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草稿:垃圾掩埋场火灾风险评估

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垃圾掩埋场火灾风险评估-以新竹新丰垃圾掩埋场为例

背景介绍

新丰垃圾掩埋场的历史可追溯至上世纪90年代，时任（民国113年）新竹县环保局局长萧宏杰说明，新丰掩埋场是新丰乡公所，于公元1993年设置使用和管理，公元2006年12 月封闭复育，公元2016年起因新竹市及苗栗垃圾代处理量不足，导致垃圾掩埋场内开始暂置垃圾并且堆置量逐渐增加[1]。露天垃圾掩埋场的危害包括沼气（主要为甲烷）累积，增加火灾风险，如果管理不当，渗漏液可能污染地下水源。新丰垃圾掩埋场因长期暴露在外，加上暂置区的垃圾量过大，特别是家具破碎区域，频繁出现自燃现象。这对周围环境的空气质量、水源污染等都构成了严重的威胁。这座掩埋场原本应该解决垃圾问题，但随着时间的推移，目前该掩埋场反而造成当地与附近居民的困扰。

定义

垃圾掩埋场 [2]是一种专门设计用来处理和处置固体废弃物的设施[3]。它是一个受控的区域，垃圾在此被安全地掩埋，以减少对环境和健康的影响。而露天垃圾掩埋场，通常没有覆盖层，直接暴露在空气中，经过风吹日晒与生物分解，产生气体和污水。其中垃圾掩埋场中的沼气主要由厌氧菌消化垃圾中的有机物而产生，主要包含甲烷（约有50%）与二氧化碳等气体[4]，若沼气没有加以处理，会产生烟雾并在天气炎热时会有较高的燃烧爆炸危险 [5]。

垃圾掩埋场的火灾分为地表火灾及深层火灾两种。地表火灾，是由于外来火源（如烟蒂、热物体或机械火花）引起，裸露的废弃物或未压实的垃圾更容易发生火灾，持续时间通常为数天到数周[6]。 深层火灾：垃圾掩埋气中的甲烷，在高温和充足氧气条件下容易自燃。地下火灾通常难以检测，一次可闷烧数周到数月且扑灭难度较高[6]。

危害辨识

(一) 空气污染物

垃圾燃烧产生的烟雾含多种有毒物质，如氰化物、一氧化碳、硫氧化物、挥发性有机物(VOCs)等，对呼吸系统和心血管健康构成风险，并可能引发癌症[7]。火灾期间，PM2.5等悬浮微粒浓度显著升高，深入肺部可能导致支气管炎、哮喘等病症，并携带金属和毒素增加健康风险。

(二) 燃烧后的灰渣

垃圾燃烧后产生的底渣和飞灰，含重金属及戴奥辛、呋喃等有毒物质，若无妥善处理，会污染土壤和地下水，进而危害生态及人体健康[7]。

(三) 渗滤液污染

掩埋场降水渗入垃圾形成渗滤液，火灾后渗滤液含重金属和病原体，若处理不当会污染地下水和土壤[8]。

(四) 边坡破坏

垃圾掩埋场的厌氧生物降解影响压力，渗滤液再循环和深层火灾增加孔隙压力，削弱掩埋场的结构稳定，可能导致斜坡失稳和灾难性事故[8]。

评估

依据Dabrowska等人在2023年的研究中提及垃圾掩埋场自燃所造成的后果可以分为三大类，当废物被焚烧时，其中的一些污染物会释放到大气中，造成空气污染；部分会渗入到地下水中，造成地下水污染；部分则污染了周边的土地[9]。

（一） 暴露途径

1. 吸入：燃烧产生的有害气体和细悬浮微粒可通过呼吸进入人体。这是最主要的暴露途径，特别是针对沼气自燃产生的气体。

2. 皮肤接触：如果居民接触到受污染的空气颗粒物或有害气体，也可能经由皮肤暴露，尽管此途径相对次要。

3. 摄入：间接暴露可能通过受污染的水源或食物发生，特别是在垃圾掩埋场附近，污染物可能渗入地下水，或通过土壤影响作物生长。

（二） 暴露族群

1. 掩埋场工人：直接在垃圾掩埋场工作的工人，长期暴露于高浓度有害气体和颗粒物中，风险更高。

2. 消防队员：进行火灾扑灭的消防人员，短时间内暴露于高浓度的有害气体中，需要有足够的防护设备，以降低暴露的浓度。

3. 下游处居民：在掩埋场附近户外活动的民众，他们在短期内可能吸入高浓度污染物。其中需优先考量是否有易感族群，特别是老人、儿童和有慢性呼吸系统疾病的人群，他们对空气污染更敏感。

4. 迁徙鸟类环境生态：垃圾掩埋场提供许多食物供应给迁徙的鸟类，火灾后，留下的高浓度有害物质，而鸟类摄取垃圾后累积毒素于体内，甚至可能会致命。

（三） 暴露浓度与频率

暴露评估是测量或估计人体暴露到目前存在于环境中物质的程度、频率和持续时间，需考量整体的暴露，需考虑可能的暴露途径和暴露途径。进而计算人体的总暴露量对人体的健康风险是多少。污染源的浓度可通过实地测量掩埋场及其周边的空气质量，确定污染物的浓度水平。这可以通过便携式空气监测设备或固定监测站来完成。

（四） 暴露剂量

以甲烷为例，在火灾后，应定期监测甲烷在空气中的浓度。可利用设置空气质量监测仪器来测量火灾现场及周边地区的甲烷浓度。甲烷主要借由吸入进入人体，因此在进行剂量评估时，需考虑暴露者通过呼吸系统接触到的甲烷量。

暴露污染源经由代谢过程进入人体的量称为剂量，还需考虑暴露频率（例如，每天的暴露时间）和暴露持续时间（暴露的总时间），这决定了暴露的累积效应。

（五） 评估结果

完成剂量计算后，将结果与已知的甲烷合理最大暴露量或参考剂量比较，如美国国家职业安全与健康研究所（NIOSH）或美国环保署（EPA）制定的标准进行比较，从而判断是否存在健康风险。依据国家职业安全卫生研究所（NIOSH）建议暴露限值为1,000 ppm。另需考量个体变异性与不确定性，常用的方法包括蒙特卡罗模拟，以评估不同参数变动对最终剂量估计的影响。

控制

垃圾掩埋场的火灾对空气、土壤和地下水污染造成重大的环境问题，焚烧废弃物的污染渗滤液比直接倒入垃圾掩埋场的废弃物毒性更大[9]，对住在附近居民的健康也有很大的威胁，因此预防是垃圾掩埋场火灾控制的重点。以下就垃圾掩埋场火灾控制分为立即性控制及预防性控制。

立即性控制：

如果有毒烟雾开始蔓延，发布新闻稿或通知里长转告民众，建议待在室内并紧闭门窗、减少户外活动并配戴口罩。如果毒性足够严重，也可能进行区域清空[10]。若燃烧后的飞灰扩散至附近，使得飞灰残留于表层土壤，则立告示牌告知此土壤可能有毒性污染物。

预防性控制：

（一） 垃圾分类：都市废弃物中有50%到80%是属于可燃性的物质，其中有机废弃物是最容易可燃的[11]。若从源头开始做垃圾分类，避免可燃、易燃、高反应性或有毒的废弃物直接掩埋，例如厨余、塑胶、可燃性建材等，除了可以降低引起掩埋场自燃的沼气产生外，也能达到垃圾减量减少掩埋的需求。

（二） 垃圾掩埋场的定期维护：垃圾掩埋场自燃主要的条件就是沼气、温度与氧气，其中甲烷是造成沼气自燃最主要的成分。垃圾掩埋场每日的覆盖可以避免氧气进入，定期的压实(Compacting)可以防止形成空气与甲烷气穴，进而降低自燃的发生。

（三） 甲烷的监测与搜集：甲烷是造成掩埋场自燃主要的气体，定期的追踪可以预测风险，加装搜集设施直接燃烧(Flaring)能避免自燃，或者进一步的处理转为再生能源商品，一举两得。

（四） 温度的监控：热像仪的即时监控可以预防与降低地表或深层掩埋场火灾 [12]，适当的降温方式可避免自燃[13]。当侦测到早期火灾，可提早启动灭火机制，避免因为火势规模扩大对环境与居民健康的影响。

（五） 季节性重点监测：掩埋场火灾好发春夏季，这段期间应该加强人员巡视与监控，是否有异常气味或可燃物质，进行通报。

（六） 垃圾掩埋场区块(blocks)设计[14]：同一垃圾掩埋场内的堆置采区块堆置，间隔距离必须要达有效阻隔火灾蔓延的最低标准，当发生掩埋场火灾时不易蔓延，火灾的规模较容易控制，可以达减灾的效果。

（七） 工作人员的训练与规范：加强从业人员对掩埋场工程管理及操作营运之专业知能，提升妥善处理能力；另加严格禁止在掩埋场携带或使用烟品，包含一切易燃物品如打火机、火柴、香等。

（八） 焚化炉：兴建焚化炉取代垃圾掩埋场可以直接避免垃圾掩埋场火灾，但焚化炉所排放的空气污染物与燃烧后的灰渣(底渣与飞灰)仍然会对环境造成污染进而影响健康。

个案研析

一、新丰垃圾掩埋场-新竹新丰乡垃圾掩埋场垃圾去化困难，偏偏又不断发生自燃火警，2018年来大小火事已发生近70起，造成严重空污，原因常与暂置垃圾高温发酵产生沼气有关。

二、新丰垃圾掩埋场的自燃现象＿如何解决

大多数废弃物都放置在垃圾掩埋场被掩埋。因为掩埋场废弃物分解的过程，都会产生沼气，沼气如果未加以管制，会产生烟雾并且会有燃烧爆炸的危险，因为沼气中约50%是甲烷，它属于温室气体也是宝贵的能源，若能将能源转化为有用的动力，曾有研究指出沼气被收集系统收集后经燃烧回收能源，即可收集掩埋场产生的沼气并减少排放于大气中[15] 。

新北市已有以三峡及八里两座掩埋场沼气作为生质能再利用的，以八里掩埋场沼气处理及回收发电之案例，以发展潜力、环境效应及经济效益评估三方面加以探讨。评估结果显示，沼气存于掩埋层内，因与大气压力差而快速溢散至大气中，于掩埋场覆土层不足或产生裂缝时，污染量大增，除应定期检视掩埋场覆土状况外，应依垃圾掩埋场使用年限及掩埋量体订定不同的沼气处理准则，如为小规模掩埋场开发沼气发电不符经济规模者，建议于封场后直接收集沼气燃烧，大规模掩埋场则应优先以沼气发电为考量，电力可提供场内作为替代能源或趸售台电，减轻甲烷及二氧化碳对大气的影响[16] 。

三、新丰垃圾掩埋场的自燃现象＿风险管理策略

新竹县市居民享受工业区带来经济利益及工作机会，同时也因为工业区及掩埋场的污染受害，居民可否要求工业区为掩埋场负责，投入设备研发沼气发电。

废弃物处理设施与周遭社区居民之间的冲突与处理，往往是产官学研各方所瞩目的焦点。曾有研究建议应从回馈机制的改善、民众参与的加强与减缓民众健康的担忧等三方面着手改善当地居民之识觉意象[17] 。

研究指出若能辅以“地方配套政策”及“产业配合减碳管理政策”较为重要，并得出“地方配套政策”可行的推动策略包含“提供企业、民众奖励制度”、“订定减碳自治条例”、“确认区域排放策略”及“相关宣导政策活动需完成碳中和”四项，“产业配合减碳管理”可推动策略为“辅导企业设置碳管理专责单位”及“辅导企业参与减量方案”[18] 。

参考资料

  1. ^ 中时新闻网（2024年5月28日）．竹县3计划改善新丰垃圾掩埋场 5年为限清空堆置垃圾
  2. ^ 维基百科（2022年 8月19日）．堆填．
  3. ^ 全国法规数据库（2017年6月14日）．废弃物清理法．
  4. ^ 彭富科、骆尚廉（2014）。八里卫生掩埋场沼气发电系统之效益评估。工程环境会刊，(33)，45-58
  5. ^ 陈胜松. (2008). 垃圾掩埋场沼气处理发电之研究-以台北市垃圾掩埋场为例. 台北科技大学环境工程与管理研究所学位论文, 2008, 1-112。
  6. ^ 6.0 6.1 Manjunatha, G. S., Lakshmikanthan, P., Chavan, D., Baghel, D. S., Kumar, S., & Kumar, R. (2024). Detection and extinguishment approaches for municipal solid waste landfill fires: A mini review. Waste Management & Research, 42(1), 16-26.”>
  7. ^ 7.0 7.1 Jezdimirović, M.I., (2024). WASTED AIR IMPACT OF LANDFILL FIRES ON AIR POLLUTION AND PEOPLE’S HEALTH IN SERBIA, Environment Engineering Group, Serbia.
  8. ^ 8.0 8.1 Feng, S. J., Wu, S. J., Fu, W. D., Zheng, Q. T., & Zhang, X. L. (2021). Slope stability analysis of a landfill subjected to leachate recirculation and aeration considering bio-hydro coupled processes. Geoenvironmental Disasters, 8, 1-16.
  9. ^ 9.0 9.1 Dabrowska, D., W. Rykala, and V. Nourani, Causes, Types and Consequences of Municipal Waste Landfill Fires—Literature Review. Sustainability, 2023. 15(7): p. 5713.
  10. ^ Stearns, R. P., & Petoyan, G. S. (1984). Identifying and controlling landfill fires. Waste Management & Research, 2(1), 303-309.
  11. ^ Milošević, L., Mihajlović, E., & Malenović-Nikolić, J. (2021). Analysis and measures of landfill fire prevention. Safety engineering (Niš), 11(1), 25-30. http://dx.doi.org/10.5937/SE2101025M
  12. ^ Milosevic, L. T., Mihajlovic, E. R., Djordjevic, A. V., Protic, M. Z., & Ristic, D. P. (2018). Identification of Fire Hazards Due to Landfill Gas Generation and Emission. Polish Journal of Environmental Studies, 27(1).
  13. ^ Moqbel, S. (2009). "Characterizing spontaneous fires in landfills." Stearns, R. P., & Petoyan, G. S. (1984). Identifying and controlling landfill fires. Waste Management & Research, 2(1), 303-309.
  14. ^ PrepLadder (2023). "Landfills fire: Causes & Preventive Measures." from https://www.prepladder.com/upsc-study-material/environment-and-ecology/landfills-fire-causes-preventive-measures.
  15. ^ 陈胜松(2008)，<垃圾掩埋场沼气处理发电之研究-以台北市垃圾掩埋场为例>，台北科技大学环境工程与管理研究所学位论文，18-20
  16. ^ 彭富科、骆尚廉（2014）。八里卫生掩埋场沼气发电系统之效益评估。工程环境会刊，(33)，45
  17. ^ 李营鸿（2009）。居民对废弃物处理设施识觉之研究—以宜兰县苏澳镇垃圾卫生掩埋场为例。国立台湾大学地理环境资源学系学位论文，81-82
  18. ^ 张文江（2011）．<地方政府推动碳排放交易之可行策略－以八里掩埋场自愿碳标准(Voluntary Carbon Standard,VCS)为例>．国立中央大学环境工程研究所硕士在职专班学位论文，页81-85

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