垃圾分类那么麻烦，真的有必要吗？

据知乎日报报道  关于国内推行的强制垃圾分类，虽然我（笔者）没怎么上网，也从身边听到了各种苦中作乐的段子。但是玩笑过后，看着家里排成一排的垃圾桶，很多人会问这么严格的垃圾分类真的有必要吗？

从一个化工从业者的角度来看，看到国内大力执行垃圾分类这个举措，我内心是非常欣慰的。因为做好垃圾分类，带来的好处远远高于短时间的的高成本和操作难度。

绿水青山才是金山银山。人类作为行走的“环境破坏机”和“垃圾制造机”，面对日益严峻的环境问题，为了能够可持续发展，实在是不得不做好环境保护工作，而垃圾的减量化、无害化、资源化处理则是环境保护中关键的一环。

减量化
减量化是指减少垃圾产生量，从源头减少污染物，如环保出行、使用环保购物袋等，这一点上需要更长时间来培养国民的环保理念和生活习惯。

无害化
无害化是指消除垃圾中的有毒物质，使其不对环境造成污染。

资源化
相信大家都听过这么一句话，“垃圾是放错地方的宝藏”。垃圾的资源化利用就是“变废为宝”的过程。

做好垃圾分类，对垃圾无害化和资源化处理工艺的帮助无疑是巨大的。下面以“垃圾焚烧”和“厨余发酵”为例，讲一下垃圾分类的必要性。

1.垃圾分类对垃圾焚烧过程中产生的二噁英生的影响

垃圾焚烧过程中会产生剧毒的二噁英类物质，对环境和人体造成极大的危害。

何为二噁英？

二噁英，英文名为 dioxins，指多氯取代的含氧三环芳烃。广义上有多氯取代的二苯并二噁英（Polychlorinated dibenzo-p-dioxins ，PCDDs)、多氯取代的二苯并呋喃（Polychlorinated dibenzofurans，PCDFs）和多氯联苯（Polychlorinated biphenyls，PCBs）三大类[1]。由于氯原子取代的位置和数量不同，二噁英类化合物多达百种。其中毒性最强，研究最多的是 2,3,7,8- 四氯二苯并二噁英(2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-para-dioxin)，常简写为 TCDD。

二噁英对人体是否有害？

早在 1997 年，国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer, IARC)就将 TCDD 归为一级致癌物[2]。其致癌机理为二噁英攻击人体内的芳香烃受体(Aryl Hydrocarbon Receptor, AhR)，导致基因表达受损，影响细胞复制和凋亡过程[3]。目前研究已经明确 TCDD 对芳香烃受体的攻击与子宫内膜癌、肾癌、肺癌、前列腺癌和皮肤及内脏问题等疾病有直接关联[4]。此外，研究表明 TCDD 能够攻击雌激素受体（ estrogen receptor alpha，ERα) [5][6]和孕激素受体（progesterone receptor PR)[7][8]导致乳腺癌。

为什么垃圾焚烧会产生二噁英？

早在 1992 年，研究者就对垃圾焚烧过程中的二噁英产生机理进行了探讨，认为其产生路径包括以下 3 步[9]：

垃圾燃烧产生的氯化氢(HCl)和氧气(O2)在金属催化作用下生成氯气(Cl2)
Cl2 与芳环上的氢原子发生取代反应，生成氯代芳烃（关键前驱体为氯代苯酚和氯代甲苯）
氯代芳烃在金属二次催化作用下形成多元环（铜催化）
看到这里，随之而来的问题就是，二噁英中的氯原子是从哪儿来的呢？一方面，垃圾中含氯有机物（氯代烃，如塑料的主要成分为聚氯乙烯）在燃烧过程中形成的氯自由基(Cl·)会夺取周围有机物中的氢原子形成 HCl[10]；另一方面，垃圾飞灰中的氯盐（如氯化钠，NaCl）在水蒸气、二氧化硅和三氧化二铝存在的条件下，会形成 Na-Si-Al 混合物，并释放出 HCl 气体[11]。

如何减少二噁英的产生？

根据热力学计算和实验验证，二噁英在 800-950 °C 时会发生氧化反应，分解产生无毒的芳烃。反应路径如下：

也就是说，减少二噁英的产生，最简单直接的办法就是提高垃圾焚烧炉的温度，使二噁英完全氧化。也就是大家经常提到的“保持焚烧炉内温度大于 850 °C，并控制烟气在炉内停留 2 秒以上，即可使二噁英完全分解”。但是不论是垃圾焚烧还是垃圾热解，通常温度区间为 400-750 °C[12]。提高反应温度意味着更高的能耗和更高的设备要求，单靠提高反应温度来控制二噁英的生成似乎并不是最优的选择。

除了提高反应温度和控制工艺条件（3T+E 技术）外，从化学工程与技术的角度出发，如果能够做到干湿分离（隔绝水蒸气与氯盐的接触）、塑料与金属废渣（隔绝塑料氯源与起到催化作用的金属）、建筑垃圾与生活垃圾分离（隔绝硅铝与氯盐），可以通过遏制 Cl2 的产生来阻断二噁英的生成路径。换句话说，如果垃圾分类做得好，能够大大减少垃圾焚烧过程中产生的二噁英。

2.垃圾分类对厨余垃圾厌氧发酵工艺的影响

简单来说有两个原因：

一个就是就是那个用猪来判断是啥垃圾的段子，猪吃了有毒的就是有害垃圾。厨余垃圾一般是经过初步处理后进行厌氧发酵，制得的甲烷可以用作清洁能源，也可以作为重要的化工原料制备高价值化学品，实现垃圾的资源化利用。但是那些用于发酵的各种菌就像猪一样，吃了有毒的东西会挂掉，所以不能混进去重金属、有毒的有机物、塑料啥的。

第二个原因就是其他各种工艺都面临的原因，不进行垃圾分类的话，在处理工艺中进料和设备磨损是很大的问题。

（笔者会继续更新本篇，详见原文）

原文作者：知乎网友“我要一个新马甲”

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