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固体废弃物管理-问题概述

城市固体废弃物管理的问题是人类社会发展、经济进步、物质生活极大丰富、消费节奏加快之后的必然产物。正在经历高速城市化和工业化的中国,同时也面临着前所未有的固体废弃物大幅增长,以及伴随而来日益严重的环境污染问题和健康威胁。根据世界银行的数据(2005年),2004年中国城市地区产生了约190,000,000吨城市固体废弃物(Municipal Solid Waste, MSW),中国超过美国成为世界上最大的固废制造者。我国的固体废弃物在其组成、处理方式、管理结构和健康危害方面都有其特点,本专题将具体阐述中国城市固体废弃物的危害与管理,对危险废弃物、医疗废弃物和工业废弃物或会有所涉及,但不在重点探讨范围之内。
可持续的废弃物综合管理是根据各地固体废弃物管理经验发展而来并受到推广的理念,根据该理念,废弃物的管理分为五级,或者说五个步骤:减量(reduce)、再利用(reuse)、再循环利用(recycling)、资源回收(recovery)(堆肥和消化)以及填埋(landfill)和焚烧(incineration),越高的级别(减量、源头分离再利用等)是越受到提倡的处理方式,填埋场在这一系统中不是一种方式,而是任何固废管理系统终点不可缺少的组成部分。目前世界各国依其固废组成特点、国土资源、经济发展和技术水平对不同处理方式和步骤各有侧重。可持续废弃物综合管理理念要求所有主要利益相关者都参与这些步骤的综合规划过程,对系统的各个方面都予以重视,尽可能地降低成本,最大限度地保护环境并获得公众接受,同时具备足够的灵活性以应对变化的情况,从而实现固废系统各个部分收益最大化的目标(世界银行,2005)。
在固废管理的过程中,收集和处理的每一种方式、每一个过程都会带来直接或间接的环境和健康影响。废弃物回收处理和再循环活动,使从业者暴露于废弃物的有毒有害物质中,焚化炉或填埋场排放的噪音、气体和渗滤液,既会直接危害人体,也有可能通过污染地下水、土壤和食物而给更广泛的人群带来健康风险。下表是Giusti对几种城市固废处理方式的主要环境影响的总结(2009)。
 
人们普遍认为靠近垃圾填埋地或垃圾填埋地的暴露与健康不佳有关系。但是,大多数研究的结论显示,表明废弃物填埋场与健康终点(尤其是癌症、生殖结果及死亡率)关联的科学证据不是质量太差就是不够充分(Giusti,2009)。
 
在焚烧方面,WHO欧洲办公室(2007)认为固体废弃物焚烧对人体健康的危害可能主要来自三个途径:吸入因完全和未完全燃烧而产生的空气污染物、摄入被污染的食品和水,以及与被污染的土壤接触。固废焚烧产生的烟气、飞灰和底灰中会释放无机排放物(水蒸气、CO、CO2、SO2、NOx及重金属等)、有机排放物(VOC、二恶英、PCB等,详见上表)以及颗粒物(包括PM10、PM5、PM2.5)等。这些污染物中以二恶英最受关注。二恶英是一组对环境具有持久性污染力的有机化合物,其化学名为“2,3,7,8-四氯二苯并对二恶英(TCDD)”,“二恶英”这一名称通常用来指结构和化学性质相关的多氯二苯二恶英(PCDDs)和多氯二苯并呋喃(PCDFs)。二恶英是一类剧毒物质,可导致生殖和发育问题,损害免疫系统,干扰激素,还可以导致癌症(WHO,2010)。二恶英类物质主要暴露途径是通过PCDD和PCDF污染的食物(海产品、奶制品、动物脂肪和蛋类)。围绕城市固体废弃物焚化炉问题,流行病学研究频繁调查的疾病是非霍奇金淋巴瘤和软组织肉瘤,其中一些研究发现非霍奇金淋巴瘤和暴露(基于居住以及土壤中二恶英水平)与城市固体垃圾焚化炉排放的二恶英之间确实存在关联,但是这种关联程度很弱。同时,焚化炉排放的其他污染物(如多环芳烃、重金属)也可能是暴露人群罹患癌症的原因。美国的一些研究也显示,在焚化炉附近居住的人群体内有高浓度的重金属和有机化学物,但其因果关系无法证明(Giusti,2009)。英国环境、食品和农村事务部(英国环境、食品和农村事务部,2004年)对共计102份出版物进行评述,结论是关于在焚化炉与癌症或呼吸系统疾病之间以及废弃物填埋和癌症之间的关联性,不存在令人信服的证据。除了二恶英,空气中汞的最大来源之一也是废弃物焚烧(世界银行,2005)。而通过空气吸入汞会带来神经性症状,诱导心血管系统、呼吸系统和肾功能产生病变等。总的来说,要得出焚烧厂污染的存在与健康风险规模之间有确切关系的结论,还缺乏证据,固废焚烧的健康风险一般是由长期低水平暴露所致,其增加很难被探测得到。而焚烧厂通过间接机制对总体环境和人类健康产生的整体影响至今还没有得到充分评估(WHO欧洲办公室,2007)。
 
暴露于堆肥设施所释放的粉尘和细菌、真菌、放线菌、内毒素和1-3ß葡聚糖则可能引起呼吸系统疾病。一些流行病学研究表明了室外堆肥设施产生的生物气溶胶污染和附近居民的刺激性呼吸道症状的关联,而堆肥场工人比一般大众更可能感染呼吸道和皮肤疾病(Giusti,2009)。
 
此外,固体废弃物的处理也组成了不断增加的温室气体(二氧化碳、甲烷和氧化亚氮)中的一部分。以填埋为主的废弃物处理活动产生的温室气体甲烷比等当量的二氧化碳的全球变暖能力高21倍,这将可能对人类健康造成显著的间接影响。气温上升(以及低浓度臭氧水平)会影响罹患心血管疾病的老年人以及有诸如哮喘等呼吸系统问题的老年人和年轻人。由蚊子等媒介传播的疾病(如疟疾)可能变得更为常见。不断上升的海平面、洪水和极端天气也会造成环境灾难和人员伤亡(Giusti,2009)。
 
在职业安全和健康方面,废弃物管理也是个存在较大风险的行业,工人容易遇到交通事故、扎伤、化学品灼伤、背部损伤和吸入高浓度气溶胶及其他颗粒物造成的呼吸道疾病。在发达国家,这一行业往往对工人采取了较完善的保护与健康安全措施,但即使如此,以英国为例来看,该国废弃物管理部门的事故率仍大约是全国平均水平的四倍,致命伤害事故率为全国平均水平的10倍,重大伤害事故率是全国平均水平的三倍多(Giusti,2009)。
 
在中国,城市固体废弃物的组成主要包括厨余有机物、废弃纸张、废弃塑料、废弃金属和废弃玻璃等。从数量上看,中国人均每日固体废弃物的产生量不足0.9千克/日/人,低于发达国家水平(Giusti,2009)。但伴随城市化速度的加快,固废产生量和清运量正在迅速增长(见图1)。废弃物的组成也有其特点:有机物含量丰富(可达70%以上),因而易腐烂变质和携带致病菌(聂永丰,2010)。在再利用和再循环利用两个环节之后,我国固体废弃物按城市垃圾清运量计算,截止2008年,填埋、堆肥和焚烧处理比例分别占54.6%、2.0%(包括综合处理厂数据)和10.2%,还有33.2%的垃圾处于堆放状态(见图2),垃圾处理能力也在相应地逐年提高(图3)。
 
图1:2001-2009年全国城市垃圾生活垃圾清运量及处理率
         图片来源:中国环境保护产业协会城市生活垃圾处理委员会,2011


 图1:1986-2006年中国城市垃圾生活垃圾清运量及增长速度
       图片来源:温俊明,吴俊锋,2009

1986-2009年中国城市垃圾生活垃圾清运量
 
图2:2008年按城市生活垃圾清运量统计处理方式比例
图片来源:中国环境保护产业协会城市生活垃圾处理委员会,2010
 图3:2000—2009年垃圾处理能力统计
     图片来源:中国环境保护产业协会城市生活垃圾处理委员会,2011
分城市来看,由于我国不同城市和地区的地理位置、能源结构、发展模式、收入水平和生活方式有所不同,城市固体废弃物的组成成分也差异很大。根据Zhang(2010)的总结,我国不同城市的固体废弃物组成如下表所示:
 
表二城市固体废弃物组分在中国不同城市的典型分布比较
组分(%)
有机垃圾
纸张
塑料
玻璃
金属
纺织纤维
木料
北京(2006)
63.39
11.07
12.70
1.76
0.27
2.46
1.78
5.87
上海(2009)
66.70
4.46
19.98
2.72
0.27
1.80
1.21
2.77
天津(2007)
56.88
8.67
12.12
1.30
0.42
2.47
1.93
16.21
沈阳(2007)
73.70
7.60
5.20
2.40
0.30
0.90
1.7
-
杭州(2009)
57.00
15.00
3.00
8.00
3.00
2.00
2.00
4
青岛(1998)
42.20
4.00
11.20
2.20
1.10
3.20
-
-
西藏(2009)
72.00
6.00
12.00
-
1.00
7.00
-
-
宁波(1998)
53.70
5.40
7.90
2.40
1.00
3.00
1.10
-
广汉(1998)
50.70
8.80
6.10
0.6
0.2
0.60
0.20
32.80
重庆(2006)
59.20
10.10
15.70
3.40
1.10
6.10
4.20
-
广州(1999)
58.10
6.30
14.50
2.00
0.60
4.80
3.10
9.00
深圳(1998)
40.00
17.00
13.00
5.00
3.00
5.00
-
-
香港(2009)
44.00
26.00
18.00
3.00
2.00
3.00
1.00
-
 
中国作为一个处在快速工业化和城市化过程中的发展中国家,其固体废弃物的管理体制、处理手段和健康危害都与发达国家有着显著不同。中国正面临着固废产生量大、增长迅猛、热值低、源头分类薄弱、处理能力有限、处理设施运行不达标、废弃物捡拾回收者健康缺乏保障的基本状况。
 
-          废弃物回收和再循环利用
目前源头减量分类的工作仍是中国固体废弃物管理的薄弱环节,数百万正式和非正式的废品分类回收行业的从业者在这个行业工作。根据世界银行的估算(2005),中国可能有250万人从事非正式的城市废品回收工作(主要通过出售收集的物质获得收入),如果考虑废弃物加工生产(以废弃塑料和电子废弃物为主)的从业者,这一数字将更大。以废弃塑料为例,非正式小规模的回收加工活动在分类、清洗、粉碎和高温裂解的各个环节都会产生水、土壤、大气和噪声的污染。其中,分类清洗的环节通过皮肤、呼吸器官直接影响作业者的身体;熔化环节会产生甲苯、乙苯、甲基丙烯酸甲酯等数十种有害气体,可以对人体的呼吸、心血管、神经和骨骼等系统产生有害影响,有些可能还有致癌作用。但是,关于塑料废品回收大气污染对人体体质和免疫力等健康状况的影响程度,以及这些污染与人体疾病之间明确的对应关系,尚未见研究报道(李丽萍,2010)。
 
       特别需要指出的是,中国正在经历国内大量电子电器产品淘汰更新的过程,同时也是世界范围内电子废弃物转移的主要接收国。大多数电子废弃物的拆解和物质及材料分离回收过程在小手工作坊中通过简陋的设备和原始的工艺完成,对环境和操作工人及当地居民的身体健康均有重大影响。对此,Sepúlveda(2010)等人予以了详细的综合和梳理。其中,拆卸活动所释放的尘土颗粒将重金属和阻燃剂带入大气,这些颗粒或重新沉淀在排放源附近,或被传输到更远的地方;直接进入废水中的尘土颗粒可能进入土壤或者水系统中;焚烧活动释放的含有重金属和多溴二苯醚的颗粒、灰烬和烟的环境去向上述相似;对电子废弃物的焚烧或不充分的冶金处理更可能产生极其危险的人为污染物,比如二恶英和呋喃。从事电子废弃物回收再循环的工人作为受到影响最大的人群,直接暴露于环境中的铅、多溴二苯醚和二恶英污染,对其心血管和呼吸系统均有损害,而周边环境中的居民,以孕妇和儿童为首,更是受到严重的健康威胁。
 
- 填埋和倾倒场地
根据世界银行推荐的标准,中国现有的废弃物处置场地中称得上“卫生填埋场”的为数不多,废弃物在这些倾倒场地对人类健康和环境的影响没有得到控制。除了眼前的公众健康问题,倾倒场地还将给城市带来长期的负担,包括清理对地下水产生的污染等。在中国现有的660个城市的约1000座填埋场中,运行状况一般较差。主要不足包括:设计过大,分期建设未得到切实落实,后续阶段的施工不成熟(合成衬垫层暴露,而且产生大量的渗滤液);缺乏有效的雨污分流措施和压实和覆盖,渗滤液收集和处理不足,污染地下水和地表水;填埋气体处理与利用系统刚开始发展,几乎没有填埋气体收集;填埋场封场后一般都未进行生态恢复,已经终场的生活垃圾堆体不能够合理地安全封场和持续维护等(世界银行,2005;聂永丰,2005)。
 
- 焚烧
       热值含量低是我国固体废弃物焚烧的主要障碍。即使是最现代化的大城市如上海,固体废弃物热值含量也几乎不能维持自行燃烧。大多数城市都必须通过使用辅助燃料进行废弃物燃烧,因而焚烧过程中并没有产生净能量以抵消高额的投入。另一方面,焚烧在中国得到了政府的一系列优惠政策支持,包括增值税返还、优先的商业银行贷款、贷款利率补贴,以及以补贴价格购买焚烧发电的保证等(世界银行,2005)。事实上,对焚烧的支持与鼓励废弃物减量的原则相悖,同时也加剧了与固废中的可燃物质(纸张、纺织物、木材、塑料等)进行再利用和再循环利用的竞争。近年来我国固体废弃物焚烧处理发展很快,尤其是在经济发达土地资源紧张的东南沿海地区。技术先进的现代化焚烧厂与早期建设的技术水平较低的小规模焚烧厂同时存在。低技术焚烧往往燃烧不完全,烟气处理设施不完备或未使用,二恶英的排放水平较高。新建和高技术焚烧厂的二恶英和污染物排放水平从理论上可以达到国家甚至欧盟标准要求,但排污和烟气处理设施的实际运行情况以及污染排放的监测结果则未必如此。在中科院大连化学物理研究所对国内19座大型生活垃圾焚烧炉排放取样监测的结果中,平均排放水平为0.423 ng TEQ Nm-3,有三座排放水平超过了1ng TEQ Nm-3的国家标准,仅有6座达到了0.1 ng TEQ Nm-3的欧盟排放标准(陈吉平,2010)。


 
 
参考文献:
世界银行,2005, 中国固体废弃物管理:问题和建议,
http://www.worldbank.org.cn/Chinese/content/China-Waste-Management_cn.pdf
L. Giusti, 2009, A review of waste management practices and their impact on human health
WHO2010,二恶英及其对人体健康的影响,http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs225/zh/index.html
WHO Regional Office for EuropeWHO欧洲办公室), 2007, Population Health and Waste Management: Scientific Data and Policy Options, www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0012/91101/E91021.pdf
UK Department for Environment, Food and Rural Afairs(英国环境、食品和农村事务部), 2004, Review of Environmental and Health Effects of Waste Management: Municipal Solid Waste and Similar Wastes
中国环境保护产业协会城市生活垃圾处理委员会,2010,我国城市生活垃圾处理行业2009年发展综述
温俊明,吴俊锋,2009,中国城市生活垃圾特性及焚烧处理现状
李丽萍,2010,塑料回收过程中的健康风险(中国健康、环境与发展论坛第二届年会PPT
Alejandra Sepúlveda, Mathias Schluep, Fabrice G. Renaud, Martin Streicherc, Ruediger Kuehr, Christian Hagelüken, Andreas C. Gerecke, 2010, A review of the environmental fate and effects of hazardous substances released from electrical and electronic equipments during recycling: Examples from China and India
聂永丰,2005,我国生活垃圾处理技术现状及发展方向探讨
陈吉平,2010,我国垃圾焚烧二恶英排放水平与特征(中国健康、环境与发展论坛第二届年会PPT