你所不知道的焚化爐 —— 痛痛病痛痛鎘

提到鎘，老……呃……資歷較深的台灣人，應該都猶記得1982年發生、震驚全台的桃園縣觀音鄉的鎘米污染事件¹，以及後續殘害當地居民的痛痛病。許多台灣人可能是在當時才知道，原來鎘是這麼危險的重金屬。不過跟汞一樣，由於鎘在上世紀引發了許多重大的環境公害事件，所以人類對其提高了警戒心，時至今日，經過多年的對鎘禁限制手段，鎘對一般民眾日常生活的威脅已經降到很低了。

鎘在垃圾中可能來源以及焚化爐中殘留機制

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＠看守台灣＋Google Gemini繪製

過去，鎘在消費性產品、也就是一般垃圾焚化爐的主要來源中，多數存在於鎳鎘電池、電器零件、塑膠中的安定劑和少數工業顏料。以前大多數的可充電電池和蓄電池皆為鎳鎘電池，但本世紀以來已逐漸被鋰電池或鎳氫電池給大幅取代，目前在充電電池的市場上屬於極少數。歐盟從2006年開始，就限制可攜帶電池和蓄電池中鎘的含量不得超過0.002%²，2023年進一步擴大這項限制的對象產品，包括醫療設備、手提式電動工具和緊急照明³。早期家電中常使用鎘電鍍技術，以防止高濕度環境帶來的腐蝕，例如金屬底盤與固定架，現代已幾乎被不鏽鋼零件、工程塑膠、鍍鋅鋼板或現代粉體塗層完全取代。塑膠（特別是硬質與軟質 PVC 聚氯乙烯）在早期製程中，高度依賴「鎘系安定劑」來防止加工高溫導致的塑膠分解與黃化⁴，不過全球法規嚴格限制塑膠產品中的鎘含量，例如歐盟 PVC 產業早在 2001 年即透過自願性協議（Vinyl2010）停用鎘安定劑，後續歐盟 RoHS 指令與 REACH 法規將鎘含量嚴格限制在 100 ppm (0.01%) 以下⁵，以及PVC塑膠的逐步淘汰，包括工業顏料和塑膠著色劑的用途，在塑膠中使用鎘的情況已經大幅減少。結論是，目前鎘在消費性產品中的含量已經極低，存在一般廢棄物中進入焚化爐的機率也是很小了，僅有微量可能來源是部分長壽命含鎘產品，如 2000 年前建造的 PVC 建材、舊型軟質地板、囤積多年的舊家電或舊型鎳鎘工具電池。

若是鎘隨著廢棄物進入焚化爐，因為鎘屬於高揮發性重金屬（熔點 321°C，沸點 767°C），進入焚化爐高溫燃燒區（850°C–1050°C），固態鎘迅速升溫並蒸發為氣態金屬鎘蒸汽（Cd_(g)）或氣態氧化鎘（CdO_(g)）⁶。另外若廢棄物中含有大量的氯源（如 PVC 塑膠或廚餘的鹽分（NaCl）。在高溫下，鎘會極快與氯化氫（HCl）反應生成高揮發性的氯化鎘（CdCl₂）⁷。隨後當煙道氣離開燃燒室經由廢熱鍋爐及冷卻系統降溫時，氣態的氯化鎘或氧化鎘會凝結，並附著於飛灰顆粒表面，或凝結形成微米級氣膠，大部分鎘會隨著飛灰排出，少數留存於底渣中⁸。

鎘對人體健康的危害

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要說鎘有多毒，果然還是得先提那駭人聽聞的痛痛病。痛痛病最早發現於1950年代的富山縣，該地區自古便採礦業興盛，而約在一次大戰時期改用新的採礦技術，新技術會使用鎘，進而排放含鎘的廢水，長期污染當地的水源與農作物⁹。從1930年開始，富山縣陸續有人染上怪病，且患者多為更年期婦女，症狀從初期勞動後感到關節疼痛，到末期只要一點點小動作如輕微咳嗽、就會感到如撕裂般劇烈疼痛。患者會不停喊著「好痛！好痛！」，因此名為「痛痛病」，這可怕的病症甚至折磨到有患者無法忍受而自殺¹⁰。1955年，有醫生懷疑是廢水中的鎘污染引發痛痛病，而到1968年，才確定了痛痛病的禍根就是鎘¹¹。

鎘侵入人體後會沈積在肝臟及腎臟，而引起貧血、肝功能異常及腎小管功能受損。腎小管功能受損後會使蛋白質及鈣由尿中流失，長期就會引發軟骨症、自發性骨折、全身到處疼痛，嚴重者甚至骨骼變形¹²。更年期的婦女由於容易罹患骨質疏鬆症，使得痛痛病的症狀加劇。痛痛病僅是人體長期暴露鎘的健康風險之一，因鎘侵入人體後最主要的攻擊對象是腎臟，其它長期病症還包括慢性腎衰竭、腎細胞癌和前列腺癌，另外IARC（國際癌症研究機構）將鎘及其化合物列為第一級人體致癌物，長期吸入鎘粉塵導致慢性阻塞性肺病（COPD）、肺氣腫與嗅覺喪失，亦會增加肺癌風險¹³。

若是短期吸入高濃度的鎘（急性暴露），約數小時候會出現胸膜炎性胸痛、呼吸困難、紫紺、發燒、心跳過速和噁心。若是誤食大量鎘，則是引發腹部絞痛、腹瀉、流涎、嚴重噁心和嘔吐¹⁴。

鎘在環境中的流佈以及對生態的影響

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鎘流失到環境的來源可分成自然和人為，鎘本來就是存在地殼中的微量重金屬，在未受污染地區，土壤中的鎘含量大約是 0.01 — 1 ppm，全球平均背景濃度約是 0.36 ppm，不過在某些特殊地質區域（如黑色頁岩分布區、火山灰覆蓋區或天然礦脈露頭區），有可能含有較高濃度的鎘，足以污染周遭水源和土地。¹⁵鎘的人為污染源主要還是工業排放（例如採礦和金屬冶煉），還有農業化學品（尤其是磷基肥料）。在中國東南部等區域，工業生產占人為鎘總排放量的 62.1%，被列為最顯著的人為鎘排放源。¹⁶

鎘從排放源釋出進入環境後，主要存於水體沉積物與土壤孔隙水中進行相態轉移。鎘的特性是：鎘在土壤固相上的結合力相對較弱，容易受到環境中其他陽離子的競爭而從吸附位點被置換出來；在含氧且呈酸性的環境中，土壤對鎘的吸附能力顯著下降，使得鎘極易保持溶解狀態，隨雨水或孔隙水進行淋洗（leaching）與擴散。鎘能與水中的陰離子或溶解性有機質（DOM）結合，形成高水溶性的離子團或錯合物，這些物質在水中不易沈澱，從而隨水流大量遷移。總的來說，鎘在環境中的移動性，相較其它重金屬高出許多。¹⁵另外鎘也會附於空氣中的微粒，隨著大氣流動傳播到遠處，最後經由乾溼沈降作用進入遠處的水體或土壤。

在土壤中，高濃度的鎘會抑制微生物（如固氮菌、脫氮菌）的呼吸作用與酶活性，減緩有機質分解速率與養分循環。鎘經由植物根部吸收，累積於葉片、穀物（如稻米）與果實中。鎘會誘發大量活性氧物質（ROS）造成氧化壓力，破壞細胞膜結構與葉綠體，抑制光合作用（導致葉片黃化），並阻礙根部細胞伸長與水分養分吸收。在水體中，鎘離子Cd²⁺ 的半徑與鈣離子 Ca²⁺ 接近，會競爭魚類鰓部的鈣通道，干擾滲透壓調節與骨骼鈣化；而鎘也有生物累積放大效應，底棲無脊椎動物與水生植物大量累積鎘後，會透過「藻類 → 水生昆蟲 → 魚類/水鳥」放大生態毒性風險。¹⁷