日本焚燒飛灰"填海造陸"背后的重金屬污染隱憂

海洋不是垃圾的終點，而是污染的起點。

日本每年數百萬噸的焚燒爐渣與飛灰，沒有安穩地躺在陸地的固化塊里，而是被直接傾倒入海面填埋場。

更令人不安的是，那些用來暫時“鎖住”重金屬的螯合劑，正在海水中緩慢分解、失效——海水長年累月的侵蝕，正讓這座水下“灰冢”成為一顆隨時可能引爆的生態炸彈。

其重金屬泄漏風險，遠遠超過任何一座規范建設的陸上填埋場。

日本有多少飛灰進入了海面填埋場？

日本是全球垃圾焚燒率最高的國家之一，約79%的生活垃圾經焚燒處理，焚燒后，每年約有300萬-400萬噸燃盡物（爐渣＋飛灰），送入最終填埋物，進行混合填埋。

填埋物中爐渣占52.1%、飛灰占22.3%、中間處理殘渣占13.4%、直接填埋垃圾僅占12.1%。并未像中國那樣，將爐渣進行大量二次利用。

垃圾焚燒后的混合灰渣，相當比例進入大城市的海面填埋場。粗略估算，日本每年約有100~200萬噸焚燒混合灰渣進入海面填埋場，占總焚燒殘渣產生量的20%~40%。

什么是海面填埋場？

海面填埋場（海面処分場），是日本獨有的一種最終處置方式，全部分布在大都市的海邊淺灘上。

典型的海面填埋場構造如下：

外圍圍堰——用巨大鋼板樁直接插入海床，將填埋區與外海隔離；

分層填埋——將焚燒灰渣分層分區填埋，并在其上定高覆土，然后進行下一批填埋，層層疊加。

浸出水處理——設置浸出水處理設施，將滲濾液凈化后排入公共水域；

填埋完成后——形成人工島，改造為公園、港口等用地。

填海造陸的"日本特色"

日本主要海面填埋場集中在東京灣和大阪灣。

東京灣的"新海面處置場"，是東京灣中最大的"垃圾島"，面積約為1000公頃。大阪擁有，"夢洲填埋場"（北港地區，390萬平方米）、尼崎沖填埋場（面積113公頃，埋立容量1600萬立方米）、泉大津沖填埋場等；其他橫濱、神戶、廣島等沿海城市均有海面填埋場。

這些填埋場的填埋物，幾乎全部是焚燒灰和飛灰——正如日本一般廢棄物最終處置場的基礎。

日本73%的國土為山地，平原面積狹小，大城市周邊土地資源極度緊缺。以東京、大阪為代表的大都市，沒有足夠的山地，建設陸上填埋場，也無法將巨量焚燒殘渣，遠距離運輸至偏遠地區。

海面填埋場是這些城市焚燒殘渣的唯一出路，不占用寶貴的陸地資源，填埋完成后還能"造出"新的土地。

日本環境省統計，日本海面填埋場共25處，主要分布在東京、大阪、橫濱、神戶等主要大城市，其單體規模遠大于山間和平地填埋場，承擔了大城市主要的焚燒殘渣終端處置任務。

以中山裕文等（2022）對典型海面填埋場的研究為例，僅單一產業廢棄物焚燒設施配套的海面填埋場，日均焚燒殘渣埋立量就達600噸，年間受入量18萬噸，20年供用期間總受入量達360萬噸。

與海水的"危險共生"

利用垃圾焚燒爐渣和飛灰，作為填海造陸的材料，在日本 "向海要地"的便利背后，是一個長期被低估的環境隱患。

弊端一：直接與海水接觸，重金屬溶出通道始終開放

陸上填埋場的設計邏輯是"與外界隔絕"——遮水工（防滲膜）、覆土、浸出水收集處理，構成多重屏障。而海面填埋場的本質是將廢棄物浸沒于海水中，兩者之間僅靠鋼板樁和有限的遮水層隔離。

日本學術研究早已證實，焚燒灰投入海水后會發生顯著的污染成分溶出：

焚燒灰基礎溶出特性（JLT-13法）：焚燒灰A的Pb溶出濃度達1.01 mg/L，遠超日本填埋基準（0.3 mg/L）的3倍以上；TOC溶出19.7~25.1 mg/L，遠高于天然海水的3.9 mg/L；

焚燒灰連續投入后海水水質變化：隨投入次數增加，海水pH從8驟升至12，TOC濃度從0攀升至60 mg/L，SS濃度最高達100 mg/L；

單次投入TOC溶出量約0.11 mg/kg，約為標準溶出試驗的50%——即僅2米沉降過程即可溶出約一半的可溶出有機成分。

這意味著，每一次焚燒灰投入海面填埋場，都是一次小規模的"排污事件"。

弊端二：海水侵蝕加速螯合物分解，重金屬再釋放風險遠超陸上填埋

螯合劑穩定化是日本飛灰進入填埋場前，進行無害化處理的主流方式（78%的焚燒設施使用螯合劑處理飛灰，其中98%為有機系螯合劑）。

而日本學者的長期追蹤研究發現，填埋8年后Pb的螯合物存在量可降至處理剛完畢時的10%以下。

海面填埋場的環境條件遠比陸上填埋場更為惡劣：

鹽度侵蝕：海水中高濃度氯離子（Cl?）對螯合物的化學穩定性構成持續侵蝕，加速金屬-螯合物配位鍵的斷裂；

pH波動：海水pH約8.1，而焚燒灰投入后局部pH可驟升至12以上，隨后回落至10~10.6——這一pH區間恰是絮凝體生成量最大的區間，也是重金屬化學形態最易發生轉化的區間；

厭氧-好氧交替：海面填埋場內海水與空氣接觸，表層為好氧環境、深層為厭氧環境，氧化還原電位（Eh）的劇烈變化可引發重金屬價態轉化和再溶出——如六價鉻在好氧條件下更易溶出，兩性金屬Pb、Zn在強堿性條件下可出現"再溶出"現象；

潮汐與波浪擾動：每次新投入焚燒灰時，原有浮泥層的30%~50%會被卷起，擾動已穩定的污染阻隔層，加速污染成分釋放。

京都大學和大阪大學的研究團隊（Inui & Katsumi, 2019）通過大型柱滲濾試驗和批次試驗發現：在海面填埋場的"廢物-底部海相黏土"系統中，Zn在中性條件下以可交換態化合物為主，存在明顯的遷移風險；只有在中等堿性和高堿性條件下才可有效固定。而海面填埋場中海水的持續滲入，恰好會不斷中和焚燒灰的堿性，使局部環境趨向中性，從而打開重金屬遷移的"通道"。

弊端三：有機螯合劑溶出形成長期COD污染，加劇海水富營養化

飛灰中難分解性COD總量達27000 mg/kg（2.7 wt%），其中86%為難分解性組分；

有機螯合劑含0.5%~1.0%的硫脲類物質，僅需2~3 mg/L即可抑制70%以上的氨單加氧酶活性，嚴重干擾浸出水的生物處理過程。

海面填埋場的浸出水COD可達300~700 mg/L，T-N達150~600 mg/L，即使經處理設施凈化后達標排放，長期累積仍會對周邊海域造成持續的有機物和氮負荷。

這些高COD、高氮的浸出水排入東京灣、大阪灣等半封閉海域，直接加劇海域的富營養化風險——歷史上的東京灣曾在1960~1970年代因污染導致漁獲量驟減75%，至今尚未完全恢復。

弊端四：防滲系統的"先天不足"與"后天老化"

海面填埋場的防滲設計面臨陸上填埋場所不具備的挑戰：

先天不足：海面填埋場的底部直接坐落于海相黏土層上，防滲依賴鋼板樁圍堰和底部遮水工。但鋼板樁在海水的電化學腐蝕下壽命有限，而底部遮水工在施工中難以像陸上填埋場那樣進行完整性和均勻性檢測——水下施工的防滲層質量天然不如陸上。

后天老化：日本1998年才強制要求最終填埋場設置二重遮水工和漏水檢測系統，此前建設的海面填埋場多為單層防滲。更關鍵的是，飛灰中高濃度氯鹽對防滲材料的腐蝕性遠超一般廢棄物，可能加速防滲膜和鋼板樁的老化破損。

一旦防滲系統失效，焚燒灰中的重金屬將直接接觸海水——這不再是通過浸出水處理設施的"可控排放"，而是不可逆的"海水-飛灰直接反應"。

弊端五：浮泥層——海面填埋場的"定時炸彈"

日本九州大學環境學系古賀大三郎，島岡隆行等學者，對海面填埋場中焚燒灰沉降特性的系統研究發現：

焚燒灰投入海水后，約6%~8.4%的質量會形成浮泥（粒徑極細的懸浮顆粒），浮泥層具有兩大危險特性：

透水性極低（僅為砂礫層的1/100），阻礙污染成分向海水擴散，看似"天然屏障"，實則將重金屬和有機污染物封存于填埋層內部，形成長期累積；

極易被擾動：每次新投入焚燒灰時，30%~50%的浮泥被卷起重新懸浮——這意味著一旦填埋作業持續，累積的污染成分就會被周期性釋放；

有機含量高，為重金屬的微生物轉化提供了有機底物，可能在厭氧條件下促進甲基汞等毒性更強的金屬有機物生成。

當海面填埋場封場后，浮泥層中的重金屬將長期滯留，成為未來任何土地開發利用的潛在環境風險源。

弊端六：填海造陸的"土地毒遺產"

海面填埋場封場后，最常見的用途是改造為公園或港口用地。東京"夢之島"已成為市民公園，大阪"夢洲"擬建公園和奧運設施。

然而，焚燒灰填海造出的人工島，其地基層的主體是含高濃度重金屬和氯鹽的焚燒灰。日本學者的研究指出：焚燒灰填海地基土質較軟，不能建高樓，"可能只能用作公園"。

即便覆土綠化，地下30米厚的焚燒灰層中重金屬的長期行為完全未知。

早期填埋的飛灰可能使用了已被證明長期不穩定的有機螯合劑——這些螯合物終將分解，重金屬終將重新獲得遷移能力。

東京灣中心區域沉積物的重金屬垂直分布顯示：1950年代前后重金屬污染急速增加，1970年代達到高峰——這恰好對應了日本大規模填海造陸和工業排污的時期。盡管之后有所下降，但沉積物中的重金屬不會憑空消失，它們只是被封存在海底泥沙中，等待下一次擾動。

向海要地不是"免費午餐"

日本海面填埋場的設計邏輯，本質上是一種空間套利——用海洋的"空曠"來置換陸地的"擁擠"，用海水的"稀釋"來消化污染的"濃度"。但這種套利是有代價的，而且代價可能遠比想象中更為深遠。

海水不是"無限的緩沖液"。 焚燒灰與海水的接觸不是一次性的化學反應，而是一個持續數十年的動態過程。

每一次潮汐、每一次降雨、每一次新灰投入，都在改寫填埋層內的pH-Eh-鹽度條件，從而改變重金屬的化學形態和遷移能力。

現有浸出水處理設施只能管控"可收集"的滲濾液，無法控制填埋層內部重金屬與海水的直接反應。 8年內，Pb螯合物即可分解至10%以下，海面填埋場的海水侵蝕會加速這一進程。

當螯合物大量分解后，重金屬的去向完全取決于防滲系統是否完好，鋼板樁在海水中的腐蝕速率，可能比設計預期更快。

東京灣和大阪灣的歷史已經給出警示。

1960~1970年代，這兩大海灣因工業排污和垃圾填海導致漁獲量驟減75%以上，重金屬和多環芳烴污染在沉積物中至今可測。經過數十年治理，灣區環境雖已大幅改善，但沉積物中的歷史污染從未被清除——海面填埋場正在為未來制造新的"歷史污染層"。

日本的經驗提醒我們,海洋不是垃圾的終點，而是污染的起點。 將含重金屬的焚燒飛灰送入海邊填埋場，不是"處置"，而是"寄存"——寄存于海水中，寄存于防滲層上，寄存于螯合劑里。當這些"寄存條件"逐一失效時，重金屬將沿原路返回，而海水將是它們最便捷的遷移通道。

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參考資料：

日本環境省《一般廢棄物排出及處理狀況等》調查（2019年、2024年）

樋口壯太郎《最終処分場の技術的変遷と今后の動向》，2015

中山裕文等《海面処分場における廃棄物の早期安定化を目的とした溶出負荷制御のライフサイクルコスト評価》，2022

《海面埋立地中燒卻灰的沉降與凝集特性研究》

《都市ごみ焼卻灰の分級処理による海面処分場の早期安定化に関する研究》，2016

《市政廢棄物焚燒灰燼的開放水道分類技術開發研究》，土木學會論文集G(環境)，2018

Inui T, Katsumi T. Geotechnical Issues for Developing Coastal Waste Landfills[C]. Anthropogenic Soils in Japan, Springer, 2019: 105-115

《一般廃棄物最終処分場の基礎知識》

清氣團智庫

文 | 垃圾焚燒首席分析師 晏磊

編輯 | 晨雨

本文系【清氣團|固廢展望】原創內容

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