第Ⅰ部分 基 本 原 理 第1章危险废物 第2章法律框架 第3章工艺原理 第4章污染物去向和迁移 第5章毒理学 第1章危险废物 第Ⅰ部分基本原理 如果我们仍然与这些化学物质亲密接触——吃喝并摄入骨髓——我们最好了解其本质和能力。 Rachel Carson《寂静的春天》 11工作定义 何谓危险废物？本章将解释危险废物的工作定义，并讨论其产生源和分类。 关于危险废物历史根源的评述将解释其为何变为20世纪80年代占主导地位的环境课题，并继续作为21世纪的主导项目。本书介绍了危险废物管理的两个基本领域： ①现在产生废物的管理； ②过去行为污染的场地的修复。本章与道德内容紧密相关，承认在有缺陷法律下的技术决定可影响公众。虽然本书的中心为危险废物管理，但是所阐明的科学和工程方法也适用于非危险废物。 术语危险废物在20世纪70年代随着其研究的进行而开始被接受，并随着20世纪70年代中期的美国立法管理的发展而流行。在其被称为现在的名称以前，“危险的”是特指工业废物或化学废物，而这仍是欧洲习惯使用的。术语危险废物本身是模糊的。任何管理计划的特征是提供立法定义，确定什么是危险废物，什么不是危险废物。立法定义的发展能带来可观的成就，也能带来很多争论。美国环境保护局（EPA）为1976年的第一部国家危险废物法律花费了将近4年时间，最后才发布关于危险废物定义的管理规定。即使这样，定义仍使用了广泛的术语，包括大量异议，显示出不断更新的需要。 其他国家也有类似的经验。每个国家都建立了自己的管理定义，以便对危险废物进行仔细鉴别和分类，辅助其立法过程。这些定义可能缺少科学严谨性。每个都反映了一个国家政府的环境、社会和政治方针，因此也会因不同政府而异。从业者必须了解应用于废物的现行立法定义，在22节进行介绍。本章详细解释了立法定义的复杂性，原因在于立法定义将周期性变化，并随不同国家而异。所以本章提供了一实用的工作定义。 工作定义的建立首先要定义术语废物。在一个国际联合研究中，简洁地定义了废物［1］： “废物是不能直接利用并被永久抛弃的可移动物体。”该定义说明的是固体废物。实际上，美国联邦危险废物法律是从固体废物管理规划实践中发展而来，EPA将危险废物规定为固体废物的一个分支。 建议固体废物术语的定义仅覆盖固体、污泥、焦油及其类似物。然而，许多液体都被认为是危险废物，主要是因为它的高浓度或它是危险废物和水的混合物。另外，许多液体在产生和运输时也是罐装，类似于固体。因此定义危险废物可包括固体、污泥、液体和罐装气体。 废物的形态在定义废物是否危险时并不重要。实际上，任何定义的最关键部分是要包括那些描述致使废物为“危险的”（如对人体健康或环境带来实质或潜在危害）特性的术语。毒性，尤其是致癌潜在性引起了公众的极大关注，并作为特征清单的头条。然而，如果显示出一系列的其他特征，如可燃性、易燃性、反应性、爆炸性、腐蚀性、放射性、传染性、具有特殊气味、对光敏感或生物积累性，也都认为是危险的。本书覆盖了除放射性和传染性的所有危险废物，原因在于这两种废物要求与其他危险废物截然不同的管理和技术方法。 因此，下面以1985年12月美国环境计划中危险废物的定义作为本书的基础： 危险废物是指除放射性（和传染性）废物外，由于其化学反应性或毒性、爆炸性、腐蚀性或其他性质，不管是单独，还是与其他废物结合时，能威胁或潜在威胁健康和环境的废物（固体、污泥、液体和罐装气体）［2］。 12历史根源 在20世纪80年代早期，危险废物成为我们社会的最主要的环境问题。现在，在21世纪早期，当科学信息显示全球生态系统的某些潜在破坏性问题时，通过花费在环境计划中的联邦资金量判断，危险废物仍旧引起越来越多的注意。从另一方面衡量，在1991年，危险废物大约占了82亿美元环境咨询市场的50％（图11(a)）。与之比较，1998年，包括危险废物在内的修复技术占了111亿美元环境咨询和修复市场（图11(b)）的36％［4］。 图11环境（a）咨询和（b）修复市场中的危险废物份额［3，4］ 为什么有如此重要性？ 正如早些时候讨论的，一种废物可能由于多种原因而被认为是危险的。在这些原因中，一些废物对人体的潜在毒性被认为是公众最关心的。这个关注是被假象、疏忽、不信任和政治等因素综合造成的（如果不是恐惧），在一定程度上说明了为什么危险废物在环境问题中占主导地位。 该问题并不是突然出现的。废物或其他资源中的毒性物质引起的环境污染具有很长的历史。两千年前，许多富有的罗马帝国的人就受铅的危害。罗马帝国的灭亡至少一部分是因为皇帝受到的铅生理危害。然而，正是工业革命以来快速发展的技术，形成了我们目前问题的真正根源。 工业革命的出现促进了许多前沿科学的发展。医药科学和公共健康的发展降低了死亡率，因此极大地促进了人口的增长。同时，随着工业生产扩大和资源消耗膨胀，个人消费快速地增长，密集型农业产量增大。随着食品的生产，有毒物质可能存在于食品本身中，或者存在于食品制造过程产生的废物中或使用之后的残渣中。 直到最近，政府的政策仍没有要求警惕废物，也没有采取措施。废物的简单处置成为标准。逐步地，通过不同环境路径的危险物质的暴露情况在工厂外发生。首先开始于无机化合物，如铅和汞，随后扩展到20世纪出现的合成有机化合物。技术的发展带来了新产品，显著提高了我们的生活水平。技术发展的本质是它的后果和含义超出我们的认知。另外，许多危险物质的长期毒性特征和环境不能完全消化是另一个原因。 最初，我们这个技术社会的残余物和废物带来对环境和人体健康的影响并没有被理解，几年或几十年后慢性效果才显示出问题本身，然而每个人都暴露于众多化学物质中，使这些事情变得模糊。当流行病学、毒理学和分析化学等科学的发展使研究者开始认识到在我们与毒性物质之间的一些以前忽略的重要联系，这种情况改变了。里程碑性的事件并不始于危险废物，而是DDT残余物在鸟群中的影响。紧接着，日本的汞污染事件和包括PCBs、二英和其他有机物污染事件，使人类处于危险中的事实变得明显。每个事件都受到被称为环境新闻界的新出现的大众化媒体的巨大压力。每个事件都提高了公众意识和关注，推动了环境运动，最终促进了管理危险废物的立法。 13划时代事件 滴滴涕（DDT） 自从1962年，Rachel Carson出版《寂静的春天》后，在公众眼中，杀虫剂被视为潜在的邪恶试剂［5］。Rachel Carson女士通过叙述怎样在深海鱿鱼、南极企鹅和人类脂肪组织中发现DDT残余物，唤醒了世界对所有生命相互关系的注意。在水生鸟类中，高含量的DDT与繁殖力的下降有关。后来发现，DDT阻碍鸟类卵巢中钙的吸收，导致蛋壳很薄，不能承受成鸟的重量。人类并不担心蛋壳变薄，却担心危险的疾病——在实验动物中，DDT的暴露与癌症频率的上升成正比，这是与暴露于毒性物质有关的第一个实例。 汞 汞的不同化学形态具有显著不同的毒性。作为液体金属，其曾经用来治疗便秘，但显然也有一些副作用。另一方面，荷兰的制帽工业使用汞盐制作毡布，也导致了被称为“制帽人疯狂”的神经紊乱。有机形式的汞，如甲基汞，被证明是更有害的，在日本引起了几百例瘫痪和丧失感觉的水俣病［6］。甲基汞被化工厂排放，而后在甲壳类生物中积累。由于甲壳类生物是当地主要的蛋白质来源，这个事故早晚会爆发。在其他地方也发生了类似事件（如在伊拉克和其他国家，人们不知不觉地食用了使用了有机汞杀菌剂的谷类）。然而，正是20世纪60年代末水俣病灾难和Katagiri的著名照片提高了全球对工业污染的认识。 多氯联苯（PCB）和多溴联苯（PBB） 类似于DDT，在20世纪60年代和70年代，每年生产大约1亿多磅多氯联苯（PCB）。然而，不同于只用作杀虫剂的DDT，PCB具有广泛的用途，如变压器冷却剂、增塑剂和无炭纸的制造。在20世纪60年代末和70年代中期，日本和中国台湾的两个植物油污染事件使数千计的亚洲人暴露于高浓度的PCB中。在暴露人群中爆发了流产和生育缺陷。虽然后来证实，这些出生以前的健康问题并不是由PCB造成的，而是由在污染的稻米烹调油加热过程中形成的多氯氧芴（PCDFs）引起的，环境新闻使世界注意到PCB暴露对人体的副作用。 同一时间，美国被多溴联苯（PBB）污染的密歇根(Michigan)牛草料，不仅通过牛奶和其他奶类制品引起了大范围的人类暴露，而且通过更复杂的途径暴露于人类［7］。在密歇根(Michigan)，PBB在母乳中被发现。牛群被屠宰后作为鸡类饲料，成千上万的消费者通过鸡蛋和蛋类制品暴露于PBB中。其中的一个事件是在阿拉巴马(Alabama)没收了被PBB污染的24000箱脆饼制品。 拉夫运河(Love Canal) 对许多美国人来说，拉夫运河(Love Canal)将一直是危险废物环境污染的象征。这一重要事件最后导致了1980年美国国会通过了超级基金法（全面环境响应、补偿和责任法）。由于不再作为运河使用，河道两端被封锁，在20世纪40~50年代被胡克化学公司和其他公司作为危险废物处置场使用。之后，拉夫运河被填满并覆盖后，以1.00美元的价格卖给纽约的尼亚加拉(Niagara)瀑布校区。该公司告之学校，此场地曾经被用作化学废物处置场，警告不要进行任何挖掘和地下建设。这些信息被写入合同，后来在校区整体出售时，也被写入合同。 尼亚加拉校区在场地上建立了一所小学，随后被几百家有小孩的家庭的房子所围绕。在20世纪70年代末期，人们经常察觉到化学气味，尤其是在许多家庭的地下室。而根据当地习惯，地下室一般是孩子的卧室。人们开始经受化学物质引起的健康问题。取样分析显示，处置场中含有多种化学物质，其中包括二英。 当地记者，尼亚加拉公报的Michael Brown决定追踪可能与气味有关的许多儿童疾病的报告。仅仅是在住处附近行走，他就发现了超过100种高度可信的由化学物质引发的疾病。另外，在许多地下室，他自己也能闻到化学气味，有时甚至感到恶心，并且眼睛流泪。布朗获得普利策(Pulizer)奖刺激了当地政界，也波及了外界［8］。很快，由洛伊斯·吉布斯(Lois Gibbs)——一位有两个受害孩子的家庭主妇，领导的当地团体要求联邦赔偿。在一次关键性的会议上，由于不满意EPA以前所采取的部分措施，该团体通宵在政府机关前静坐，直至华盛顿保证采取行动。最后，纽约州和美国政府（联邦紧急管理机构）购买了这些位于运河附近的房屋。同时，在许多家庭的后院发现地面有鼓状凸起，绝大多数房屋所有者急切地希望迁出（见图12）。 图12临近拉夫运河的房屋 EPA随后宣布拉夫运河作为超级基金场所，最后公布了被选场地修复方法的3个决议（第2章）。沿着地下水抽取和处理系统（第16章）安装了一个覆盖系统（第13章）。到1990年，居民开始回迁。西方石油界（与原始胡克化学公司合作的利益团体）和联邦政府分别同意为发生在纽约州的修复成本支付9800万和12900万美元。他们同时还承担场地内化学废物处理场的运行和维护。 时代海滩(Times Beach) 在美国，另一个与危险废物有关，引起极大关注的事件发生在密苏里(Missouri)的时代海滩。和拉夫运河一样，二英成为主要的有毒化合物。在20世纪60年代末和70年代初，圣·路易斯(St. Louis)化工厂中的废物被稀释进入废旧润滑油（在当时是合法的），并被喷洒在泥土路面和牧场中用来控制灰尘（这在当时也是合法的）。在20世纪70年代初，人们并不知道二英。然而，当1971年5月在牧马场喷洒废油时，许多动物死亡。甚至在把污染场的表层土挖掘6 in后，动物仍然死亡。化学实验表明，二英在时代海滩的污染浓度为100 ppm。随着意大利塞握索(Seveso，Italy)化学工厂在1976年爆炸，由这些事件释放的二英带来的毒性影响迅速扩大，二英（或TCDD）被认为是当时所知的毒性最大的合成化合物。最后，EPA通过购买所有社区财产和永久疏散居民的方式处理此事。 沃本(Woburn) 由马萨诸塞州沃本市(Woburn，Massachusetts)运营的市政井G和H，形成了危险废物管理实践中又一个被广泛关注的环境灾难的基础。当井安装（1964和1967年）很长时间且关闭（1979年）20多年后，那时的事件仍为学生提供了几个危险废物管理的教训。该事件使我们认识到废物管理实践的影响本质、处理危害的社会途径和做出未来决定的较安全的可能性指导。 当G井和H井投入运行不久，居民开始抱怨水质，但是直到1979年，州政府才确定这些井已被有机溶剂，包括三氯乙烯（TCE）和四氯乙烯（PCE）污染。引发的健康问题包括发生在井服务区内的白血病和心脏病。1982年，代表6个家庭的律师团开始起诉这两家公司，其中的每个家庭都有一个孩子得过或死于白血病。起诉书要求这些公司要对因污染井水造成的疾病和死亡负责。该事件随后又扩展到包括另外两个家庭和另外一个公司。1985年，Unifirst公司，通过支付100万美元而私下和解。1986年，陪审团宣布Beatrice公司无罪，而宣判W. R. Grace公司有责任。为了免于进行第二阶段的诉讼，该公司同意支付800万美元和解。庭外和解最终使审判结束，法官不宣判陪审团的裁决，因为陪审团服从法官的指导（该案例在Jonathan Harr编著的民法中有详细的讨论［9］。关于该案例的参考资料由审判时担任沃本(Woburn)每日记录的作家Daniel D. Kennedy提供［10］）。 在居民寻求司法审判时，EPA也开始进行研究。20世纪90年代，有关研究继续进行、市政井修复方案出台，解决方案涉及金额总数为6945万美元，包括W.R.Grace公司、Unifirst公司、New England公司、Beatrice公司、原始林保持公司和John J. Riley公司［11］。 在这个案例研究中，有许多事实没有争议，同时也有许多利益相关者意见不一致的地方。例如，一致同意1964—1983年间有20例白血病。在此案例研究中或通常情况下，由市民去“证明”，事件的发生只能是偶然。虽然哈佛公众健康学院的一个研究论证了白血病和污染井之间的联系，但并没有最终建立因果关系。为了在法律诉讼中胜出，居民同时也必须证明井水中的污染源，并说明所涉及的公司在处理和处置其废物时有过失。因此，居民需要大量的专家，包括工程师、地质学者、药物专家、流行病专家们的帮助。大量的证据要求对居民造成了负担，大公司能由专家提供资源以反驳这些居民的证据，这些阻碍了该诉讼的进行。该历史方法可与新出现的，称为预防原则［12］的防止危害环境和人类健康原则作对比。与该事件相关的预防原则主张，准备新技术、工艺、活动或化学品的无害的证据是提倡者的责任，而非普通民众。另一原则（与沃本决定从井中向市民供水有关）主张，处于责任中的居民有义务采取事先行动防止危害。 14管理倡议 当这些和其他无数事件受到广泛关注时，公众很快对由于危险废物管理不善而引起的健康和环境危险日益关注。为了响应可能是由环境新闻界引起的公众激烈反应，美国国会同州地方政府，以及其他国家政府一起制定了关于以下两个领域的法律： （1） 当前产生的危险废物的管理； （2） 污染场址修复。 这些法律包括危险废物从“摇篮到坟墓”的全过程管理。在立法前，经济考虑迫使绝大多数生产者以短期的低投入方式处置废物，仅在名义上考虑长期影响。虽然实际风险可能没有公众预想的风险大，但是危险废物管理的时钟发条已经被这次立法上紧了。 当前产生的废物 1970年，随着并不很重要的一部固体废物法律的颁布，美国国会首先要求健康、教育和社会安全部门（EPA前身）对危险废物贮存和处置进行全面调查，以此来强调危险废物。那时不存在综合性的危险废物管理计划。管理废水流动和气体扩散的计划仅以外围方式重视危险废物。现存的固体废物计划很小，且只重视生活垃圾。 1973年，EPA完成了对国会的报告，并发现“危险废物问题的规模比预期的大，现行处置方法一般是不充分的”［13］。该报告中列举的因不正确处理危险废物而引起公众健康负面作用的事例，包括1972年，明尼苏达(Minnesota)一些人饮用被砷废物污染的井水而生病住院的例子。在该报告和随后传闻的推动下，1976年国会通过了资源保护和回收法（RCRA）的C部分，第一次授权对危险废物实行联邦管理。这个法律集中关注回收和再循环利用固体废物。然而，C部分制定了一个关于定义何种废物具有危险性的法规，而且要求危险废物产生者从产生点到最终处置对危险废物的运输进行跟踪，根据所建立的标准运行处理处置设施，并合理地管理危险废物。因此，美国危险废物管理开始于固体废物管理的一个小部分。随后几年，其覆盖了EPA的空气法和水法（关于RCRA的更多信息，见第2章）。 并非只是美国这样，其他发达国家也在同一时期开始关注危险废物。例如，英国在1972年通过了有毒废物储存法，以回应在废弃的儿童游戏场所热处理桶装氰废物的大声疾呼。在1974年提出了更全面的立法（污染控制法）。在1980年前，丹麦、芬兰、法国、德国和荷兰提出了类似的立法。在1978年，颁布了关于有毒和危险废物的欧共体指令，以协调控制在其成员国间的危险废物转移。日本也提出了类似法律。 污染场地 20世纪60年代末和70年代初，分析化学技术的进步（目前仍在进步）提高了解决方案的水平。当在环境领域应用时，这些技术可能在比几年前低几个数量级的水平上检测和测量污染物浓度。这些在十亿分之一或更低水平上探测化合物的新能力可以大范围地监测和鉴别环境中潜在的毒性物质。 在气体、水和任何活动社区中监测到了无数人类活动产生的毒性污染物。毒性污染物不再被考虑为仅仅限制在暴露的负面作用已经显示出来的隔离区域。不幸的是，长期暴露于多种低浓度化合物的毒性影响的科学知识并未被认识到，没有与检测和测量其浓度的能力同步。 虽然环境中的毒性污染有数不清的来源，危险废物只是其中一个，诸如危险废物的管理不当的拉夫运河场地导致了严重的公众反应。被过去活动污染的场地多是不加选择的倾倒场； 其他是破产或被遗弃的制造厂（图13）。许多是先前的危险废物储存、处理或处置场，如已经被关闭的拉夫运河，如果未遗弃，将不会得到进一步的关注。在20世纪70年代末，已经很清楚，在全美国存在数以千计的潜在危险废物场址。要么已经引起了健康负面作用，要么已经导致了未知的暴露，大多被公众视为“定时炸弹”。 图13过去活动污染的场所 不管是RCRA，还是其他法律，都未提供处理被过去活动污染的已关停的场地的机制。1980年，美国国会通过了全面环境响应、赔偿和责任法（CERCLA），通常称为“超级基金”方案，改变了这种情况。该法律包含鉴别危险物质释放到环境中的场所，以及在该场所实施所需的修复行动，以保护健康和环境。关于CERCLA的其他细节见第2章。 管理结构的形成 两部危险废物法律（RCRA和CERCLA）建立在废物产生者对其产生的废物管理实践的长期影响负责的立法概念上，包括对过去的行为负责。这与传统的，仅考虑经济因素的短期成本政策截然相反。在此基础上，法律的颁布和实施已经极大地改变了废物管理的推进。同时也培育了未来概念： 绝大多数废物产生者尽量减少废物，甚至考虑其产品的生命周期（从研究、制造，到消费者使用和最后的最终处置）。由RCRA和CERCLA衍生的管理计划，从其实施开始，在几年中已经积累了大量经验，对法律要说明的特殊问题做了深入观察。这些计划并未放慢脚步——甚至被认为其反应过度、冗长、昂贵和浪费时间。但这些项目现在已被认为更有权威性。公众对危险废物仍然强烈关注。 应当注意到，RCRA和CERCLA管理计划是独立发展和运行的。它们之间可能有很多共同特征和不同点。实际上，存在科学性的区别： 当前产生的废物（如RCRA废物）一般为工业操作中的残余物，并且通常比过去活动留在土壤和地下水中的污染物（如CERCLA废物）浓度高。即使这样，它们产生的废物中的物质仍是相同的，对健康和环境同样会造成固有的危害。本书同时涉及这两个领域（RCRA和CERCLA）。不管这些物质是现在产生的废物还是在几年前释放到环境中的，虽然管理要求经常改变，但都应使用相同的科学和工程概念。 欧洲的立法发展与美国不同，甚至各个国家之间也不同。立法的关键观点包括［14］：  怎样定义土壤污染  可接受的风险水平和怎样合理地达到  一般净化标准或特定场地采用的方法  一般土壤质量标准或相关的土地利用标准  修复的优先权和目标 除了这些，欧洲国家已经承认过去活动污染了土壤和地下水是严重的问题，并努力在场址修复的一般标准和特定场地标准之间寻找合适的平衡。 风险的公众理解 当危险废物对人体健康和环境造成风险时，尤其是风险与其他环境污染源相比较时，存在风险大小的争论。一些科学家断定公众已经夸大了实际风险。1987年，美国EPA进行了由31种环境威胁引起的相对风险技术分级工作，把危险废物场址的健康风险放在其他几种环境问题之下［15］。相对技术分级基于75个专家组成的技术委员会的全面评估和判断。相反，由美国EPA同时进行的调查显示，公众认为危险废物比其他环境问题具有更大的风险［16］。表11比较了在选定环境问题领域内，EPA专家分级和公众理解之间的差别。 表11专家和公众对环境问题观点比较［17］ 问题 相 对 风 险 EPA专家观点公众观点 危险废物场址（使用或废弃的）低～中高 食品残留的杀虫剂高中 室内空气污染物高低 暴露于化学品的消费者高低 为什么公众所理解的危险废物场地风险与专家评估不一致呢？公众的理解受一系列非技术因素影响，实际风险可能被认为是巨大的，或简单地认为不可接受的。如下的4个因素尤其适用于危险废物生产或污染场地：  不情愿地遇到——由于几乎没有人实际选择与危险废物一起生活或工作，是被强加于社区或人的。相反，吸烟被认为是不健康的，但是其个人选择是自愿的，所以吸烟的人认为风险是可接受的。  具有很小的明显效益——很少有人能认识到危险废物的利益，忽略了其产生于一些经济活动（如制造）。相反，骑摩托车具有更大的风险，但是通过使骑车人到达想去的地方，提供了直接的效益。  未控制或通过他人控制——一些重大的污染事件，如拉夫运河污染事件证实危险废物是不可控制的，至少控制手段在合理管理方面没有获得信任。相反，摩托车由驾驶员控制，“85％的驾驶者认为自己高于平均水平” ［18］。  具有未知的持续性后果——可以断定，准确预测危险废物风险的信息科学还未建立。事实上，人们一致认同，生育缺陷和死亡有可能是由暴露于危险废物中的有毒物质引起的，尽管是非直接的影响。