans in thelandfill site for solidified monoliths of fly ash.[J]. Journal of Hazardous Materials, 2006, 133(1-3):177-182.
[2] 夏志坚、毛达：，2017年。
[3] 《拆弹“垃圾围城” 全国人大代表方燕：不能一烧了之》，《华夏时报》，2018年3月3日。

下期我们将会谈谈欧盟的垃圾焚烧标准与环境风险，敬请关注。
原文始发于微信公众号（ 宣战二恶英 ）：