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垃圾焚烧厂安全距离的终极计算,算完了我浑身发凉,救救地球吧
摘要说明:将地球设想为一个理想球体,上面均匀分布着许多垃圾发电厂,每个焚烧厂都按照同样的条件排放等量的二恶英,二恶英又按照同样的条件沉降到土壤中,人体通过食物摄取二恶英,通过计算人体每天最大摄入量,得出土壤二恶英的最大含量,再通过计算二恶英的半衰期得出达到二恶英达到平衡浓度时的二恶英排放量,除以土壤最大容许浓度,得出污染面积,就可算出安全距离
经过几天来的反复思考,特别是今天dhu的批评,启发了我从另外的角度考虑计算垃圾发电厂排放二恶英的安全距离,建立数学模型,并根据数学模型来进行理论计算,具体的结论—安全距离是多少?还需要更多的数据和更专业的人士参与.我现在计算出来的数据太耸人听闻了
数学模型的构想:既然垃圾发电厂尾气的扩散和吸收受到多种因素的影响,那么不妨把它最大化,建立一个可以忽略任何因素的数学模型,在最极端的情况下,各种影响因素就可以忽略了
地球的情况多种多样,什么山川河流,暴风雷电,不过这些我都不管它,我就设想这是一个表面平整的球体,没有大海,没有江河湖泊,全是土地
数学模型就是设想这个球的表面均匀分布着许许多多的垃圾焚烧发电厂,这些垃圾发电厂都是同样的规模,同样的管理,同样的尾气排放,各个地点的气候条件完全一样,每个地方都有微风,把垃圾焚烧发电厂产生的尾气平均分布到这个球的每一个角落,这个微风刚刚好能让垃圾焚烧发电厂产生的污染物在一天之内落到地面,这些污染物落到地面后再也不会返回空气中,从而形成对地面的永久污染,这些污染物又进入食物链,通过计算污染物在食物中的含量,以污染物安全值为标准,反过来推算垃圾焚烧发电厂在极端理想情况下对环境发生影响面积.有了这个影响面积的数据,就可以计算出安全距离了
具体以垃圾焚烧发电厂排放的二恶英作为计算安全距离的例子吧(主要是因为最近一直在搜索二恶英的资料,也写了几个帖子来计算二恶英对人体的毒害,所以比较熟了),其他污染物质对环境的影响也可以按照这个方法来建立
根据WHO的数据, 每月容许摄入量（PTMI）是70pg/公斤,以体重60公斤计算,每天的容许摄入量就是140pg
在我的数学模型中,空气中的二恶英含量可以忽略不计,全部二恶英均来自食物
我假设蔬菜中的二恶英浓度为土壤中的10倍,这个纯粹是估计,没有任何数据支持,唯一的理由是:二恶英会在食物中沉积,也许这个数据太少或太多,需要有关专业人士提供数据,可以参照的是金属汞在大豆中的浓度是土壤浓度的16倍(注1)
假设我每天的食物来自1m3的土地,这样土壤中的二恶英的浓度就应该为14pg/m3,这个数据也纯粹是估计,还需要有关专家提供数据
番禺将要建立的垃圾焚烧发电厂规模为2000吨/天,我就以这个厂的规模作为计算基础
按照网上资料, 每吨垃圾产生的废气大致在0m3,2000吨的垃圾将产生9-12x106m３的废气,既然是考虑极端情况来建立数学模型,那就要按照最大值来作为计算依据(一下同样这样计算)根据欧洲标准(我按照最严格的情况计算),废气中的二恶英含量要低于0.1ng/m3,那么每天产生的二恶英为1.2x106ng.在我设立的模型中,每天产生的二恶英都会沉降到地面,均匀污染土壤深度达1m(没有数据支持,纯粹为了计算方便,实际情况是越靠近地表,浓度越高)
我在网上查的资料,二恶英在土壤中的半衰期为12年,就是说今天排放的二恶英在12年后的今天才会减少为今天的一半,就以这个数据为准吧.
我的数学模型假设开始的时候土壤中的二恶英含量为0,这些垃圾焚烧发电厂同时开工,同时排放废气,每天排放等量的二恶英.于是土壤中的二恶英每天都在增加,随着时间的推移,不断有新产生的二恶英落到地面,原来在土壤里的二恶英也在分解,直到有一天,土壤里的二恶英分解的速度与排放的速度相等,土壤里的二恶英含量不再增加了,达到动态平衡
在达到动态平衡之前,我假设这个球上没有任何活动,土壤里的二恶英除了自然衰减,没有任何消耗
12年就是4380天,二恶英每天的衰减量为2/478(我是按照每天均匀衰减计算的,可能有问题),到达平衡点时,垃圾焚烧厂排出的二恶英在土壤里的总量为1.2x106ng/0.x109ng,即2.628x1012pg,有了这个数据,我就可以算出受污染的面积为2.628x.188x1012平方米,影响半径达0.24x106m,即240公里,这和我之前根据美国的标准推断的安全距离(120公里)有相同的数量级
按照这个数据,中国能够承受多少象番禺这种规模的垃圾焚烧厂?51座!而广东就准备建19座!广州就准备建8座
全球能承受多少?27131座,这是算上海洋的数量,如果只算陆地,就是8139座,我估计现在全球的垃圾焚烧厂已经超过这个数字了
也许这个数据并不准确,因为在推论过程中有几个关键数据缺少资料来进行支持,关于半衰期的计算也可能是想当然,不过这个数学模型是经得起检验的
我们现在还没有付出巨大代价,我的猜测是1,我们的垃圾焚烧厂还少2.气候因素3.我们还有个最大的垃圾桶—大海,海水的巨大容量延缓了危机的爆发4之前建的规模小. 不过我们如果还象现在这样肆无忌惮的破坏环境,总有一天会付出血的代价的
停止垃圾焚烧刻不容缓,而且应该上升为国家意志,以至全球的统一行动,不然我们将付出的代价太昂贵了
注1:/bbs//707100.html
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垃圾焚烧厂离居民区多远是安全距离?
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一、二噁英排放标准
1、发达国家排放标准的制定及其依据
生活垃圾焚烧设施烟气中污染物，特别是对二噁英的控制是一个非常重要的环节。1997年，日本制定了&特别行动法&，以人类每公斤体重吸入10ng/m3情况下，有万分之一致病性，以此标准放大106倍导出垃圾焚烧厂安全的烟气排放浓度是80ng/m3。因此，日本当年把烟气排放浓度高于80ng/m3焚烧炉立即关闭，对不超过此标准的，可以延长运行到2002年。2002年开始执行的新标准中，二噁英排放浓度执行0.1ng/m3。
同期，美国针对居民对焚烧炉10年的投诉，花费1000多万美金，对焚烧炉周边饮用水源、农作物、食品和人体健康进行了深入细致的研究工作，研究成果报告多达3300页，该报告中提到：当二噁英浓度在0.5-1.0ng/m3之间时，未发现焚烧炉烟气中&二噁英&的排放对焚烧炉周边饮用水源、农作物、食品和人体健康造成的危害。
欧盟对人体健康的要求比较高，制定标准也比较严格，将二噁英排放标准定为0.1ng/m3是目前世界上学术界无争议的、无害的、最安全的、最严格的标准。
（欧盟法规标准网站：
2、我国的二噁英排放标准
我国焚烧技术刚刚发展，2002年制定《生活垃圾焚烧污染控制标准》时，结合国内外的研究成果和国内焚烧水平，生活垃圾焚烧烟气二噁英排放浓度选用了公认的安全值1.0ng/m3。随着生活垃圾焚烧技术的发展，相关污染物排放标准建设也在逐步建立完善。目前，我国已经发布的标准有《生活垃圾焚烧污染控制标准》、《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》、《生活垃圾焚烧处理工程项目建设标准》等。北京市颁布了更加严格的《生活垃圾焚烧大气污染物排放标准》（DB11/502-2008）。
二、二噁英排放对人体健康的影响
1、 二噁英对人体健康的风险评价标准
首先计算吸入污染物的日均摄入剂量D (CD I) ，mg/ ( kg&d) ，采用如下计算公式：
D (CD I) =Ci &L &&&q (BW)
式中，Ci - 暴露点空气中二噁英的浓度，mg/m3；
L - 人体每天吸入的空气量，m3 /d；
& - 吸入人体的二噁英中，被人体吸收的百分比，%；
q (BW) - 暴露人群的质量。
根据世界卫生组织（WHO）的毒理学研究成果，尤其是对神经系统和内分泌系统的毒性效应研究成果，规定二噁英的每日TEQ耐受量(TD I)为1~4 pg/ ( kg&d) ，但是WHO最终目标是将人体摄入二噁英TEQ的量减少到1 pg/ ( kg&d)之下。因此，如果D (CD I) TEQ小于1 pg/ ( kg&d)，则健康风险指数是可以接受的。图8 欧洲各大城市垃圾焚烧厂位置图
我国对垃圾焚烧厂选址要求很严，一般要求距居民区300米。
按照欧盟0.1ng/m3的二噁英排放标准，按照一个典型的垃圾焚烧厂烟囱高度100m、烟囱的总排气量216000m3 /h计算，在典型气象条件下二噁英最大落地浓度为0.0076pg&m-3。按照人体一天吸入的空气量12m3 、人体平均体重50 kg计算，人体一天每公斤体重吸入的二噁英量为：
12 (m3&d-1 ) &0.0076 (pg&m-3 )/50 kg = 0.0018 (pg&kg-1 )
远低于世界卫生组织规定的1 pg/ ( kg&d)的限值。
即使考虑事故排放的极端不利情况，二噁英类每小时平均最大落地浓度为3.9028pg/m3，则人体一天每公斤体重吸入的二噁英量为0.937(pg&kg-1 )，也小于世界卫生组织规定的1 pg/ ( kg&d)的限值。
以日本某生活垃圾焚烧厂为例，该生活垃圾焚烧厂的处理能力为1200t/d，烟气中二噁英的排放浓度限值为0.1ng /m3，日本专家按烟气扩散模式计算的结果是：二噁英的最大落地浓度位于距烟囱800米处，最大落地浓度小于0.02pg/m3，仅为环境标准0.6pg/m3的1/30。对周边敏感人群的健康不会造成任何影响。
综上所述，当生活垃圾焚烧厂烟气正常排放情况下，环境空气中的二噁英浓度不会对周围人群产生不利影响。
2、国外调查
据瑞典和德国发布的职业安全调查报告，生活垃圾焚烧厂职工与其他人群中相比，血液中的二噁英含量没有明显差异。
日本厚生劳动省每年公布二噁英类物质对健康影响的调查结果（详见厚生劳动省政府网站）。对在生活垃圾焚烧厂就职工作人员抽样进行常年跟踪调查，将职工血液中的二噁英浓度与大阪市和埼玉县一般市民的抽样调查结果进行比较。结果表明，生活垃圾焚烧厂工作人员和一般市民血液里的二噁英浓度无显著差异。
三、& 焚烧二噁英控制技术可靠性分析
1、二噁英的产生
二噁英绝不是只有垃圾焚烧才能产生的。其实，二噁英是有机物与氯一起加热就会产生的化合物。这是一种普遍的化学现象。二噁英在空气、土壤、水和食物中都能被发现，火山爆发及森林火灾是自然界中二噁英的主要来源。另外，除草剂、发电厂、木材燃烧、造纸业、水泥业、金属冶炼、纸浆加氯漂白及垃圾焚烧处理也都会释放出二噁英。据有关报道显示，人体从生活垃圾焚烧厂排放烟气中接触二噁英的几率，要比从其他途径（如食物、空气等）接触二噁英的几率小。有资料显示，国外生活垃圾焚烧厂烟气中，二噁英的浓度对周围环境空气质量的影响非常微小。实际上，世界各国曾发生过多次二噁英污染事件，几乎都与生活垃圾焚烧厂的烟气排放无关。
但这并不是说，生活垃圾焚烧厂的设计和运行可以不重视二噁英。在上个世纪，从生活垃圾焚烧厂排放出来的二噁英往往占各国二噁英排放总量相当大的比重。在生活垃圾焚烧厂的建设或运行管理中，通过垃圾焚烧前的处理措施以及改善垃圾的燃烧条件，可以有效减少二噁英的产生。
2、二噁英控制技术的发展
1）垃圾焚烧技术在发达国家得到广泛应用
从20世纪90年代开始至今，随着全球经济的迅速发展、对焚烧二噁英产生和控制研究取得进展、计算机和自动控制技术的快速发展，以及发达国家颁布了更加严格的环保法规，垃圾焚烧朝着集中处置和能源利用方向发展，技术趋于完善、处理规模不断增大。垃圾焚烧技术的进步使得垃圾焚烧处理应用得到了大幅推广，焚烧成为发达国家处理城市垃圾的一种重要方法。
& & & & & & & & & & & & & & & & & &图1 世界主要国家垃圾处理方式比较&
研究表明，垃圾焚烧能够有效减少生活垃圾中本身含有的二噁英。
德国2003年的一份研究报告表明，生活垃圾中本身含有约为50ng/kg的二噁英，由于二噁英具有热稳定性，约有32.37ng/kg（占64.7%）的二噁英在高温燃烧时得以分解，但仍会有35.3%左右（约为17.63ng/kg）的二噁英在燃烧以后排放出来。这排放出来的17.63ng/kg的二噁英，在烟气中的含量约为0.48ng/kg，占原始值的0.96%；在炉渣中约占1.75ng/kg，占原始值的3.5%；在飞灰中约占15.40ng/kg，占原始值的30.8%。（资料来源：TWGComments(2003).& TWGCommentsonDraft1ofWasteIncinerationBREF）
日本酒井伸一等也进行了类似的研究，研究结论是生活垃圾本身的二噁英含量为1.4~50.2ng/kg，如果按照烟气中二噁英的排放允许浓度0.1ng/m3来设计生活垃圾焚烧厂，那么生活垃圾在焚烧后排放的二噁英仅为2.9ng/kg，也就是说绝大部分的二噁英在焚烧过程中得以分解（日本第8次废弃物学会研究发表会讲演论文集）。
2）垃圾焚烧二噁英控制技术的发展
由于垃圾分类的推行和焚烧技术的改进，垃圾焚烧所排放的二噁英的比例正日趋减小。
根据日本环境省专家是泽裕二在2008年的一份研究报告，1997年日本二噁英的年排放量约为8000g，其中生活垃圾焚烧产生了约5000g，占62.5%；经过努力，2004年日本二噁英的年排放量下降为350g，其中生活垃圾焚烧产生量仅为64g，占18.3%，7年间二噁英排放总量下降了23倍，生活垃圾焚烧二噁英排放量下降了78倍，如表1所示。
表1 日本二噁英产生源排放量(g TEQ/year)
根据美国环保署（EPA）2004年统计资料，美国生活垃圾焚烧厂的二噁英排放量从1987年的1000g下降到2002年的12g，15年间下降了83倍。而2002年美国庭院垃圾露天焚烧产生的二噁英排放量则高达600g，是生活垃圾焚烧厂排放量的50倍，如图2所示。
& & & & & & & & & & & & & & 图2 美国二噁英排放源的变迁
英国环保部门2000年的一份研究资料表明，1990年英国二噁英排放总量为1142g，其中生活垃圾焚烧的产生量约占52%，到1999年英国二噁英排放总量减少为345g，而其中生活垃圾焚烧的产生量只占1%左右，9年间的降幅达到172倍，仅为火电厂的1/5，钢铁业的1/16，有色金属的1/7，工业燃烧的1/14，民用燃烧的1/3，其它燃烧的1/10，火灾事故的1/20。
2005 年9月，德国环境部(BMU)在一份报告中指出，&尽管1985年以来，生活垃圾焚烧规模增加1倍，但由于执行了严格的排放标准，生活垃圾焚烧已不再是大气中二噁英、重金属和烟尘等污染物的显著排放源。在德国所有的66个生活垃圾焚烧厂中，由于按照法规要求配置了袋式除尘器，二噁英年排放量由400g下降到不足0.5g，下降幅度接近1000倍。&比较其他工业排放，该报告中指出，&生活垃圾焚烧污染物排放下降最显著，在1990年德国生活垃圾焚烧二噁英年排放量约占全部的三分之一，而到2000年，这一比例下降到不足百分之一&。
表2 德国按来源分二噁英(Dioxin)年排放量统计（单位：g）
工业焚烧设施
民用燃烧装置
排入大气中合计
奥地利环保部门2000年的一份统计资料表明，生活垃圾焚烧厂的二噁英排放浓度仅为燃煤炉的1/84，吸烟的1/14，汽车尾气的1/10，木材燃烧的1/6，石油燃烧的1/4，也低于煤气、天然气等气体燃料燃烧时排放的二噁英浓度。
综上所述，现代化的垃圾焚烧技术能够有效控制二噁英的排放。
3）我国垃圾焚烧厂对二噁英的控制
根据2009年5月斯德哥尔摩公约第四次缔约方大会数据，2004年我国排放的二噁英中，废弃物焚烧排放量占总量的17.2%，如图3所示。
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &图3 中国二噁英类排放行业分布图
我国已投产的生活垃圾焚烧厂均委托国家核准的专业监测单位对二噁英的排放进行了检测，从监测结果看，采用引进设备或引进技术的生活垃圾焚烧厂全部能达到0.1ng/m3的国际标准，远优于我国1.0ng /m3的现行标准。
以下是几个实例：上海江桥焚烧厂0.0381.0ng /m3，上海御桥焚烧厂0.0181.0ng /m3，天津双港焚烧厂0.0381.0ng /m3，广州李坑焚烧厂0.0561.0ng /m3，深圳南山焚烧厂0.0311.0ng /m3，中山中心组团焚烧厂0.0491.0ng /m3。
根据前文的分析数据，引进设备或引进技术的生活垃圾焚烧厂所排放的二噁英不会对周围人群产生不利影响
四、& 焚烧厂选址与卫生防护距离
由于技术成熟、污染得到有效控制、基本消除臭味问题，发达国家大多数焚烧厂都建在服务区，以降低运输费用和有利于热能的回收利用。其中一些甚至建在居民区和商业区。许多发达国家的部分垃圾焚烧厂也建在市区，周边有学校、医院、居民区、敬老院和食品加工厂等设施。如美国俄亥俄州的East Liverpool垃圾焚烧厂，相距300英尺（约91.5米）有居民居住，在1100英尺（约335米）就有一座小学。对这座运营十多年的焚烧厂附近居民的人群健康风险调查表明，均在正常范围内。日本东京共有22座生活垃圾焚烧厂，周边情况环境良好。
图4~图8显示了世界各地垃圾焚烧厂的厂址位置，大量垃圾焚烧发电厂建在人群密集地区或其附近。由于先进的技术能够将污染排放控制在安全范围内，因此焚烧厂周围居民不会受到健康威胁，也没有人提出反对意见。
& & & & & & & & & & & & & & & & & & &&图4 日本足立垃圾焚烧厂位置图
& & & & & & & & & &图5 日本港垃圾焚烧厂位置图
& & & & & & & & & & & &图6 日本东京北垃圾焚烧厂位置图
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &&图7 澳门垃圾焚化厂位置图
& & & & & & & & & & & &图8 欧洲各大城市垃圾焚烧厂位置图
我国对垃圾焚烧厂选址要求很严，一般要求距居民区300米。
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