生活垃圾焚烧处理的环境危害

张乃仁

（中共河南省委党校 决策咨询部，河南 郑州 450000）

生活垃圾焚烧处理容易产生酸性气体等四类有害物质/Pixabay

近年来，随着我国经济社会发展和人民生活水平的提高，生活垃圾的数量也在急速攀升。目前我国每年产生的生活垃圾数量已经达到了2.58 亿吨。如何高效、环保地处理这些生活垃圾一直是困扰我国城市发展的重要难题。目前生活垃圾的处理方式主要有三种：填埋、焚烧、堆肥。相较于其他两种方式，焚烧可以更有效地实现垃圾减量，目前我国城市垃圾中超过70%是被焚烧处理的。垃圾焚烧虽然有效解决了我国城市早年间面临的“垃圾围城”困境，但在实际运行也会产生酸性气体、重金属、二噁英、飞灰等有毒有害物质，给生态环境带来二次污染。

我国曾经历“垃圾围城”困境

改革开放以来，我国经济社会进入了高速发展的新时期，伴随着人民物质生活水平的提高，我国生活垃圾的数量也在急速增加。国家统计局发布的数据显示，2022 年我国城市共产生生活垃圾25 973 万吨，无害化处理量为25 767.22 万吨，无害化处理率为99.9%。今天，我国所有城市都建立了完善的生活垃圾清运和处理体系，走在城市的大街小巷，我们根本看不到生活垃圾堆积、恶臭连连的情境了。然而在20 年前，我国城市生活垃圾处理能力还十分薄弱，大量垃圾堆积在城市周边无法得到有效处理。“垃圾围城”是当时我国很多城市面临的困境。国家统计局发布的数据显示，2004 年，我国城市生活垃圾清运量为15 509.3 万吨，但无害化处理率仅为52.1%，这意味着当时我国城市每年都将近一半的生活垃圾无法得到妥善处理，数年积累下来，在我国城市周边已经堆积起了数千万吨生活垃圾。2006 年建设部的一项调查研究发现，全国600多座大中城市中，有三分之二陷入了垃圾包围之中，有四分之一甚至已经找不到合适的垃圾堆放场所了。

北京、广东等大型城市所面临的“垃圾围城”威胁更为严峻。2009 年，北京日产生活垃圾量为1.84 万吨，当时北京市垃圾处理设施的设计处理能力仅为1.04 万吨，面对天量的垃圾数量，这些垃圾处理设施只能超负荷运营，实际每天垃圾处理能力达到1.74 万吨，设施超负荷率达67.3%。当时北京市预计：到下一年（也即2010 年）北京市将有10 座垃圾处理设施因超负荷运行被迫陆续关闭，届时北京市每天将有1.077 万吨生活垃圾无处堆放。广州市面临的生活垃圾危机比北京更为严峻。2009 年，广州市日均生活垃圾产生量为1.17万吨，且以每年5%的速度持续增长。而彼时，广州市仅有一座生活垃圾焚烧发电厂，每日垃圾处理能力仅为1 000 吨左右，生活垃圾焚烧率仅为13%，这意味着广州市每天有87%的生活垃圾（约1.07 万吨）因无法被妥善处理只能露天堆放。广州市高温多雨的气候，让城市周边数十万吨生活垃圾恶臭连连，不仅严重影响周边居民生活，威胁当地水体、土壤安全，还直接制约了城市的发展。

回望那一时期，我国正处于经济社会高速增长阶段，城市化、工业化的推进，使我国每年工业垃圾、生活垃圾数量急速攀升。如果不能有效处理这些生活垃圾，那么用不了多久，“垃圾围城”的“达摩克利斯之剑”就必然会坠落到我们头上，届时我国城市将面临难以想象的环境灾难。

垃圾焚烧处理是现实的选择

面对“垃圾围城”的现实威胁，我国必须选择更为高效、环保的垃圾处理方式，来尽快消化掉堆积在城市周边的“垃圾山丘”。最终，我国选择了以焚烧为主的生活垃圾处理方式。而实践也证明，当时的这一选择是正确的。

目前生活垃圾主要有三种处理方式：填埋、堆肥、焚烧。三种方式各有特点，各有利弊，当我们深入了解这三种生活垃圾处理方式后，就能理解当时我国在垃圾处理方式的路线选择了。一是填埋。填埋就是将生活垃圾直接填埋到废矿坑、废黏土坑、废采石场，进行自然分解降解。这一方式具有技术可靠、操作简单、投资运营成本较低等一系列优点，但同时也有不少缺点，比如垃圾渗滤液可能污染土壤和地下水，引发更为严重的环境污染风险；垃圾分解可能产生甲烷、二氧化碳、硫化氢等气体，存在潜在的爆炸、火灾风险。最关键的是，垃圾填埋并没有真正使垃圾减量，甚至可以说只是把污染转移给了后代子孙，不少发达国家已经开始明令禁止这种“不负责任”的垃圾处理方式了。近年来，我国各级政府也逐步认识到其环境危害，开始减少垃圾填埋量。

二是堆肥。垃圾堆肥主要是利用细菌、酵母菌、真菌等微生物，在人工干预的条件下，将生活垃圾的中的有机物分解、腐熟，进而转化为能改良土壤的有机肥。可用于堆肥的生活垃圾有农村养殖粪便、作物秸秆、厨余垃圾、市政污泥、糖厂药厂废渣等。垃圾堆肥的生产投资少，能将垃圾真正变废为宝，这是它最大的优点。但这一处理方式也有其缺点：适用处理的垃圾范围有限；处理周期长，垃圾减量效果不明显；受天气影响较大，寒冷地区或季节堆肥过程缓慢，时间成本高；有机肥使用集中在春秋两季，其他季节只能贮藏积存，增加了堆肥厂运营成本。上述原因导致有机肥的成本显著高于工业化肥，目前市场销量并不理想，不少堆肥厂已经处于停运状态。事实上，堆肥一直都不是我国生活垃圾处理的主要方式，国家统计局发布的数据显示，2010 年我国城市生活垃圾堆肥无害化处理量为180.8 万吨，仅占当年城市垃圾清运量的1.14%。

三是焚烧。垃圾焚烧是将生活垃圾置于高温焚烧炉中发生热分解、燃烧、熔融等反应，使其成为残渣或熔融为固体物质的过程。垃圾焚烧的优点十分明显，首先，焚烧过程中产生的热量可以用于发电和供暖，残渣可用于制作砖和水泥，较好地实现垃圾的资源化利用。其次，垃圾焚烧能快速实现垃圾减量，焚烧后垃圾体积一般可以减少90%以上，重量减少80%至85%。这对节约填埋、堆放土地意义重大。最后，垃圾焚烧基本不受气候、温度因素影响，可以实现全天化操作。当然，垃圾焚烧也有其缺点，如焚烧厂建设投资大，技术相对复杂，对管理保障水平要求高。此外垃圾焚烧厂如果不能有效科学控制烟气、残渣和废水，还可能引发二次污染。

综合对比上述三种生活垃圾处理方式可以看出，垃圾填埋并不能真正实现垃圾减量，只是把污染转移给了下一代，并且随着垃圾处理量的增加，会占用大量土地，并有极大的土壤、水体污染风险。显然，这并不是一个环境友好、可持续的垃圾处理方式。而垃圾堆肥虽然基本不会产生新的污染，但适用垃圾类型十分有限，处理周期长，垃圾减量效果不明显，面对我国每天40 万吨左右的城市生活垃圾产生量，这一方式就只能望洋兴叹了。在排除上述两种不可持续、低效的垃圾处理方式后，焚烧就成为生活垃圾大规模处理的必然选择。而事实上，垃圾焚烧所具备的优势也确实足以支撑它能担当这一“重任”。与垃圾填埋相比，焚烧能切实降低垃圾量，不把污染留给下一代。与垃圾堆肥相比，垃圾焚烧的适用范围更为广泛，且能在短时间内快速实现垃圾减量，能够轻松应对我国城市每天产生的巨量生活垃圾。

统计数据显示，党的十八大以来的十年间（2012—2022 年），我国城市生活垃圾焚烧无害化处理厂的数量从138 座增加到了2022 年的583 座，增长率达322.46%，生活垃圾焚烧无害化处理能力从每日的12.26万吨上升至71.95 万吨，十年间增长了486.87%，年垃圾焚烧无害化处理量从3 584.1 万吨上升至18 019.7 万吨，增长率达402.77%，垃圾焚烧处理量占城市垃圾清运量的比率从20.98%迅速增加至72.45%。依靠巨大的垃圾焚烧无害化处理能力，我国城市即使年产2.5 亿吨生活垃圾，也能实现99.9%的无害化处理。垃圾焚烧，对我国城市生活垃圾治理意义重大。

焚烧垃圾容易产生四类有害物质

尽管垃圾焚烧处理为我国城市生活垃圾处理做出了巨大贡献，但不可否认，现实中一些垃圾焚烧厂受限于资金、技术等因素，在运行过程中还存在重垃圾焚烧减量、轻污染处理与净化现象，导致不少有毒有害物质被排放到周边环境中，形成了较为严重的二次污染。具体而言，生活垃圾焚烧容易产生以下四类有害物质。

第一，酸性气体。垃圾焚烧过程中，一些硫化物会与氧气发生反应形成二氧化硫，氮化物会分解或与氧气发生高温氧化反应形成氮氧化合物。含氟塑料燃烧时会形成氟化氢，垃圾中的有机氯化物（如PVC 塑料、橡胶、皮革等）和无机氯化物（氯化钠、氯化镁）等在高温环境下也会分解或与其他物质（如水、氧气、硫化物等）反应生成氯化氢。上述物质都属于酸性气体，其中氯化氢的生成量最大，危害也最大。氯化氢溶于水后会形成盐酸，因此它与人体接触后直接腐蚀人体表皮和呼吸系统黏膜，严重还会导致肺水肿。焚烧炉中的这些酸性气体若未经处理就直排大气，会产生严重的大气污染。

第二，微量有机化合物。生活垃圾的中氯、碳水化合物等在特殊温度和触媒作用下会生成微量有机化合物，包括多环芳烃、多氯联苯、甲醛、二噁英及呋喃等。二噁英是对一些氯化多核芳香化合物的总称，包括多氯二苯并对二噁英和多氯二苯并呋喃，联合国卫生组织将多氯联苯也列为二噁英物质。垃圾焚烧是二噁英的主要来源，它贡献了全球10%到40%的二噁英排放。

二噁英具有急性致死毒性，是国际组织认定的一级致癌物，同时化学性质稳定，能长期存在于自然界而不被降解，因此有“地球最强毒物”“世纪之毒”之称。人体一旦过量接触二噁英后，皮肤、肝脏、生殖系统、内分泌系统、免疫系统、心血管系统、呼吸系统、神经系统等机体会出现严重毒性反应。孕妇接触二噁英后，会引发早产、胎儿宫内发育迟缓甚至死胎。

第三，重金属。垃圾焚烧产生的金属化合物主要由金属氧化物和盐类组成，金属元素主要来源于油漆、电池、化学溶剂、油墨、灯管、化学溶剂等，这些物质中一般都含有微量的汞、铅、铬等重金属元素。这些重金属元素在高温下并不会被破坏，而会随着烟气进入空气、土壤、水体。重金属在自然环境中不易分解降解，甚至会与其他物质反应生成毒性更强的化合物，最终通过食物链传递在人体内富集，危害人体脏器官功能并引发癌变。

第四，焚烧飞灰。生活垃圾在1 500 ℃的高温焚烧过程中，会在烟气净化系统、烟囱底部以及烟道中残留大量细微的固体颗粒，这些固体颗粒就是“焚烧飞灰”。通常情况下，焚烧飞灰的产生量一般占垃圾焚烧量的4%左右。焚烧飞灰不是某一种单独的化合物，而是多种有毒元素（可溶性重金属、二噁英等）的集合。有研究对飞灰的物质组成和矿物特性进行了分析，发现飞灰的基本元素构成主要为钙、硅、氯、钾、钠、硫、铝、镁、铁等，重金属元素主要为锌、铅、锰、铜、铬等，矿物相主要为硅、钙化合物和氯化物。飞灰浸出液的pH 值介于12.3 到12.5 之间，表明其具有强碱腐蚀性。焚烧飞灰如果得不到有效收集，就会在焚烧厂周边的水体、土壤和大气中不断积累，其携带的重金属、二噁英等有毒有害物质也会进入周边居民体内，影响他们的身体健康。

除上述环境污染元素外，生活垃圾焚烧项目在运行过程中还会产生较大的机械噪声、汽车交通噪声等。这些噪声污染如不加以控制和处理，也对周边居民生活和健康造成影响。

如何降低垃圾焚烧处理的危害

垃圾焚烧虽然会产生酸性气体、微量有机化合物、重金属以及飞灰等有害物质，但并非不可控制的。要从根本上减少其危害，我们可以尝试从以下方面努力：

第一，加强生活垃圾的回收利用，从源头上减少垃圾焚烧量。生活垃圾的成分较为复杂，包括厨余垃圾、纸、塑料、纺织物、金属、玻璃、陶瓷、竹木、渣土、砂石、电子电器产品等。其中，纸、塑料、玻璃、金属等大都可以重新回收再利用。这样既能节约资源，又能减少再生产中的污染排放，经济效益和生态效益明显。研究发现1 吨废纸可以回收再造好纸0.85 吨，相当于等量生产节约了300 千克木材，减少了74%的污染排放；1 吨塑料瓶可以获得0.7 吨二级塑料原料；1 吨废钢铁可以回炼出0.9 吨好钢，比直接冶炼铁矿石节约成本47%，减少75%的空气污染和97%的水污染和固体废弃物。目前，我国生活垃圾中废纸、废塑料、废橡胶、废玻璃的回收率分别达到了53%、30%、47%、13%。废旧金属回收率更高，我国废钢回收率达到70%至80%，废旧有色金属回收率达85%。未来，我国还应继续做好生活垃圾的回收再利用工作，不断建立和完善城市、农村垃圾回收利用体系，从根本上减少生活垃圾焚烧量，降低焚烧二次污染危害。

第二，做好垃圾分类。我国城市生活垃圾中，40%以上都是厨余垃圾，其含水量高、热值低，会显著降低生活垃圾焚烧效率，增加污染排放。此外，生活垃圾与工业废物、危险废物混烧是造成二次污染和燃烧低效地的重要原因。如果我们做好了垃圾分类，就能有效降低焚烧垃圾的含水量，提高原料热值，促进燃烧进程，减少二噁英和重金属排放。垃圾分类，是垃圾科学、分类处理的重要前提，因此未来我国要深入推进垃圾分类，为垃圾焚烧效率提升、二次污染减排奠定基础。

第三，开发高效、环保的新型垃圾处理技术。目前生活垃圾焚烧技术有三大发展趋势。一是生活垃圾与其他物料掺协同处置技术路线。目前科学家们发现将生活垃圾与煤、生物质、污泥掺烧能有效减低灰渣中的重金属毒性，减少污染气体排放。二是垃圾热解。垃圾热解是利用生活垃圾中有机物的热不稳定性特征，在无氧或者缺氧条件下实现有机物的分解。垃圾热解过程不进行明火焚烧，无法达到二噁英产生的反应条件，从原理上抑制了二噁英的产生，其他污染物（如氮氧化物、硫化物、重金属等）的产生量也大幅降低。此外，热解的垃圾处理效果也好于焚烧，能实现95%到97%的垃圾减量。目前垃圾热解还处于试验性生产阶段，相信未来随着其技术和工艺的成熟，能在生活垃圾处理中发挥更大作用。三是焚烧与热解气化结合的技术路线。目前，我国西南地区部分城市已经建立了很多热解气化示范工程。该方法不但可以固定有害金属，还可以生成高值化产品（气体燃料、热解油和生物炭等），未来有望成为焚烧技术的重要补充工艺。此外也有学者提出了生活垃圾“预处理+热解气化+烧结制砖”一体化工艺路线，能有效解决每天100 到500 吨生活垃圾处理，处理产物为可燃气和标砖，燃烧残渣在除铝除铁后还可用于水泥生料生产。无论哪一种技术发展趋势，其都要比传统的垃圾焚烧技术更为先进、环保和高效，未来我们还应继续加大相关研发投入，不断开发和推进新燃烧技术和工艺，借助更为先进的技术手段降低垃圾焚烧污染排放。

第四，做好焚烧灰烬残渣和飞灰的再利用。垃圾焚烧的灰烬和残渣中还残留有部分有害物质，直接排放自然环境也会造成有害物质的富集和扩散。因此，垃圾焚烧厂应加强与土砖、水泥制造企业合作，将垃圾灰烬残渣用于砖、水泥等建筑材料制作，减少灰烬和残渣的二次污染。同灰烬残渣一样，飞灰经过科学处理后也可以实现资源化利用。目前科学家们发现，飞灰经过除杂过滤、蒸发结晶、萃取等工艺处理后，可以在建筑、陶瓷制备等领域有新的应用。比如，经处理后的飞灰可以替代水泥、混凝土中的石灰石，减少石灰石烧制中的温室气体排放；添加到沥青后可以有效提升沥青胶浆的高温稳定性。未来，我国应继续进一步提高垃圾焚烧灰烬、残渣和飞灰的再利用水平和规模，减少潜在的污染排放。

我国环保部门高度重视垃圾焚烧的二次污染问题。2020 年1 月1 日，生态环境部主导的《生活垃圾焚烧发电厂自动监测数据应用管理规定》正式开始实施，规定要求所有正在运行的垃圾焚烧厂必须建立环境自动监测设备，监测数据与环保部门联网，以此作为环境执法证据。这一政策的实施效果十分明显，当年我国垃圾焚烧厂的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氯化氢的日均排放量就实现了100%达标。2021 年5 月，国家发改委、住房城乡建设部共同印发了《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》，规划提出到2025年年底，我国城镇生活垃圾焚烧处理能力达到80 万吨/日左右，我国城市生活垃圾焚烧处理能力占比将达到65%左右。这意味着未来我国还将继续扩大垃圾焚烧规模和比例。为推动垃圾焚烧行业健康发展，我国也应相应地出台更为严格的环保标准，做好垃圾分类和回收等配套工作，不断研发和推广新型焚烧技术与工艺，切实降低焚烧二次污染，为我国生态文明建设之路贡献更大力量。