1. 前言
二惡英是指含有二個或一個氧鍵連結二個苯環的含氯有機化合物。由于氯原子在 1 － 9 的取代位置不同，構成 75 種異構體多氯代二苯（ PCDD ）和 135 種異構體多氯二苯并呋喃（ PCDF ）——通常總稱為二惡英（ Dioxin ），其中有 17 種（ 2 、 3 、 7 、 8 位被氯取代的）被認為對人類和生物危害最為嚴重。
二惡英被稱為“地球上毒性最強的毒物”。它是一種含氯的強毒性有機化學物質，在自然界中幾乎不存在，只有通過化學合成才能產生，是目前人類創造的最可怕的化學物質。例如： 0.1 克的二惡英毒量就能致數十人死亡，致上千只禽類于死地。該化合物可經皮膚、粘膜、呼吸道、消化道進入體內，有致癌、致畸形及生殖毒性，可造成免疫力下降、內分泌紊亂。高濃度二惡英可引起人的肝、腎損傷，變應性皮炎及出血。它一般用皮克（ 10 -12 克）或納克（ 10 -9 克）來計量。越戰期間，美國在越南撒下大量除草劑，其中混入了二惡英，受害地區出生了大量的畸形兒，事后被證實為二惡英所致。
二惡英在環境中已存在了數千萬年，通常濃度很低，世界上幾乎每一個人都帶有微量二惡英。環境中的二惡英主要來源于人類的生產活動。在工業化國家，環境中二惡英濃度于七十年代達到峰值，其后下降。垃圾焚化、氯氣脫色、香煙燃燒、六氯酚和五氯酚的生產過程、燃燒用五氯酚或三氯笨酚處理過的木材都可產生二惡英。二惡英性質穩定，土壤中的半衰期為 12 年，氣態二惡英在空氣中光化學分解的半衰期為 8.3 天，在人體內降解緩慢，主要蓄積在脂肪組織中。
2. 二惡英的產生途徑及機理
2.1. 二惡英的產生途徑
在焚燒過程和化學反應中二惡英是由苯環與氧、氯等組成的芳香族化合物，其中毒性最強的為 2 、 3 、 7 、 8 四氯聯苯（ 2 、 3 、 7 、 8TCDD ）。
二惡英在自然界中不存在 , 完全由人為污染造成。
（ 1 ）苯酚類的除草劑的生產過程和燃燒過程及對用這種除草劑噴灑過的植物的燃燒過程 ;
（ 2 ）造紙廠在紙漿的氯氣漂白過程中漂白廢液 ;
（ 3 ）焚燒含有石油產品、含氯塑料（聚氯乙烯）、無氯塑料（聚苯乙烯）、纖維素、木質素、煤炭等垃圾物 ;
（ 4 ）含鉛汽油的使用 ;
（ 5 ）煙草的燃燒 ;
（ 6 ）在農藥生產和氯氣生產過程中以副產品或雜質形式產生二惡英 ;
（ 7 ）滅螺用的五氯酚鈉含有痕量二惡英。
通過近幾年的研究發現，城市垃圾的不完全燃燒是城市二惡英的主要來源。
2.2. 二惡英的形成機理
城市垃圾焚燒爐中二惡英有兩種成因：一是二惡英類物質混入垃圾，二是焚燒爐在燃燒垃圾過程中產生二惡英，其機理相當復雜。有關研究認為，焚燒垃圾時，二惡英形成。
2.2.1. 高溫合成：即高溫氣相生成 PCDD 。
在垃圾進入焚燒爐內初期干燥階段，除水分外含碳氫成分的低沸點有機物揮發后與空氣中的氧反應生成水和二氧化碳，形成暫時缺氧狀況，使部分有機物同氯化氫 (HCl) 反應，生成 PCDD 。焚燒技術標準中是根據一氧化碳濃度判斷供氧不足狀況的，圖 2 示出了煙氣中一氧化碳濃度與 PCDD 濃度的關系。
2.2.2. 從頭合成：在低溫 (250 ～ 350 ℃ ) 條件下大分子碳 ( 殘碳 ) 與飛灰基質中的有機或無機氯生成 PCDD 。
殘碳氧化時 , 有 65% ～ 75% 轉變為一氧化碳 , 約 1% 轉為氯苯轉變為 PCDD ，飛灰中碳的氣化率越高 ,PCDD 的生成量也越大。
2.2.3. 前驅物合成：不完全燃燒及飛灰表面的不均勻催化反應可形成多種有機氣相前驅物，如多氯苯酚和二苯醚，再由這些前驅物生成 PCDD 。
高溫燃燒產生含鋁硅酸鹽的原始飛灰中含有不揮發過渡金屬和殘碳。飛灰顆粒形成了大的吸附表面。飛灰顆粒在出爐膛冷卻的同時，顆粒表面上的不完全燃燒產物之間，不完全燃燒產物與其它前驅物之間發生多種表面反應，另一方面與不揮發金屬及其鹽發生多種縮合反應，生成表面活性氯化物，再經過多種復雜的有機反應生成吸附在飛灰顆粒表面上的 PCDD 。焚燒垃圾溫度為 750 ℃且氧過剩時最易生成不完全燃燒物。
具體哪一種機理起主導作用取決于爐型、工作狀態和燃燒條件。生成 PCDD 的前提可以概括為：存在有機或無機氯，存在氧，存在過渡金屬陽離子作為催化劑。
3. 對策
3.1. 治理技術
隨著環保意識的不斷提高，人們對城市小型垃圾焚燒爐造成的環境污染越來越重視。許多小型垃圾焚燒爐在低溫處理垃圾時，往往會排出二惡英 , 大約 80% ～ 90% 的二惡英是從中排放出來的。焚燒爐中氯的結合力很強 , 與其他元素反應后可生成氯化物 , 是產生二惡英的禍源 , 其氯化氫（ HCl ）氣體是二惡英的元兇。此外 , 與氯相同 , 鹵素系的溴、氟、碘等也有阻燃特性 , 會在爐內火焰表面形成低溫層 , 產生二惡英。對策是將氯、溴系列的塑料從垃圾中嚴格分類出來 , 絕不可一概焚燒。值得注意的是 , 聚乙烯中不含氯原子 , 即使燃燒成萬噸 , 也不會產生二惡英。在 800 ℃以上高溫焚燒垃圾 , 充分分解 , 可防止二惡英形成。現在介紹兩種日本焚燒爐。
3.1.1. 夏日式焚燒爐
用蓬萊石作催化劑投入爐內 , 可大幅度分解氯化氣體。蓬萊石產于日本愛知縣蓬萊山 , 屬石英片巖一種 , 其中ＳｉＯ 2 占 80% ～ 90%, Ａｌ 2 Ｏ 3 占 8% ～ 9%, 高溫達 850 ℃時 , 可使 97% 的氯化氫分解并消除。
3.1.2. 熔融式焚燒灰工廠
日本東洋環境工程公司設計了規范化、低成本的循環爐熔融焚燒灰工廠 , 將焚燒爐的焚燒灰重新加入爐中 , 使之燒成熔渣。首先用篩子中的磁力選擇器將灰中異物除掉 , 再將灰投入爐內。爐旋轉運行并在 140 ℃溫度下將灰熔融成熔渣 , 使灰從排放口落入水槽 , 被水中傳送袋回收 , 不僅防止二惡英的生成 , 還可將重金屬等有害物質熔于熔渣中 , 變為無害物。熔渣可制成建材或鋪路材料。
3.2. 治理措施
現在世界上主要的工業化國家在以往調查研究的基礎上都制定了防治二惡英污染的具體措施。
3.2.1. 擴大環保宣傳和關于食品衛生的宣傳 , 加深人們的環保意識、包括對二惡英危害的認識。
3.2.2. 限制污染源 , 其中最重要的一條是加強對垃圾的管理。例如限制垃圾總量 , 加強廢物 ( 尤其如聚氯乙烯塑料袋等、焚燒后易產生二惡英的廢物 ) 的回收再利用 , 限制焚燒垃圾量。進行垃圾分類處理 , 對含氯化合物垃圾有的可用填埋處理。對于焚燒爐 , 則要限制二惡英的排放量 , 確定允許排放的最高濃度限量標準。以統一的 ngTEQ/ 立方米 ( 納克 ng=g × 10 -9 ) 表示 , 各國的限量標準如下 : 德國和荷蘭 0.1 、美國 0.1 ～ 0.3 、加拿大 0.14 、日本暫定為 80 (2002 年以前 ) 。為了減少二惡英的排放，在焚燒爐的規模、結構和垃圾焚燒的技術等方面，也加以改進。還要設法控制和改進上述夾雜二惡英的有毒產品的生產和使用。
3.2.3. 禁止有害的二惡英污染食品上市，對食品中二惡英含量提出最高濃度限量標準，例如按一般國際標準為每克動物脂肪不超 5pg ，每克雞蛋油脂不超 20pg 。比利時毒雞事件正是由于從雞脂肪中撿出約超出限量標準 160 倍 (400 ～ 800pg/g) 的二惡英，污染的事實才得以確認和揭露，否則，后果不堪想象。
3.2.4. 對每人、每日、每公斤體重的平均二惡英攝取量也有最高限度的限制。以統一的 pgTEQ 表示 ( 皮克 pg=g × 10-12) ，世界衛生組織 1998 年建議的限量標準是 1 ～ 4pg 。許多國家標準為 10pg 。美環境保護署標準為 0.01pg 。有的國家除此標準外另設目標標準。以上幾條中任何一條嚴格執行或監督，均離不開監測，這說明二惡英化驗是二惡英污染防治的基本環節。
3.3. 我國對二惡英的控制
目前我國的“大氣污染防治法”尚沒有制定出二惡英的排放標準，建設部的“醫療垃圾焚燒環境標準”及“醫療垃圾焚燒設備標準”也沒提及二惡英的要求。故建議早日研究制定，再從分析手段上日臻完善以適應發展的要求。對焚燒待實施的城市應借鑒美、日、瑞等國的規定。如在選爐型時盡量選用較先進的爐型、成熟的爐型，二惡英的微量污染可以得到解決。已運行的焚燒設施應考慮焚燒溫度、停留時間及空氣攪拌以保證二惡英能盡量分解并采用高效的滌氣和過濾設備，盡量減少排氣中所含帶的 TCDD 顆粒，保證尾氣排放中 TCDD 含量盡可能降低，注意加以監控。
4. 結語
我國也存在著造成二惡英污染的潛在危險。因此，對環境中二惡英的潛在危險及其防治對策的研究已成為當前我國環境科學領域的重大課題之一。中國環境科學學會組織成立的二惡英專家委員會，將跟蹤國際研究的前沿，指導我國對環境中二惡英現狀和對策的研究。
過去，我國生活垃圾處理，很少采用焚燒方式，而工業生產固體廢棄物焚燒也少有規模。目前我國也無二惡英控制標準，同時由于資金和技術的原因，全國只有一、兩家科研機構有能力開展對二惡英的檢測。但自 1999 年起，國家將投資數十億資金對固體廢棄物進行處理，其中將興建許多垃圾焚燒場。因此，建議有關部門盡早制定相關的政策和法規，將二惡英污染因素納入環境質量認證體系，并對相關企業實行定期定點監督，同時科學地規劃焚燒場的選址、規模及所用技術，將二惡英的污染降低到最小程度，以保護環境和人們的健康。同時 , 盡可能地開展二惡英樣品的測試，為相關法律、法規的制定提供可靠的依據。
