Worrying Environmental Performance of Medical Waste Incinerators in China
Abstract
1. High concentration of dioxin in flue gas
In China, 80%-90% of the medical waste is burnt, which makes incineration the main treatment method. A number of studies have shown that the environmental performance of medical waste incinerators in China is worrying. Currently, national emission standard for dioxin in flue gas from medical waste incinerator is 0.5 ng I-TEQ/m3. A study found that only 43.9% medical waste incineration facilities reached the national emission standard in 2012. According to previous literature, concentration of dioxin in flue gas from medical waste incinerators in China ranged from 0.032 ng I-TEQ/m3 to 83.5 ng I-TEQ/m3 (see figure below). The latter was 166 times higher than the national standard.
2. High concentration of dioxin in fly ash
Researchers (Chen et al., 2014) found only one medical waste incineration plant out of 18 meets the international standard (1μg I-TEQ/kg) for concentration of dioxin in fly ash. Comparing to the national standard (3μg I-TEQ/kg) stipulated by the “Standard for Pollution Control on the Landfill Site of Municipal Solid Waste”, only 16.67% of plants meets the requirements. It means that concentration of dioxin in fly ash from nearly 83.33% of plants is higher than the national standard, with an average concentration of 42786.54 ng I-TEQ/kg. Most of them are plants with a treatment capacity from 5 to 20 t/d.
3. Impact of medical waste incinerator on ambient environment
A prior study (Huang et al., 2013) found that the average concentration of dioxin in ambient air samples from a medical waste incinerator in northwest China was 7.30 pg I-TEQ/m3, which is severe pollution. According to a recent research (Yang et al., 2019), the concentration of dioxin in the ambient air surrounding a medical waste incinerator in Guangdong Province varied from 0.036 to 17.7 pg I-TEQ/m3. Another study (Li et al., 2016) investigated a medical waste incineration plant that had been in operation for 7 years and found that both the mean and the median of concentration of dioxin in ambient soil had changed. Over 7 years, the concentration has increased with an average of 0.85 ng I-TEQ/kg annually.
2019年底，一场突如其来的新冠肺炎疫情让全中国甚至全世界都进入了警戒状态。随之而来的除了恐慌、焦虑和不幸，还有较平时增长不少的医疗废物。
医疗废物（简称“医废”）是指医疗卫生机构在医疗、预防、保健以及其他相关活动中产生的具有直接或者间接感染性、毒性及其他危害性的废物。与生活垃圾相比，医废存在传染性病毒、病菌、放射性污染物及化学污染物等有害物质，具有急性传染、空间传染和潜伏传染的特征，其病菌的危害性是普通垃圾的几十甚至上千倍，具有极大的危险性。我国2008年颁布的《国家危险废物名录》将医疗废物列为第一号危险废物，国际上也将其列入《控制危险废料越境转移及其处置巴塞尔公约》条款中，加以严格控制与管理。由于焚烧处置具有快速减容、减量、减毒的能力，成为当前处置医废主要采用的方法。2014 年，我国医疗废物主要的处置方式是焚烧，占总处置量的 80%-90%[1]。焚烧过程排放的二噁英、多氯联苯、多环芳烃等持久性有机污染物以及重金属等多种高毒污染物，会对环境造成严重的二次污染，值得我们关注。而多项研究表明，我国的医废焚烧处置设施的环境表现令人堪忧。
医疗废物焚烧炉烟气二噁英排放超标严重
目前，我国医废焚烧炉烟气二噁英的排放标准为 0.5 ng I-TEQ/m3，依据为于2002年1月1日正式执行的《危险废物焚烧污染控制标准》 (GB18484-2001)[2]。根据《中华人民共和国履行<关于持久性有机物的斯德哥尔摩公约>国家实施计划》统计，我国2004年由于医疗废物焚烧产生的二噁英年排放总量( 以 I-TEQ 计) 为 1.1763 kg，占全国二噁英排放总量的 11.5%[3]。陈佳等( 2014) 通过对全国 41 处医废焚烧处置设施二噁英排放水平调研发现，2012年，我国医废焚烧处置设施仅有 43.90% 的烟气二噁英排放是达标的（其中日处置量 10～30 吨的达标率最低，仅有 20%）[4]。
图：医疗废物焚烧设施烟气二噁英达标率，来源：陈佳等（2014）
针对医废焚烧炉的烟气排放问题，我国自十余年前即有学者开始相关研究。我们搜索到的较早国内文献，来自2006年刘劲松等的调查，研究人员发现，我国医废焚烧炉排放废气中的二噁英浓度超出国标限值（0.5 ng I-TEQ/m3）状况较为严重，超标范围在 7.76～166 倍之间[5]。
随后不同国内学者，针对此主题在全国不同地域进行了调查研究。李晓东等（2010）对 7 座医废焚烧炉的烟气二噁英含量进行分析后发现，烟气二噁英浓度范围为 0.32~16.43 ng I-TEQ/m3，平均浓度为 5.85 ng I-TEQ/m3[6]。Li 等（2017）分析了2016年全国 12 座医废焚烧炉的二噁英的排放特征，发现烟气中二噁英毒性当量浓度为 0.031–3.463 ng I-TEQ/m3[7]。杨艳艳等（2019）通过采样和分析发现广东省某医废焚烧厂烟气二噁英毒性当量浓度为 0.542~21.3 ng I-TEQ/m3[8]。Gao等（2009）分析了 14 座医废焚烧炉烟气中的二噁英含量发现，烟气二噁英排放量变化很大（0.08～31.60 ng I-TEQ/m3）。其中 9 座焚烧炉的排放水平低于中国现行的排放标准（0.5 ng I-TEQ/m3），有 2 座焚烧炉的烟气中二噁英的浓度高于 10.0 ng I-TEQ/m3[9]。
图：我国医废焚烧炉烟气二噁英排放浓度
有研究表明医废焚烧炉停炉和启炉的二噁英毒性当量浓度分别可达1.47±0.17 ng I-TEQ/m3 和 7.73 ng I-TEQ/m3，停炉期间的平均毒性当量浓度比正常运行期间的高 3.8 倍，而启炉期间的平均毒性当量浓度则几乎高出 20 倍[10]。另有研究表明，一个启炉周期，二噁英的排放总量达到 0.785 mg I-TEQ，而达标正常工况下二噁英的年排放总量为 8.4 mg I-TEQ。以平均每年 3 次启炉来计算，启炉过程二噁英的排放量占全年正常排放的 28%[11]。
飞灰二噁英浓度高
陈佳等( 2014) 通过对全国医废焚烧处置行业的二噁英排放特征进行分析发现，医疗废物焚烧飞灰中二噁英均值浓度为危险废物焚烧飞灰的 6 倍之多，在 18 个医废焚烧厂中，仅有 1 处设施的飞灰二噁英含量满足国外 1 μg I-TEQ/kg 的标准限值，即使是国内《生活垃圾填埋场污染控制标准》规定的 3 μg I-TEQ/kg 的标准亦仅有 16.67% 的设施满足。有近 83.33% 的设施产生的飞灰二噁英高于国内标准限值，平均浓度高达 42786.54 ng I-TEQ/kg，并且主要集中于 5～20 t/d 日处理量的焚烧设施间[4]。
医疗废物焚烧炉对周边环境的影响
现阶段，根据《关于进一步加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知》（环发[2008]82号文）的要求，我国环境空气二噁英浓度标准参照日本的空气二噁英年均浓度标准即 0.6pg TEQ/m3。
而目前，我国尚无农用地土壤二噁英标准。在此，解毒档案参照国外的相关标准进行比照：为保证农业安全，荷兰规定农用地土壤二噁英含量须小于 1ng I-TEQ/kg，德国规定的标准为须小于 5ng I-TEQ/kg，瑞典、新西兰和日本等国的标准为须小 10ng I-TEQ/kg（单位换算：1ng I-TEQ/kg=1pg I-TEQ/g）。
黄文等（2013）发现我国西北某医疗废物焚烧炉环境空气样本中二噁英含量均值为 7.30 pg I-TEQ/m3，处于较高的污染水平[12]。杨艳艳等（2019）发现广东省一医废焚烧厂周边环境空气中二噁英毒性当量浓度变化范围为 0.036-17.7 pg I-TEQ/m3[8]。
李敏等（2016）发现浙江省某医疗废物焚烧厂运行 7 年，其周边土壤二噁英的平均值和中值均发生变化，整体呈上升趋势，平均每年增长 0.85 ng I-TEQ/kg[3]。彭晓春等（2013）对广东省中部一医疗废物焚烧厂周边土壤和植物中的重金属进行分析后发现，医疗垃圾焚烧厂周边土壤中铬、锌和镉含量轻度超标，周围植物叶和茎中重金属含量轻度超标。土壤中重金属主要受医疗垃圾焚烧厂排放的重金属扩散、沉降的影响, 其次受到土壤自身的生物地球化学作用，气候气相条件也影响该地区的重金属分布。植物中重金属主要受医疗垃圾焚烧厂排放的重金属至大气扩散、沉降而吸收累积，其次为通过土壤吸收累积[13]。
总结与建议
综上所述，我国医疗废物焚烧炉的烟气二噁英排放超标现象非常普遍，且超标程度很高。焚烧产生的飞灰和炉渣环境风险亦较高。焚烧炉的运行对周边的环境空气、土壤和植物造成了较为严重的环境影响。这不仅与焚烧本身的特性有关，也与医疗废物的组分、焚烧炉型、烟气净化设施和运营管理水平有关。
我们建议生态环境主管部门加强对医废焚烧企业的监管，督促其提标改造和稳定运营；建议有条件的地区引进其他更为环境友好的处置方式或设施来处理医疗废物，尽量将医疗废物处置对环境造成的二次伤害降至最低。
参考文献：
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