二噁英(Dioxins),是一种含氯的强毒性有机化学物质,在自然界中几乎不存在,只有通过化学作用才能合成,是目前人类创造的最可怕的化学物质,被称为“地球上毒性最强的毒物”。这种被称为“世纪之毒”的物质一直以来都是人们关注的焦点,其性质稳定、熔点较高、极难溶于水,是无色无味的脂溶性物质,土壤中的半衰期为12年,气态二恶英在空气中光化学分解的半衰期为8.3天,二噁英在人体内主要蓄积在脂肪组织中,降解缓慢。
虽说二噁英被称为“世纪之毒”,但其实二噁英广泛存在于我们生活中,比如空气、鱼、贝壳类、奶、肉、米、蔬菜、水果等都存在一定量的二噁英,只要二噁英的含量在可控范围,对人体的影响还是有限的。
一、什么是二噁英?
所谓二噁英,实际上是二噁英类一个简称,指的是结构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类,共210种有机化合物,但只有其中少数种类被认为具有相当的毒性。由于这类物质非常稳定,熔点较高,极难溶于水,可以溶于大部分有机溶剂,是无色无味的脂溶性物质,非常容易在生物体内积累,其在生物体内的半衰期估计为7至11年。
二噁英(Dioxins)是指含有2个或1个氧键连结2个苯环的含氯有机化合物,由于Cl原子在1~9的取代位置不同,构成 75种异构体多氯代二苯 (PCDD)和 135种异构体多氯二苯并呋喃 (PCDF) ,通常总称为二噁英,其分子量321.96,为白色结晶体,m. p. : 302~305℃,500℃开始分解,800℃ 时 21s完全分解。其中有17种 (2、3、7、8位被Cl取代的 )被认为对人类和生物危害最为严重。结构如图所示:
不过世卫组织认为,由于二噁英普遍存在,与环境密切接触的人类身体里都有一定程度的二噁英,也就产生了所谓的机体负担,正常环境的接触总体上不会影响人类健康。二恶英的人体耐受摄入量(The Tolerable Daily Intake, 缩写TDI),每天每千克体重一般在1-4 pg TEQ。
在对二噁英类的毒性进行评价时,国际上通常把各同类物折算成相当于2,3,7,8-TCDD的量来表示,称为毒性当量(Toxic EquivalentQuangtity,简称TEQ)。
二噁英包含两大类有机物,分别是:
①多氯二苯并-对-二噁英polychlorinateddibenzo-p-dioxin简称PCDDs);
②多氯二苯并呋喃 polychlorinated dibenzofuran(简称PCDFs)。
二、现阶段我国垃圾处理现状
据统计,目前国内每年城市垃圾产生量在1.8亿吨左右,90%为填埋,只有7%为焚烧,其余为堆肥等处理方式。在全国1636个县城里,每年的垃圾产生量在5000万吨左右。在全国650多座城市当中,325个城市还没有建设生活垃圾处理设施。大量的垃圾只是做简单的堆放,在城市里产生了大量的异味以及一氧化碳等,严重污染了水体、大气、土壤。如今,中国的垃圾产量世界第一。资料显示,历年来堆积的垃圾已经超过60亿吨,侵占了300多万亩的土地并对周边产生严重的环境污染甚至灾难,全国600多座城市有三分之二被垃圾包围。资料显示,假如每人每天产生1公斤的垃圾,全球每天新增的垃圾数量就高达600多万吨,一年产生的垃圾数量更是惊人。长期以来,全球每日数百、上千万吨的生活垃圾仅以填埋的方式被处理,土地被一座座人工堆积的垃圾山所蚕食,空气、地下水和土壤被严重污染……这就是我们人类所面临的严酷现实。
垃圾填埋的最大优势在于处理成本相对较低,但要占据很大的土地资源,垃圾填埋场易产生恶臭、排放甲烷、氨、硫化物等污染物,以及垃圾渗滤液等环境问题。尤其是垃圾渗滤液,作为一种剧毒物质,造成的地表水或地下水污染非常严重,土地至少50年不能再使用。垃圾堆放还是有机物、重金属和病原微生物三位一体的污染源,包含许多致癌、致畸物,并成为蚊、蝇和啮齿类动物繁殖的温床,危害人类健康。但由于缺乏资金和技术手段,国内对于垃圾的传统处理方法就是露天集中堆放或简易填埋。建设部2006年的调查表明,由于这种露天集中堆放或简易填埋的垃圾处理方式,全国600多座城市当中的三分之一以上已被垃圾包围,全国城市垃圾堆存累计侵占土地5亿平方米,相当于75万亩土地,而且,这一数字还在不断增大。
目前对于城市生活垃圾有三种技术较可靠的处理方式,即卫生填埋、焚烧发电和堆肥。在2008年初的一份报告中,就对这三种处理方式进行了一番比较。
对于卫生填埋,投资低但有大气污染、土壤污染,并有地表水污染和地下水污染的可能,占地大,选址困难。在北京、深圳等一些大中城市,目前所采用的是填埋场的场底辅设聚乙烯隔膜防渗,垃圾压实后再覆膜掩盖的处理方式,并有收集处理渗滤液、填埋气、防治土壤污染的一整套措施。但实际上这些塑料膜材料仍存在未来填埋垃圾出现渗漏、污染地下水等隐患,并且这种填埋场的建造成本和运营费用也相当高,让普通中小城市望尘莫及。
对于堆肥技术,投资适中,选址较易但需避开居民密集区,有轻微气味影响,重金属污染是最大隐患。业内专家评论认为,由于堆肥质量差、缺乏应用市场,运营商压力很大。相比较而言,焚烧发电占地小而选址容易,可靠近市区,垃圾减容减量十分明显,仅有10%的残渣需要处理,在防止地表水、地下水和土壤污染方面较前两者有优势,在大气污染方面有控制技术,但投资较大。
业内人士表示,建设垃圾焚烧发电厂可节约大量土地资源,这对于面临垃圾围城、填埋场选址困难的城市尤其是沿海地区和大城市尤具吸引力。另一方面,焚烧可大大减少垃圾中的有害物质,烟气经过处理达标排放,减少对地下水和填埋场周边环境的大气污染,焚烧产生的蒸汽则可用于发电、供热,实现资源的回收利用。
作为发达国家广泛采用的城市生活垃圾处理方式,垃圾焚烧发电最符合“无害化、减量化、资源化”三原则,垃圾焚烧发电的资源回收利用效益相当可观,按发热值比较,我国目前城乡年产2.5亿吨垃圾相当于5000万吨标准煤。若综合考虑到经济成本与环境成本,垃圾焚烧发电成为我国城市生活垃圾处理方式的首选具备其必然性。
国家发展和改革委员会、住房城乡建设部、环境保护部组织编制的《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》中明确以“因地制宜,科学引导”的指导思想,考虑不同地区的实际情况,加强分类指导,坚持集中处理与分散处理相结合。按照“减量化、资源化、无害化”的原则,因地制宜选择先进适用的技术,有条件的地区应优先采用焚烧等资源化处理技术。城乡统筹,区域共享。通过以城带乡、设施共享等形式,逐步将生活垃圾无害化处理设施服务范围扩展至周边地区,鼓励跨行政区域共建共享处理设施。该规划同时明确,“十二五”期间规划新增生活垃圾无害化处理能力中,选用焚烧技术的达到35%,东部地区选用焚烧技术达到48%。
垃圾焚烧有许多优点,如厂房占地少,有利于节约土地资源;垃圾的减容减量化程度高,而设备运行全天候全封闭,环保程度高;垃圾焚烧的余热可产生蒸汽用于发电、供热,能节约能源等,都与中国节能减排战略相符合。如果全国垃圾完全焚烧利用,每年可节约3600多万吨煤,将大大减少煤炭开采潜在的安全事故,减少9400多万吨二氧化碳排放,既可抑制全球气候变暖,又为中国节能减排和低碳经济建设做贡献。
三、垃圾发电之二噁英不足为惧
目前国内关于垃圾焚烧发电,争执的焦点就在于二噁英的排放。但是垃圾焚烧发电在采用成熟的“3T”技术后,已能使二噁英(Doxlin)完全分解。实际上,国外的研究表明,1吨垃圾露天焚烧或在填埋场自燃排放的二噁英,是同量垃圾经过现代化焚烧排放的二噁英几千倍。由于人们对垃圾发电的认识不够深刻明朗,这样的实情又能有多少人知道?
中国城市建设研究院总工程师徐海云表示,很多人其实忽略了大量生活垃圾露天焚烧和填埋场自燃向大气中排放的二噁英,而将这部分视同“零排放”,从而误认为发展垃圾焚烧发电就会制造二噁英污染。来自德国的研究显示,当垃圾被运往焚烧厂时,二噁英单位含量就已达50纳克,生活垃圾经过焚烧后,垃圾中原有二噁英得到分解,向空气排放的二噁英只相当于原有含量的1%。因此,发展现代化的垃圾焚烧发电,实际上是削减二噁英排放的措施。
现代垃圾焚烧发电厂对二噁英的控制是采用成熟的“3T”技术,所谓3T是Temperature,Time和Turbulence的英文缩写,具体指高温(850~1000℃)焚烧,二燃室停留时间超过2.0s,以及较大的湍流程度,可防止大量生成二恶英。即确切的说,是3T+E技术,E指Ex-cessoxygen(过量空气量)。其一是二噁英的产生温度在360℃-820℃之间,若保持焚烧炉内温度大于850度,并控制烟气在炉内停留2秒以上,即可使二噁英得到完全分解,其二是烟气通过最先进的方式处理,采用半干式反应塔系统+活性炭喷射+布袋除尘器,用活性炭吸附二噁英,用布袋截留灰尘,减少二噁英排放载体,从而将单位二噁英排放控制在0.1纳克以内,对人类健康影响可基本忽略。
四、垃圾焚烧发电产生二噁英的实例举证
德国联邦医学协会在1993年1月发表的研究报告表明:现行达标的生活垃圾焚烧厂,住在焚烧厂附近癌症风险可以忽略。德国二噁英不同来源的年排放总量,单位:克。
在德国相关研究中,我们可以发现,生活垃圾经过焚烧后,向空气中二恶英排放量只相当于垃圾中原有二恶英含量的1%([0.48 ng/ kg]/[50 ng / kg] ),向环境中所有介质排放量为17.63ng TEQ/ kg 垃圾,相当于原有含量的35.3%,也就是说,垃圾焚烧过程消除了64.7%的二噁英。(来源:TWGComments on Draft 1of WasteIncineration BREF,2003)。
我们再来看美国环境暑统计数据,2002年全年美国生活垃圾焚烧发电厂排放的二恶英当量为12g,比庭院垃圾露天焚烧所排放的二恶英当量要低600g。(来源:Nickolas J.Themelis,2004)英国环境部门2000年报告,伦敦在迎接新千年庆祝活动中,15分钟烟花活动排放的二恶英量大于伦敦东南部垃圾焚烧厂二恶英年排放量100倍。(来源:UKEnvironment Agency 2000, briefing note from the APSWG by Neil Carrigan andProf. Chris Coggins South East London Combined Heat & Power, Deptford处理规模1400吨/日, 装机容量32MW,给附近4.8万个家庭及学校供热。South East London Combined Heat & Power, Deptford处理规模1400吨/日, 装机容量32MW,给附近4.8万个家庭学校供热。
2007年,里斯本预防医学研究所研究表明:垃圾焚烧发电厂对居住在附近居民的血液中二噁英含量没有影响。2009年,英国致癌委员会研究表明:居住在垃圾焚烧发电厂附近居民致癌风险非常低,按照现代流行病调查,处于基本监测不到水平。生活垃圾焚烧厂,执行的是欧盟2000标准,即二噁英排放浓度与德国、英国等发达国家执行的标准一致。
现如今垃圾发电技术已经相当成熟,在发达国家被普遍采用,比如瑞士这样风景秀丽的国家,都积极发展垃圾发电。在2000年2月,国家经贸委、国家税务总局下发《关于公布〈当前国家鼓励发展的环保产业设备(产品)目录〉(第一批)的通知》其中包含城市生活垃圾焚烧处理成套设备。在2007年,国家发改委发布《中国应对气候变化国家方案》,其中明确鼓励“在经济发达、土地资源稀缺地区建设垃圾焚烧发电厂”;“大力研究开发和推广利用先进的垃圾焚烧技术,提高国产化水平,有效降低成本,促进垃圾焚烧技术产业化发展。”,从中可以看出垃圾焚烧发电是大势所趋,而只要是按国家的废气排放来处理垃圾焚烧产生的二噁英,二噁英对人体的危害几乎不存在。
《纽约时报》曾于2009年8月12日一篇题为“中国垃圾焚烧炉威胁全球”的报道指出,“中国成世界最大家庭垃圾国后,因填埋所剩空间无几,便开始建造焚烧炉,但这些焚烧炉已成为有毒物质排放来源,排放物不仅危害中国,还随气流越过太平洋到达美国海岸。中国的焚烧炉也可以表现优异。在深圳另一端,政府所有的宝安焚烧厂大烟囱不见烟冒出。检验表明,该公司几乎没有污染物排出。”该报道所指符合环保标准的深圳宝安焚烧厂,正是位于深圳宝安老虎坑、日处理1200吨城市生活垃圾的宝安垃圾发电厂,系由深圳能源旗下的深圳市能源环保有限公司承建运营,采用炉排炉处理技术。另外,根据欧洲SGS实验室检测,深圳能源旗下另一家日处理垃圾800吨的南山垃圾发电厂,其二噁英排量也远远小于欧盟现行标准。
二噁英的危害,早就被完美的解决,按照现有的工艺处理技术,甚至可以做到零排放零危害。既然二噁英已经不足为惧,为什么我们还要拒绝这样有效的垃圾处理方式,去守着污染危害更大、臭气熏天的垃圾简易填埋场呢?