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台湾研究：飞灰固化填埋成二恶英潜在污染源
原创 2017-01-16 夏志坚 毛达 天下无焚
学术期刊
2005年11月，国际著名学术期刊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论文。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恶英类物质的分布情况。
为了研究飞灰固化体填埋场的PCDD/F（即二恶英类污染物）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PCDD/Fs的相关指标。
作者强调，尽管他们只研究了一座飞灰固化体填埋场，但是相似的固化方式（在台湾，当时飞灰的固化处理均采用水泥固化的方式——编者注）以及填埋过程让研究所得的结果对台湾其他填埋场的情况都具有参考价值。
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PCDD/F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PCDD/F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PCDD/F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PCDD/F含量，结果发现城市表层土壤的平均PCDD/F含量为2.74 ng I-TEQ/kg，而填埋场的表层及深层土壤PCDD/F平均含量分别是1260 ng 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PCDD/Fs含量高出了460倍，表明填埋场土壤已经被PCDD/Fs污染，且污染区已向下扩展到了深层土壤。
作者进一步确定，填埋场PCDD/Fs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PCDD/Fs进行指纹特征分析，发现两者具有相似的特征（见图1）。而之所以填埋场土壤的PCDD/Fs含量比固化体还高（表层土和深层土PCDD/Fs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PCDD/Fs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PCDD/Fs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PCDD/Fs挥发在内的方式对人类健康造成潜在风险。

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。）
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PCDD/F浓度，结果发现其他县地下水和河水样品的PCDD/F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0.0473 pg 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PCDD/Fs从飞灰向外渗出，只不过由于PCDD/Fs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PCDD/F的平均浓度则达到了0.071 pg I-TEQ/kg，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PCDD/F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PCDD/F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PCDD/F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PCDD/Fs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。
小知识
1、二恶英类污染物：二恶英是约210种不同化合物的总称，包括75种多氯二苯并-对-二噁英（PCDDs）以及135种多氯二苯并呋喃（PCDFs），世界卫生组织癌症研究所和美国环保署已将其列为已知人类致癌物。环境中存在的二恶英以其混合物形式存在，评价接触这些混合物对健康产生的潜在效应并非含量的简单相加。为评价这些混合物对健康影响的潜在效应，提出了毒性当量（Toxic Equivalency Quantity, TEQ）的概念，并通过毒性当量因子（Toxic Equivalency Factor, TEF）来折算。
TEF是指其他PCDD/Fs异构体对某种作为标准的异构体的相对毒性大小，实际应用中一般以毒性最强的2,3,7,8-TCDD的TEF作为标准1，其他PCDD/Fs异构体与其比较所得的毒性值便是该异构体的相对毒性强度。
2、固化和固化体：固化（固化/稳定化作用的简称）指为通过物理、化学方法将废物有害成分固定或包容在惰性固体基质内，使之呈现化学稳定性，以便于运输和处置，并降低污染物的毒性和减少其向生态圈的迁移率，是一种无害化处理方法。固化体指废物通过固化之后形成的惰性固体。水泥固化是一种常用的固化处理方式。
3、浸出毒性：指采用规定的浸出程序对固体废弃物进行浸取之后所测定的浸出液的毒性。
编译：夏志坚、毛达 时间：2017年1月15日星期日
来源：Wang M S, Wang L C, Chang-Chien G P. Distribution of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans in the landfill site for solidified monoliths of fly ash.[J]. Journal of Hazardous Materials, 2006, 133(1-3):177-182.
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2017-01-17 08:55:06
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