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2-6 Environmental Monitoring of Heavy-Metals and Dioxins ear a Municipal Solid waste Incinerator in Taiwan

2004台日環境論壇
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停止戴奧辛關東聯盟、油症受害者支持中心理事 藤原壽和 
 
 前言 
 為了判斷垃圾焚化爐排放的戴奧辛等大氣污染物質是否經常超出排放基準，以及掌握年度總排出量，必須設置完備的戴奧辛等排氣濃度連續測定或常時計測系統。目前這類連續或常時計測法能針對一氧化碳、氯化氫、氮氧化合物等進行同步計測，戴奧辛類的同步計測卻還在開發之中，因此，日本根據「戴奧辛類對策特別措施法」（特措法），垃圾焚化爐設施管理者（市町村及各種事業體）必須每年一次連續採樣四小時，測定所排放氣體中的戴奧辛類濃度，並將結果呈報都道府縣。然而，每年只定點採樣分析一次，實在難以正確掌握廢氣中的戴奧辛類濃度實態。 
 因此本稿重點在於探討為何必須有戴奧辛類常時監測系統，並且介紹比日本更先進的歐洲各國實際做法，提供日本未來參考。 
 
 1. 定點分析的問題點 
 
 如前述，「特措法」指規定垃圾焚化爐主管部門必須每年至少測定所排放廢氣中的戴奧辛類濃度一次以上，但這樣的定點分析卻有如下問題： 
 A.廢氣中的戴奧辛類濃度會隨垃圾品質變動，燃燒條件等運轉狀況以及廢氣清除設備是否正常運轉等等產生很大的變化，因此，每年進行一次定點分析，無法精確掌握變動狀況。 
 B.每年一次短時間定點分析，無法掌握焚化爐營運管理狀況，也無法釐清清除設備性能與戴奧辛類濃度抑制效果的關係。 
 C.定點分析無法了解袋濾式集塵器（bagfilter）等清除設備無法正常運轉時會造成怎樣的違反排出基準狀況。 
 D.定點分析無法正確掌握戴奧辛類的年總排出量。 
 而以上四個問題都可藉由焚化爐裝設戴奧辛類排放濃度長時間監測系統得到解決。 
 
 2. 常時監測的必要性 
 
 比利時的做法是，一九九七年以法規訂出垃圾焚化爐戴奧辛排放基準為0.1ng-TEQ/m3，當年十二月二十九日到九八年四月六日持續進行全國性大規模垃圾焚化爐廢氣排放調查，其結果如表1所示，長期連續取樣得到的測定濃度，數值通常比六小時取樣的高，其濃度比有的差距達三十到五十倍之多。 
 
 
 
 表1 比利時長期連續取樣與根據公定法廢氣測定結果之比較

<table bgcolor="#000000" cellspacing="1" id="tadtbl"> <tbody> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd">取樣開始年月日</td> <td class="ttd">取樣期間</td> <td class="ttd">長期連續取樣平均濃度</td> <td class="ttd">六小時取樣（公定法測定）平均濃度</td> <td class="ttd">長時間連續取樣／公定法取樣之濃度比（倍數） </td> </tr> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd">1997/12/29</td> <td class="ttd">14日 </td> <td class="ttd">13.4</td> <td class="ttd">0.25 </td> <td class="ttd">54</td> </tr> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd">98/1/12</td> <td class="ttd">14日</td> <td class="ttd">8.2</td> <td class="ttd">0.25 </td> <td class="ttd">33 </td> </tr> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd">98/1/26</td> <td class="ttd">4日 </td> <td class="ttd">12.6</td> <td class="ttd">0.25</td> <td class="ttd">50 </td> </tr> </tbody> </table>

濃度：ng-TEQ/m3 
 由此可以類推，日本垃圾焚化爐排放的戴奧辛濃度實況，很可能比依照公定法實施的定點分析高出甚多。 
 比利時方面，根據這項調查結果修改法律，規定二○○一年一月開始，所有垃圾焚化爐主管單位必須進行垃圾焚化爐廢氣戴奧辛類常時監測，以瓦羅尼地區（Wallonie）為例，當地政府便持續將常時監測數據定期刊登在網路上，以召公信（http://environnement. wallonie. be/data/air/dioxines）。瓦羅尼地區有四家清潔工廠，內有十二座正在運轉的焚化爐，而所有焚化爐都設置「長期連續取樣裝置」（AMESA），將連續兩週採樣所得的試料利用高解析氣相層析儀．質譜儀（GC/MS）加以計測（表2，表3）。 
 
 表2 比利時瓦羅尼地區戴奧辛類常時監測結果（其1）

<table bgcolor="#000000" cellspacing="1" id="tadtbl"> <tbody> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd">西元 </td> <td class="ttd">排出量 
 （g-TEQ/年） 
 </td> <td class="ttd">備 考</td> </tr> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd">1995 </td> <td class="ttd">60 </td> <td class="ttd">瓦羅尼地區有四家地方政府主管的清潔工廠。一九九七年0.1ng-TEQ/m3排放基準實施之後，興建中的焚化爐與舊焚化爐立刻安裝或加裝袋濾式集塵器。到二○○○年為止，總計有十二座焚化爐正在運轉。</td> </tr> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd">2001 </td> <td class="ttd">0.64 </td> <td class="ttd">十二座焚化爐都架設長期取樣裝置（AMESA），可連續兩週採集試料，進行戴奧辛類分析。三年之間總計進行二二七次的試料採集與分析工作，其中二十次超過排放基準（0.1ng-TEQ/m3）。根據分析結果，焚化爐排放廢氣超過基準值者必須加以改善，結果，三座無法解決問題焚化爐因此關閉。 </td> </tr> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd">2002 </td> <td class="ttd">0.06 </td> <td class="ttd">二○○二年關閉的三座焚化爐，其中兩座於二○○二年重新運轉，並且在這年之內進行一八○次採樣與分析，其中十次試料濃度超過0.1ng-TEQ/m3。（一座超過七次，另一座超過三次） </td> </tr> </tbody> </table>

（取自）堀江宥治「從最新廢棄物焚化設施到戴奧辛類常時監測技術」（『產業與環境』二○○三年八月） 
 
 表3 比利時瓦羅尼地區所進行的戴奧辛類常時監測結果（其2）

<table bgcolor="#000000" cellspacing="1" id="tadtbl"> <tbody> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd"> </td> <td class="ttd">2001年</td> <td class="ttd">2002年</td> </tr> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd">1. 年度總取樣、檢測次數</td> <td class="ttd">227</td> <td class="ttd">179</td> </tr> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd">2. 年度超出排放基準總次數1. 年度總取樣、檢測次數</td> <td class="ttd">31</td> <td class="ttd">8</td> </tr> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd">3. 超出排放基準原因能確認者</td> <td class="ttd">23</td> <td class="ttd">8</td> </tr> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd">4. 常時監測系統啟用後被迫關閉的焚化爐數目</td> <td class="ttd">5</td> <td class="ttd">0</td> </tr> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd">5. 過濾器受損導致廢氣中戴奧辛值大幅提高者</td> <td class="ttd">7</td> <td class="ttd">0</td> </tr> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd">6. 過濾器接縫破損導致廢氣中戴奧辛值大幅提高者</td> <td class="ttd">1</td> <td class="ttd">0</td> </tr> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd">7. 焚化爐負荷過多垃圾導致廢氣中戴奧辛值大幅提高者</td> <td class="ttd">3</td> <td class="ttd">6</td> </tr> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd">8. 排氣值重大超出之後「設備延續效果」導致廢氣中戴奧辛值大幅提高者</td> <td class="ttd">7</td> <td class="ttd">0</td> </tr> </tbody> </table>

（引自）堀江宥治「廢氣之中戴奧辛類常時監測──最新測定技術之發展與其活用」（『資源環境對策』二○○三年十一月號） 
 
 3. 以長期連續取樣方式進行的常時監測系統 
 與同步測定戴奧辛類前驅體或單一戴奧辛的「前軀體方式」不同，長期連續採樣並且進行廢氣中戴奧辛類的化學分析方法，稱為「長期連續採樣裝置」（AMESA）。這套系統方法一九九八年就已通過德國TUV機構認證，進入實用化階段，到目前為止，總計有六五～七○座焚化爐採取這項設備，其中目前仍在運轉的有德國、比利時、英國、挪威、芬蘭、瑞典、荷蘭、台灣等五十餘座。亞洲方面只有台灣有一座，相關單位利用這套設備除了常時監測是否超出0.1ng- TEQ/m3排放標準之外，也進行各種檢測系統實証研究。其中，台灣方面為了證明焚化爐裝設戴奧辛常時排放監測系統（CEMS）的有效性與適切性，進行了超過一年的AMESA與台灣公定法（EPA METHOD 23，亦即六小時採樣測定）的比較工作，連續進行一年以上，日本方面，二○○三年七月從德國引進四座「長期連續取樣裝置」，分別安裝在四個地方自治體的焚化廠，目前正進行與公定法實施效果的比較研究，相信不久成果就會公佈。 
 
 4. 日本今後的課題 
 日本有關垃圾焚化爐戴奧辛類排放標準的規範，雖然一九九七年十二月一日之後竣工的新設焚化爐採取與歐美同步的0.1ng-TEQ/m3嚴格排放標準，但之前竣工或已在運轉的焚化爐給予五年緩衝期間，排放基準放寬達八百倍，也就是80ng-TEQ/m3。這項緩衝措施到二○○二年十一月三十日截止，十二月一日之後所有焚化爐都一體適用0.1～5ng-TEQ/m3排放基準。因此，無法符合這項基準的焚化爐必須進行改造，裝設袋濾式集塵器或由複數市町村共同設置三百噸／日以上二十四小時連續運轉式氣化熔融爐或在小型焚化爐上裝設RDF（垃圾衍生燃料法）設備等。 
 
 根據市町村自治體與環境省（環保署）的調查，結果顯示，引進這些新技術（又稱「次世代技術」）大幅降低了戴奧辛類排放量，然而全國各地焚化爐設施常出現事故，而事故產生或過濾、檢測廢氣排放設備故障時，焚化爐並未停止運轉，當然也沒有實施最重要的戴奧辛類監測工作。 
 
 如前述，每年只進行一次定點檢測分析無法精確掌控焚化爐排放戴奧辛的實際狀況。因為戴奧辛類排放濃度和垃圾處理量、水分量、塑膠類混入率等值與量的變動、冷卻裝置以及袋濾式集塵器等清除設備的運轉狀態關係密切。雖然日本相關單位已經努力降低垃圾焚化爐的戴奧辛類廢氣排放，但與比利時瓦羅尼地區的降低廢氣排放成績相比，日本從一九九七年到二○○一年降低八三．八％，瓦羅尼地區從一九九五年到二○○一年降低九八．九％，顯然日本還有相當大的努力空間（參考表 4）。之所以出現這樣大的差異，原因主要是比利時法律規定，焚化爐必須進行常時監測，並且要求相關設備維持最佳品質與最佳運轉狀態，以確保有充足的戴奧辛類廢氣除去機能。 
 
 為了降低垃圾焚化爐戴奧辛類廢氣排放總量，達到歐洲先進國家標準，日本顯然有必要制定法律，降低目前近兩千座自治體主管的焚化爐（最好減少到現行的二十分之一數量），並以法規將戴奧辛類廢氣常時監測系統的操作訂為垃圾焚化爐營運基本條件，賦予相關單位實施常態檢測之義務。 
 表4 比利時瓦羅尼地區與日本戴奧辛類排放量削減成績之比較

<table bgcolor="#000000" cellspacing="1" id="tadtbl"> <tbody> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd"> </td> <td class="ttd"> </td> <td class="ttd">排出量（g-TEQ/年）</td> <td class="ttd">每座焚化爐戴奧辛廢氣排放量（g-TEQ/年）</td> <td class="ttd">與前期比較的削減率（％）</td> </tr> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd"> </td> <td class="ttd">1995</td> <td class="ttd">60</td> <td class="ttd">5.0</td> <td class="ttd">0.0</td> </tr> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd">瓦羅尼地區（四家清潔工廠、計十二座焚化爐）</td> <td class="ttd">2001</td> <td class="ttd">0.64</td> <td class="ttd">0.053</td> <td class="ttd">98.9</td> </tr> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd"> </td> <td class="ttd">2002</td> <td class="ttd">0.06</td> <td class="ttd">0.005</td> <td class="ttd">90.6</td> </tr> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd"> </td> <td class="ttd">1997</td> <td class="ttd">5,000</td> <td class="ttd">3.264</td> <td class="ttd">0.0</td> </tr> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd">日本全國（二○○一年，一五三二座大小焚化爐）</td> <td class="ttd">2001</td> <td class="ttd">812</td> <td class="ttd">0.530</td> <td class="ttd">83.8</td> </tr> <tr bgcolor="#ffffff"> <td class="ttd"> </td> <td class="ttd">2002</td> <td class="ttd">500</td> <td class="ttd">0.326</td> <td class="ttd">38.4</td> </tr> </tbody> </table>

（引自）堀江宥治「從最新廢棄物焚化設施到戴奧辛類常時監測技術」（『產業與環境』二○○三年八月）

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