垃圾焚烧废气二噁英排放对周边环境的影响研究.pdf
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1、2023 年 第 20 期 广 东 化 工 第 50 卷 总第 502 期 95 垃圾焚烧废气二噁英排放对周边环境的影响研究垃圾焚烧废气二噁英排放对周边环境的影响研究 阮晓玲(广州普诺环境检测技术服务有限公司,广东 广州 510700)摘 要为评估垃圾焚烧厂的废气排放浓度及周边环境的二噁英类毒性当量质量浓度,采集并分析了垃圾焚烧厂废气以及周边的 2个敏感点连续 3 年的的环境空气、土壤、特征农作物样品,结果表明:(1)垃圾焚烧废气排放浓度在 18.4837.96 pg/m3,符合 GB 18485-2014中限值 100 pgTEQ/m3的排放限值。(2)两个敏感点环境空气二噁英类浓度有所上升
2、,但目前浓度水平在 0.02300.2267 pgTEQ/m3之间,均符合日本大气质量标准 0.6 pgTEQ/m3的限值。(3)根据 GB 36600-2018 第一类用地风险筛选值为 10 ngTEQ/kg,敏感点 1 土壤二噁英类浓度水平在 0.2801.400 ngTEQ/kg 之间符合要求,敏感点 2 的土壤二噁英类浓度水平在 1.00023.000 ngTEQ/kg 之间,出现了大于限值的情况。(4)特征农作物的二噁英浓度无明显变化。关键词垃圾焚烧;土壤;二噁英类;环境空气;农作物 中图分类号TQ 文献标识码A 文章编号1007-1865(2023)20-0095-04 Study
3、 on The Impact of Waste Incineration Exhaust Dioxin Emissions on The Surrounding Environment Ruan Xiaoling(Guangzhou Punuo Environmental Testing Technology Service Co.,Ltd.,Guangzhou 510700,China)Abstract:In order to evaluate the exhaust emission concentration of the waste incineration plant and the
4、 mass concentration of dioxin toxic equivalent mass concentration in the surrounding environment,the ambient air,soil and characteristic crop samples of the waste gas of the waste incineration plant and the surrounding two sensitive points were collected and analyzed for three consecutive years,the
5、results show that:(1)The emission concentration of waste incineration exhaust gas is 18.4837.96 pg/m3,which meets the emission limit of 100 pgTEQ/m3 in GB 18485-2014.(2)The concentration of dioxins in the ambient air of the two sensitive points has increased,but the current concentration level is be
6、tween 0.02300.2267 pgTEQ/m3,which meets the limit of 0.6 pgTEQ/m3 of the Japanese air quality standard.(3)According to GB 36600-2018,the risk screening value of Class I land use is 10 ngTEQ/kg,the concentration level of soil dioxins in sensitive point 1 is between 0.2801.400 ngTEQ/kg,and the concent
7、ration level of soil dioxins in sensitive point 2 is between 1.00023.000 ngTEQ/kg,which is greater than the limit.(4)There was no significant change in dioxin concentrations in characteristic crops.Keywords:garbage incineration;soil;dioxins;ambient air;cropper 近年来,在国家政策的大力激励和扶持下,生活垃圾焚烧发电厂发展迅速,垃圾焚烧已然
8、成为我国处理生活垃圾的主要途径之一。据统计,全国共有生活垃圾焚烧项目约 760 座,遍布我国各个城市,由于许多人担心垃圾焚烧可能会对给周围的生态环境或人类身体健康的造成影响,因此对垃圾焚烧发电厂周围居住敏感点进行持续性的污染物监测和研究。1 二噁英类的主要来源及危害二噁英类的主要来源及危害 1.1 二噁英类主要来源 二噁英类是多氯代二苯并-对-二噁英(PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(PCDFs)的统称。二噁英类污染物主要来源于自然的排放和人类的工业活动。自然排放主要指森林大火、火山喷发、光化学反应以及微生物分解氯代酚等过程中产生的。人类的工业活动排放是指在现代环境中,由于人类的工业活动活动导致
9、的二噁英的含量明显高于过去环境的情况。日本环保署对其国内二噁英排放进行调查,发现主要来源于工业垃圾和生活垃圾焚烧。垃圾焚烧中二噁英的生成途径主要包括:生活垃圾本身含有微量二噁英;在燃烧过程中由聚氯乙烯、氯代苯、五氯苯酚等氯前驱物生成二噁英;当因燃烧不充分而在烟气中产生过多的未燃尽物质,并与适量的触媒物质(主要为重金属,特别是铜等)及 300500 的温度环境时,在高温燃烧中已经分解的二噁英会重新生成。1.2 二噁英类的危害 二噁英类是斯德哥尔摩公约中首批禁用的“12 类污染物”之一,是公约已经控制的 20 多中POPs中毒性最强的污染物,被冠以“世纪之毒”,对人体具有致癌、致畸和致突变的危害。
10、二噁英具有脂肪性,主要蓄积在脂肪组织,据流行病学研究显示,二噁英对人类存在皮肤、免疫系统、生殖和发育等多系统的健康损害。短期高剂量的二噁英暴露会造成氯痤疮、斑状色素沉着等皮肤损害,长期低剂量二噁英暴露也可引起皮肤过敏的发生。二噁英暴露还可能影响人类免疫系统,抑制体液免疫和细胞免疫,从而引起胸腺萎缩;妊娠期二噁英暴露可能影响子代免疫系统的发展。2 材料与方法材料与方法 2.1 样品的采集 选取国内的1家生活垃圾焚烧发电厂按进行为期3年的监测,其中废气排放口在每年夏季、冬季各监测一次,取两次平均值作为年均排放浓度,以垃圾发电厂为中心,采用同心圆布点法选取焚烧厂下风向 12 km范围内的 2 个居民
11、聚集敏感点作为研究监测点位,对各研究点位的环境空气、土壤、特征农作物进行二噁英类监测。2.2 实验分析 2.2.1 主要试剂耗材(1)正己烷,农残级,Honeywell,美国;(2)二氯甲烷,农残级,Merck,德国;(3)甲苯,农残级,Honeywell,美国;(4)标准参考物质(全氟煤油):CIL,美国;(5)EPA23 内标物:CIL,美国;(6)EPA1613 内标物:Wellington,加拿大;(7)中性硅胶:60 目,Merck,德国;(8)碱性氧化铝:sigma,德国;(9)浓硫酸:广州化学试剂厂。2.2.2 样品的前处理 2.2.2.1 样品的提取 废气样品用洁净滤纸将玻璃纤
12、维滤筒、XAD-2 树脂包好,收稿日期 2023-03-19 作者简介 阮晓玲(1994-),女,广东广州人,本科,主要研究方向为环境监测与治理技术。广 东 化 工 2023 年 第 20 期 96 第 50 卷 总第 502 期 添加提取内标,以甲苯为萃取溶剂进行 1624 h索式提取;将冷凝水、冲洗液以及样品洗出时的处理液混合,按照每 1 L溶液加 100 mL二氯甲烷的比例,震荡萃取,重复此操作 3 次。萃取后试样用无水硫酸钠脱水并与索氏提取液合并为分析样品,进行下一步的净化处理。环境空气样品用洁净滤纸将样品包好,添加提取内标,以甲苯作为萃取溶剂进行 1624 h索式提取。土壤样品干燥后
13、研磨至过 200 目筛,用洁净滤纸包好,添加提取内标,以甲苯作为萃取溶剂进行 1624 h索式提取。特征农作物样品真空冷冻干燥后破碎,用洁净滤纸包好,添加提取内标,以甲苯作为萃取溶剂进行 1624 h索式提取。2.2.2.2 净化 浓硫酸净化:将样品提取液旋蒸至近干,加入 7 mL正己烷,再加入 8 mL浓硫酸,用漩涡振荡器进行充分震荡后,放入离心机中以 3000 r/min的转速进行 1 min的离心,离心后观察下层浓硫酸的颜色,当下层浓硫酸比较有颜色时继续进行浓硫酸净化,净化至下层浓硫酸为透明无色后进入下一步净化。酸性硅胶-碱性氧化铝柱净化:往层析柱中加入适量玻璃棉并用玻璃棒压实,分别用丙
14、酮、二氯甲烷冲洗层析柱内壁,清洗后晾干。向上层的层析柱中加入 8 cm的酸性硅胶,下层的层析柱中加入 8 cm活化后的碱性氧化铝,用 15 mL正己烷分 2 次淋洗柱子,待淋洗液即将干时,用 28 mL正己烷分 4 次将样品转移至酸性硅胶柱中,再用适量正己烷冲洗柱子内壁。待酸性硅胶柱中的溶液滴完后,将上层层析柱移开,往下层的氧化铝柱子中加入体积比为 94:6 的正己烷:二氯甲烷的混合液,加入量为 8 mL,分 4 次加入。待层析柱的液面近干,在柱子的底端放置样品接收瓶,向氧化铝柱中分 4 次加入 16 mL体积比为 6040 的正己烷:二氯甲烷进行洗脱样品,洗脱出来的溶液即为净化后的样品。对样
15、品进行氮吹浓缩后,定容至200 L,并加入 500 pg的回收率内标,待测。2.2.3 检测仪器 高分辨气相色谱-高分辨磁质谱联用仪 2.2.4 分析条件 2.2.4.1 气相色谱条件 色谱柱:DB-MS-5(60 m0.25 mm0.25 mm);进样方式:不分流进样;进样量:1 L;进样口温度 280;载气流量:1.0 mL/min;升温程序:初始温度 90,以 8.0/min的升温速率升至 220,然后以 1.4/min的升温速率升至 260,保持 3 min,再以 4.0/min的升温速率升至 310/min,保持3 min。2.2.4.2 质谱条件 离子源:EI;源温度:280;电离
16、能:35 eV检测方式:选择性离子监测(SIM);加速电压:8000 V;分辨率:大于10000。2.2.5 质量保证和质量控制 为确保在采样、分析过程中实验数据的准确性、可靠性,在开展监测的同时,废气、环境空气样品进行了样品的内标回收率确认、运输空白实验、操作空白实验,采样内标回收率在73.9%108.3%之间,提取内标回收率在 75.6%97.9%之间,运输空白实验和操作空白实验结果均低于方法检出限,满足HJ 77.2-2008环境空气和废气 二噁英类的测定 同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法的要求;土壤样品、农作物样品在分析的同时进行了平行实验、操作空白实验、提取内标回收率确认、标准
17、物质测试等,平行实验的相对偏差在 2.5%15.6%之间,操作空白均低于方法检出限,提取内标回收率在 77.2%90.5%之间,满足HJ 77.4-2008土壤和沉积物 二噁英类的测定 同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法 和Method 1613 Tetra-through Octa-Chlorinated Dioxins and Furans by Isotope Dilution HRGC/HRMS的分析要求。3 结果与讨论结果与讨论 3.1 废气二噁英的排放情况 该垃圾焚烧厂在 20202022 年之间的废气二噁英排放浓度水平在 18.4837.96 pg/m3,均符合 生活垃圾焚烧
18、污染控制标准GB 18485-2014 中二噁英排放限值 100 pgTEQ/m3的要求。表表 1 废气二噁英类毒性当量检测结果废气二噁英类毒性当量检测结果 Tab.1 Toxic equivalent test results of exhaust gas dioxins pgTEQ/m3 化合物名称 2020 年 2021 年 2022 年 2,3,7,8-TCDF 1.95 0.92 0.70 1,2,3,7,8-PeCDF 0.55 0.57 0.54 2,3,4,7,8-PeCDF 9.12 11.95 7.20 1,2,3,4,7,8-HxCDF 1.34 2.13 1.46 1,
19、2,3,6,7,8-HxCDF 1.71 2.46 1.51 2,3,4,6,7,8-HxCDF 2.98 5.05 1.84 1,2,3,7,8,9-HxCDF 0.07 0.59 0.14 1,2,3,4,6,7,8-HpCDF 0.74 1.25 0.51 1,2,3,4,7,8,9-HpCDF 0.18 0.28 0.05 OCDF 0.05 0.09 0.02 2,3,7,8-TCDD 0.87 1.47 1.26 1,2,3,7,8-PeCDD 1.36 2.75 0.82 1,2,3,4,7,8-HxCDD 0.62 0.76 0.38 1,2,3,6,7,8-HxCDD 2.4
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