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草稿:垃圾掩埋場火災風險評估

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垃圾掩埋場火災風險評估-以新竹新豐垃圾掩埋場為例

背景介紹

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新豐垃圾掩埋場的歷史可追溯至上世紀90年代，時任（民國113年）新竹縣環保局局長蕭宏杰說明，新豐掩埋場是新豐鄉公所，於西元1993年設置使用和管理，西元2006年12 月封閉復育，西元2016年起因新竹市及苗栗垃圾代處理量不足，導致垃圾掩埋場內開始暫置垃圾並且堆置量逐漸增加[1]。露天垃圾掩埋場的危害包括沼氣（主要為甲烷）累積，增加火災風險，如果管理不當，滲漏液可能污染地下水源。新豐垃圾掩埋場因長期暴露在外，加上暫置區的垃圾量過大，特別是家具破碎區域，頻繁出現自燃現象。這對周圍環境的空氣質量、水源污染等都構成了嚴重的威脅。這座掩埋場原本應該解決垃圾問題，但隨著時間的推移，目前該掩埋場反而造成當地與附近居民的困擾。

定義

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垃圾掩埋場 [2]是一種專門設計用來處理和處置固體廢棄物的設施[3]。它是一個受控的區域，垃圾在此被安全地掩埋，以減少對環境和健康的影響。而露天垃圾掩埋場，通常沒有覆蓋層，直接暴露在空氣中，經過風吹日曬與生物分解，產生氣體和汙水。其中垃圾掩埋場中的沼氣主要由厭氧菌消化垃圾中的有機物而產生，主要包含甲烷（約有50%）與二氧化碳等氣體[4]，若沼氣沒有加以處理，會產生煙霧並在天氣炎熱時會有較高的燃燒爆炸危險 [5]。

垃圾掩埋場的火災分為地表火災及深層火災兩種。地表火災，是由於外來火源（如煙蒂、熱物體或機械火花）引起，裸露的廢棄物或未壓實的垃圾更容易發生火災，持續時間通常為數天到數周[6]。 深層火災：垃圾掩埋氣中的甲烷，在高溫和充足氧氣條件下容易自燃。地下火災通常難以檢測，一次可悶燒數週到數月且撲滅難度較高[6]。

危害辨識

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(一) 空氣污染物

垃圾燃燒產生的煙霧含多種有毒物質，如氰化物、一氧化碳、硫氧化物、揮發性有機物(VOCs)等，對呼吸系統和心血管健康構成風險，並可能引發癌症[7]。火災期間，PM2.5等懸浮微粒濃度顯著升高，深入肺部可能導致支氣管炎、哮喘等病症，並攜帶金屬和毒素增加健康風險。

(二) 燃燒後的灰渣

垃圾燃燒後產生的底渣和飛灰，含重金屬及戴奧辛、呋喃等有毒物質，若無妥善處理，會污染土壤和地下水，進而危害生態及人體健康[7]。

(三) 滲濾液污染

掩埋場降水滲入垃圾形成滲濾液，火災後滲濾液含重金屬和病原體，若處理不當會污染地下水和土壤[8]。

(四) 邊坡破壞

垃圾掩埋場的厭氧生物降解影響壓力，滲濾液再循環和深層火災增加孔隙壓力，削弱掩埋場的結構穩定，可能導致斜坡失穩和災難性事故[8]。

評估

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依據Dabrowska等人在2023年的研究中提及垃圾掩埋場自燃所造成的後果可以分為三大類，當廢物被焚燒時，其中的一些污染物會釋放到大氣中，造成空氣污染；部分會滲入到地下水中，造成地下水污染；部分則汙染了周邊的土地[9]。

（一） 暴露途徑

1. 吸入：燃燒產生的有害氣體和細懸浮微粒可通過呼吸進入人體。這是最主要的暴露途徑，特別是針對沼氣自燃產生的氣體。

2. 皮膚接觸：如果居民接觸到受污染的空氣顆粒物或有害氣體，也可能經由皮膚暴露，儘管此途徑相對次要。

3. 攝入：間接暴露可能通過受污染的水源或食物發生，特別是在垃圾掩埋場附近，污染物可能滲入地下水，或通過土壤影響作物生長。

（二） 暴露族群

1. 掩埋場工人：直接在垃圾掩埋場工作的工人，長期暴露於高濃度有害氣體和顆粒物中，風險更高。

2. 消防隊員：進行火災撲滅的消防人員，短時間內暴露於高濃度的有害氣體中，需要有足夠的防護設備，以降低暴露的濃度。

3. 下游處居民：在掩埋場附近戶外活動的民眾，他們在短期內可能吸入高濃度污染物。其中需優先考量是否有易感族群，特別是老人、兒童和有慢性呼吸系統疾病的人群，他們對空氣污染更敏感。

4. 遷徙鳥類環境生態：垃圾掩埋場提供許多食物供應給遷徙的鳥類，火災後，留下的高濃度有害物質，而鳥類攝取垃圾後累積毒素於體內，甚至可能會致命。

（三） 暴露濃度與頻率

暴露評估是測量或估計人體暴露到目前存在於環境中物質的程度、頻率和持續時間，需考量整體的暴露，需考慮可能的暴露途徑和暴露途徑。進而計算人體的總暴露量對人體的健康風險是多少。汙染源的濃度可通過實地測量掩埋場及其周邊的空氣質量，確定污染物的濃度水平。這可以通過便攜式空氣監測設備或固定監測站來完成。

（四） 暴露劑量

以甲烷為例，在火災後，應定期監測甲烷在空氣中的濃度。可利用設置空氣質量監測儀器來測量火災現場及周邊地區的甲烷濃度。甲烷主要藉由吸入進入人體，因此在進行劑量評估時，需考慮暴露者通過呼吸系統接觸到的甲烷量。

暴露汙染源經由代謝過程進入人體的量稱為劑量，還需考慮暴露頻率（例如，每天的暴露時間）和暴露持續時間（暴露的總時間），這決定了暴露的累積效應。

（五） 評估結果

完成劑量計算後，將結果與已知的甲烷合理最大暴露量或參考劑量比較，如美國國家職業安全與健康研究所（NIOSH）或美國環保署（EPA）制定的標準進行比較，從而判斷是否存在健康風險。依據國家職業安全衛生研究所（NIOSH）建議暴露限值為1,000 ppm。另需考量個體變異性與不確定性，常用的方法包括蒙特卡羅模擬，以評估不同參數變動對最終劑量估計的影響。

控制

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垃圾掩埋場的火災對空氣、土壤和地下水污染造成重大的環境問題，焚燒廢棄物的污染滲濾液比直接倒入垃圾掩埋場的廢棄物毒性更大[9]，對住在附近居民的健康也有很大的威脅，因此預防是垃圾掩埋場火災控制的重點。以下就垃圾掩埋場火災控制分為立即性控制及預防性控制。

立即性控制：

如果有毒煙霧開始蔓延，發佈新聞稿或通知里長轉告民眾，建議待在室內並緊閉門窗、減少戶外活動並配戴口罩。如果毒性足夠嚴重，也可能進行區域清空[10]。若燃燒後的飛灰擴散至附近，使得飛灰殘留於表層土壤，則立告示牌告知此土壤可能有毒性污染物。

預防性控制：

（一） 垃圾分類：都市廢棄物中有50%到80%是屬於可燃性的物質，其中有機廢棄物是最容易可燃的[11]。若從源頭開始做垃圾分類，避免可燃、易燃、高反應性或有毒的廢棄物直接掩埋，例如廚餘、塑膠、可燃性建材等，除了可以降低引起掩埋場自燃的沼氣產生外，也能達到垃圾減量減少掩埋的需求。

（二） 垃圾掩埋場的定期維護：垃圾掩埋場自燃主要的條件就是沼氣、溫度與氧氣，其中甲烷是造成沼氣自燃最主要的成分。垃圾掩埋場每日的覆蓋可以避免氧氣進入，定期的壓實(Compacting)可以防止形成空氣與甲烷氣穴，進而降低自燃的發生。

（三） 甲烷的監測與蒐集：甲烷是造成掩埋場自燃主要的氣體，定期的追蹤可以預測風險，加裝蒐集設施直接燃燒(Flaring)能避免自燃，或者進一步的處理轉為再生能源商品，一舉兩得。

（四） 溫度的監控：熱像儀的即時監控可以預防與降低地表或深層掩埋場火災 [12]，適當的降溫方式可避免自燃[13]。當偵測到早期火災，可提早啟動滅火機制，避免因為火勢規模擴大對環境與居民健康的影響。

（五） 季節性重點監測：掩埋場火災好發春夏季，這段期間應該加強人員巡視與監控，是否有異常氣味或可燃物質，進行通報。

（六） 垃圾掩埋場區塊(blocks)設計[14]：同一垃圾掩埋場內的堆置採區塊堆置，間隔距離必須要達有效阻隔火災蔓延的最低標準，當發生掩埋場火災時不易蔓延，火災的規模較容易控制，可以達減災的效果。

（七） 工作人員的訓練與規範：加強從業人員對掩埋場工程管理及操作營運之專業知能，提升妥善處理能力；另加嚴格禁止在掩埋場攜帶或使用菸品，包含一切易燃物品如打火機、火柴、香等。

（八） 焚化爐：興建焚化爐取代垃圾掩埋場可以直接避免垃圾掩埋場火災，但焚化爐所排放的空氣污染物與燃燒後的灰渣(底渣與飛灰)仍然會對環境造成汙染進而影響健康。

個案研析

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一、新豐垃圾掩埋場-新竹新豐鄉垃圾掩埋場垃圾去化困難，偏偏又不斷發生自燃火警，2018年來大小火事已發生近70起，造成嚴重空汙，原因常與暫置垃圾高溫發酵產生沼氣有關。

二、新豐垃圾掩埋場的自燃現象＿如何解決

大多數廢棄物都放置在垃圾掩埋場被掩埋。因為掩埋場廢棄物分解的過程，都會產生沼氣，沼氣如果未加以管制，會產生煙霧並且會有燃燒爆炸的危險，因為沼氣中約50%是甲烷，它屬於溫室氣體也是寶貴的能源，若能將能源轉化為有用的動力，曾有研究指出沼氣被收集系統收集後經燃燒回收能源，即可收集掩埋場產生的沼氣並減少排放於大氣中[15] 。

新北市已有以三峽及八里兩座掩埋場沼氣作為生質能再利用的，以八里掩埋場沼氣處理及回收發電之案例，以發展潛力、環境效應及經濟效益評估三方面加以探討。評估結果顯示，沼氣存於掩埋層內，因與大氣壓力差而快速溢散至大氣中，於掩埋場覆土層不足或產生裂縫時，污染量大增，除應定期檢視掩埋場覆土狀況外，應依垃圾掩埋場使用年限及掩埋量體訂定不同的沼氣處理準則，如為小規模掩埋場開發沼氣發電不符經濟規模者，建議於封場後直接收集沼氣燃燒，大規模掩埋場則應優先以沼氣發電為考量，電力可提供場內作為替代能源或躉售臺電，減輕甲烷及二氧化碳對大氣的影響[16] 。

三、新豐垃圾掩埋場的自燃現象＿風險管理策略

新竹縣市居民享受工業區帶來經濟利益及工作機會，同時也因為工業區及掩埋場的污染受害，居民可否要求工業區為掩埋場負責，投入設備研發沼氣發電。

廢棄物處理設施與周遭社區居民之間的衝突與處理，往往是產官學研各方所矚目的焦點。曾有研究建議應從回饋機制的改善、民眾參與的加強與減緩民眾健康的擔憂等三方面著手改善當地居民之識覺意象[17] 。

研究指出若能輔以「地方配套政策」及「產業配合減碳管理政策」較為重要，並得出「地方配套政策」可行的推動策略包含「提供企業、民眾獎勵制度」、「訂定減碳自治條例」、「確認區域排放策略」及「相關宣導政策活動需完成碳中和」四項，「產業配合減碳管理」可推動策略為「輔導企業設置碳管理專責單位」及「輔導企業參與減量方案」[18] 。

參考資料

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  1. ^ 中時新聞網（2024年5月28日）．竹縣3計畫改善新豐垃圾掩埋場 5年為限清空堆置垃圾
  2. ^ 維基百科（2022年 8月19日）．堆填．
  3. ^ 全國法規資料庫（2017年6月14日）．廢棄物清理法．
  4. ^ 彭富科、駱尚廉（2014）。八里衛生掩埋場沼氣發電系統之效益評估。工程環境會刊，(33)，45-58
  5. ^ 陳勝松. (2008). 垃圾掩埋場沼氣處理發電之研究-以臺北市垃圾掩埋場為例. 臺北科技大學環境工程與管理研究所學位論文, 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. ^ 陳勝松(2008)，<垃圾掩埋場沼氣處理發電之研究-以臺北市垃圾掩埋場為例>，臺北科技大學環境工程與管理研究所學位論文，18-20
  16. ^ 彭富科、駱尚廉（2014）。八里衛生掩埋場沼氣發電系統之效益評估。工程環境會刊，(33)，45
  17. ^ 李營鴻（2009）。居民對廢棄物處理設施識覺之研究—以宜蘭縣蘇澳鎮垃圾衛生掩埋場為例。國立臺灣大學地理環境資源學系學位論文，81-82
  18. ^ 張文江（2011）．<地方政府推動碳排放交易之可行策略－以八里掩埋場自願碳標準(Voluntary Carbon Standard,VCS)為例>．國立中央大學環境工程研究所碩士在職專班學位論文，頁81-85

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