我国PCDD/Fs网格化大气排放清单

PCDD/Fs排放清单是进行PCDD/Fs控制、环境归趋行为研究和健康风险评估的基础.本研究基于我国官方发布的2004年各行业PCDD/Fs排放清单的基础上,结合联合国环境规划署(UNEP) 2013年发布的最新《鉴别及量化PCDD/Fs类排放标准工具包》中PCDD/Fs排放因子,估算了我国2016年各省各行业PCDD/Fs大气排放量,并结合各行业网格化指代数据,建立了我国PCDD/Fs大气网格化排放清单(1/4°×1/4°经纬度),最后利用蒙特卡洛模型分析了清单的不确定性.结果表明,2016年我国PCDD/Fs大气排放量(以TEQ计,下同)为10 366 g,与2004年相比增加了约2倍.从排放行业来看,金属生产是我国大气中PCDD/Fs的主要来源,2016年排放量为5 333 g,其次为垃圾焚烧(2 469 g),供热和发电(1 290 g)和矿物产品生产(933 g),以上4个行业排放量占我国PCDD/Fs大气总排放的97%.从空间来看,我国大气PCDD/Fs排放主要集中在京津冀、长三角和珠三角地区,其中京津冀和长三角地区PCDD/Fs排放主要来自钢铁生产,珠三角地区主要来自垃圾焚烧.     

重庆市大气二(口恶)英污染水平及季节变化

一年内分季节对重庆市不同功能区大气中二英(PCDD/Fs)污染情况进行了监测研究.结果表明,重庆市大气中PCDD/Fs浓度范围和平均值(以TEQ计)分别为0.017~0.21 pg·m-3和(0.094±0.054)pg·m-3.PCDD/Fs污染水平区域分布和季节变化明显,分别为:商住区>郊区>对照点,冬季>春季>秋季>夏季.其中,冬季时大气中的二英浓度约为夏季时的2.2~4.6倍.主成分分析结果显示,PCDD/Fs同系物分布特征季节变化明显:冬、春季时主要表现为颗粒相中的分布特征,夏、秋季节则主要表现为气相中的.相关性分析表明,PCDD/Fs异构体质量浓度与SO2、NO2、PM10和TSP等常规参数含量大都呈显著正相关,与O3则呈负相关,但未达显著性水平.这表明,重庆大气PCDD/Fs的空间分布和季节变化与SO2、NO2、PM10和TSP等环境空气质量常规指标的分布情况基本一致,重庆大气PCDD/Fs污染与常规污染物的排放源密切相关.     

《火葬场大气污染物排放标准》实施对火化炉烟气二噁英减排的影响

为调查殡葬行业大气污染物排放新标准《火葬场大气污染物排放标准》(GB 13801—2015)实施4年后火化烟气中二英(PCDD/Fs)的污染排放特征及其对行业的影响,在我国南方地区选取了32台火化炉,对其排放烟气中PCDD/Fs水平、影响因素、排放因子进行了研究,并评估标准实施4年后的效果. 结果表明:①火化烟气PCDD/Fs毒性当量浓度(以I-TEQ计,下同)为0.033~7.4 ng/m3,平均值为1.1 ng/m3,PCDD/Fs超标率为56.2%,其中拣灰炉和平板炉超标率分别为62.5%和50.0%. 与GB 13801—2015实施前相比,火化炉废气中PCDD/Fs排放浓度显著下降,说明PCDD/Fs污染减排成效明显,但排放水平和超标率仍较高. ②有无废气处理工艺、运行管理水平、随葬品数量与PCDD/Fs排放浓度密切相关. 废气处理设施缺失或无法正常运行时PCDD/Fs毒性当量浓度为0.32~7.4 ng/m3,平均值为2.5 ng/m3,超标率达75.0%;配备“活性炭吸附(ACI)+布袋除尘(BF)”工艺且运行正常时,PCDD/Fs毒性当量浓度范围为0.033~4.5 ng/m3,平均值为0.83 ng/m3,超标率为58.3%,可能与部分处理设施使用率低、运行不佳和维护不到位等原因有关. 指纹特征显示,无废气处理工艺时七氯代、八氯代同系物占比较高;配备“ACI+BF”处理设施时以四氯代、五氯代同系物为主,证实该工艺组合主要去除高氯代同系物. ③火化炉废气PCDD/Fs排放因子(以I-TEQ计,下同)为67.8~39 981 ng/具,平均值为4 217 ng/具,显著低于联合国环境规划署(UNEP)于2005年发布的第1和第2级排放因子(分别为90和10 μg/具),但高于其优化控制措施的排放因子(0.4 μg/具). 研究显示,未来需加强对我国遗体火化PCDD/Fs减排的技术帮扶及排放因子的更新.      

广州某工业区大气中PCDD/Fs含量水平及其季节性变化特征

通过对广州某工业区大气中2,3,7,8-PCDD/Fs的季节性监测,并对大气中PCDD/Fs的浓度与季节性变化进行了分析.结果表明,该工业区大气中PCDD/Fs的浓度范围为2.33~75.4 pg·m-3,平均值为23.2 pg·m-3,毒性当量浓度I-TEQ范围为0.229~10.7 pg·m-3,平均值为2.00 pg·m-3,高于日本环境空气质量标准推荐年均值0.6 pg·m-3.该工业区PCDD/Fs浓度季节性变化明显,最高的季节为春季(37.8 pg·m-3),浓度最低的季节为夏季(13.5 pg·m-3),其次为秋季(22.3 pg·m-3)和冬季(19.1 pg·m-3);毒性当量浓度变化高低顺序为:春季(5.58 pg·m-3)>夏季(1.06 pg·m-3)>秋季(0.839 pg·m-3)>冬季(0.525 pg·m-3).降雨、季风的季节性变化可能是引起大气中PCDD/Fs浓度季节性变化的原因.     

西南地区新型干法水泥生产中的二(口恶)英大气排放

采用现场监测方式调查了西南地区6家干法水泥窑废气中PCDD/Fs排放情况.结果表明,未协同处置废物的水泥生产企业PCDD/Fs排放浓度范围(以TEQ计)为0.002 9~0.006 2 ng·m-3,平均0.004 3 ng·m-3;添加污泥作为原料和燃料的水泥企业的PCDD/Fs排放水平为0.028 ng·m-3.所有水泥窑的二英浓度都明显低于我国水泥工业大气污染物排放标准(0.1ng·m-3).6家水泥企业PCDD/Fs排放因子为0.008 9~0.084μg·t-1,接近或低于UNEP发布的水泥行业最低排放因子(0.05μg·t-1);其中协同处置污泥水泥窑的最高,约为其他5家平均排放因子(0.011μg·t-1)的7.6倍.另外,两类水泥窑废气PCDD/F异构体分布特征存在明显差异.结果表明,采用现代预热干法工艺的水泥企业的二英排放水平较低,可进一步开发我国水泥企业协同处置废物的能力.     

珠江三角洲低丘土壤中二类(口恶)(口英)化合物污染水平

应用高分辨气相色谱/高分辨质谱(HRGC/HRMS)对珠江三角洲佛山市某地山丘土壤中二类化合物(PCDD/Fs)含量进行了分析.结果表明,土壤样品中的2,3,7,8-PCDD/Fs含量为0.90~7.89pg-TEQ/g,与土壤pH值具有显著的相关性.pH值偏离pH7越远,土壤中2,3,7,8-PCDD/Fs含量越高.造成研究区内小范围土壤中2,3,7,8-PCDD/Fs含量差异很大且出现较高含量的原因可能与该地曾堆放与焚烧生活垃圾、废旧电线电缆等固体废物有关.本研究样品中2,3,7,8-PCDD/Fs同系物分布特征与目前报道的工业来源的PCDD/Fs分布特征并不一致,表明该地区的PCDD/Fs的来源或污染过程还应作进一步的研究.     

市政垃圾焚烧炉烟道气中氯代和溴代二恶英分布

为了探明固废焚烧炉烟道气中PCDD/Fs和PBDD/Fs的浓度、分布特征和二者之间的相关性,用气相色谱/高分辨质谱测定2,3,7,8位氯代和溴代二恶英(PCDD/Fs和PBDD/Fs)。两者的总毒性当量浓度在A厂分别为0.043~1.20,0.00056~0.010 ng I-TEQ/m3,在B厂分别为0.024~0.069,0.0034~0.0043 ng I-TEQ/m3。A厂的PCDD/Fs以PCDFs为主,B厂相对浓度最大的是OCDD。影响PCDD/Fs的浓度和分布可能主要为垃圾含氯量和空气净化设施。PBDD/Fs都主要含PBDFs。两厂的PCDD/Fs和PBDD/Fs浓度具有较好的相关性。     

再生铜冶炼过程多氯萘与二噁英类排放特征分析与控制技术评估

多氯萘(PCNs)和二噁英类(PCDD/Fs)化合物可在再生铜生产过程中无意产生和排放,对其排放关键节点和相关因素分析可为PCNs和PCDD/Fs的协同控制提供科学依据.本研究通过对再生铜的关键生产工艺分析,监测PCNs和PCDD/Fs的排放水平,辨识排放的关键生产环节,筛选可行的协同减排技术,从而提出再生铜生产过程中PCNs和PCDD/Fs协同减排的技术措施和控制建议.研究结果可为我国履行《关于持久性有机污染物(POPs)的斯德哥尔摩公约》和开展再生铜行业无意产生的POPs减排提供决策支撑.     

青岛近海PCDD/Fs的沉积通量、毒性当量及来源

用高分辨率气相色谱-质谱方法对青岛胶州湾内外表层沉积物、柱状岩心及贻贝样品中的17种毒性多氯代二苯并二 /呋喃(PCDD/Fs)进行了分析和讨论.表层沉积物的SP_4-8CDD/Fs含量范围在11.6～369pg/g dw,主要以P_4-8CDFs为主.S2,3,7,8-PCDD/Fs含量范围4.1～232.4pg/g dw.在环流作用下沉积物中形成了明显的东-西分布格局.除河口处外,PCDD/F同系物分布基本上相同,即低氯代PCDD/Fs占主导.SP_4-8CDD/Fs沉积通量从1951年起逐渐增大,STEQ沉积通量从1980年显著增大.青岛近海PCDD/Fs的来源相对恒定,推测为城市污水污泥和大气沉降.贝肉中S2,3,7,8-PCDD/Fs为2.9～5.1pg/g dw. TEQ的主要来源为2,3,4,7,8-PeCDF(35%)、2,3,7,8-TCDF(30%)、2,3,7,8,-TCDD(30%).     

典型再生铜冶炼厂周边土壤中PCDD/Fs、PCBs和PCNs的污染特征及健康风险评估

本研究同时测定了1家典型再生铜冶炼厂周边土壤中PCDD/Fs、PCBs和PCNs的含量,进而分析和评估了该冶炼厂对周边环境的影响和研究区域工人的健康风险.冶炼厂周边土壤中PCDD/Fs、PCBs和PCNs的含量范围分别为17.2~370、1.20~14.2和70.9~950 pg·g^-1.在冶炼厂附近（<300 m）的采样点检出了高含量的PCDD/Fs和PCNs,其含量随距离的增加呈指数型下降.源解析结果表明,再生铜冶炼厂对其周边300 m内土壤中PCDD/Fs和PCNs的含量和单体分布特征影响显著.此外,除再生铜冶炼厂外,周边土壤中PCDD/Fs的污染可能还受到历史使用五氯酚或五氯酚钠的影响.健康风险评估结果表明,工人暴露周边土壤中PCDD/Fs、PCBs和PCNs的非致癌和致癌风险均处于可接受水平范围内,经口摄入是最主要的暴露途径.虽然健康风险评估只考虑工人工作时间内对室外环境中这些污染物的暴露,两份土壤样品的致癌风险值已达到0.47×10^-6和0.15×10^-6（阈值10^-6）,值得关注.PCDD/Fs对总致癌风险（PCDD/Fs+PCBs+PCNs）的贡献率最高（96%）,是该区域需首要关注和控制的二英类化合物.     

城市生活垃圾焚烧炉周边环境空气及土壤中二噁英来源研究

系统研究了某城市生活垃圾焚烧炉周边地区6个焚烧炉废气样品、14个环境空气样品和3个表层土壤样品中二噁英的组成及其含量,并对其来源进行了解析.结果表明,焚烧炉排放废气中二噁英含量较高,周边地区环境空气及主导风向下风向污染物最大落地点附近土壤中的二噁英含量均处于较低水平,且主导风向下游环境空气中二噁英含量与其它地点采集的样品中二噁英含量差别不明显,但最大落地点表层土壤样品与背景点表层土壤样品中二噁英的组成及含量均有一定的变化.主成分分析结果表明,最大落地点附近表层土壤样品中的二噁英可能受到了污染源废气排放的影响,但环境空气中二英类污染物来源较为复杂,具体原因还需进一步的深入研究.     

Removal of PCDD/Fs and PCBs from flue gas using a pilot gas cleaning system

A 100 Nm3 /hr capacity pilot scale dual bag filter (DBF) system was tested on the flue gas from an actual hazardous waste incinerator (HWI), the removal efficiency of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans (PCDD/Fs) and polychlorinated biphenyls (PCBs) was also studied. The first filter collected most of the fly ash and associated chlorinated organic; then activated carbon (AC) was injected and used to collect phase chlorinated organic from the gas. Concentrations of PCDD/Fs and PCBs after the DBF system were 0.07 and 0.01 ng TEQ/Nm3 , respectively, which were both far below the national emission standard. Comparing with the original single bag filter system, the PCDD/Fs concentration dropped a lot from 0.36 to 0.07 ng TEQ/Nm3 . Increasing AC feeding rate enhanced their collection efficiency, yet reduced the AC utilization efficiency, and it still needs further study to select an appropriate feeding rate in the system. These results will be useful for industrial application and assist in controlling emissions of PCDD/Fs and other persistent organic pollutions from stationary sources in China.     

VOx-MoOx/TiO2催化剂低温催化降解一氯苯及二英的研究

垃圾焚烧过程中会产生大量氯苯等氯代挥发性有机污染物(CVOCs)和二噁英等持久性有机污染物(POPs). CVOCs的排放会导致光化学烟雾和温室效应的产生,而二噁英能在土壤中长期附存,具有人体致癌和致畸变等严重危害. 催化降解技术具有显著优势,能将二噁英等有机污染物彻底破坏分解,最终将其转化为CO₂、H₂O和HCl等产物. 基于钒基催化剂VO_x/TiO₂的过渡金属氧化物催化剂已被广泛应用于烟气CVOCs和二噁英处理领域. 钒基氧化物VO_x中的V=O基团对二噁英起到亲核吸附的作用,在钒基氧化物上添加第二活性组分钼氧化物MoO_x可以提高催化剂的催化活性. 本文采用湿法浸渍的方法制备出用于催化降解含氯污染物的粉体钒钼钛VO_x-MoO_x/TiO₂催化剂,并分析其合成方法、催化表征和性能测试结果,讨论反应温度对一氯苯及二噁英催化率影响的机理,旨在为开发二噁英催化技术提供参考. 结果表明:VO_x-MoO_x/TiO₂催化剂表面催化活性位点较多,活性组分分散良好,起始还原温度较低,活性氧含量较多,比表面积较大,颗粒团聚较轻,具有优良的催化特性. 通过系列实验筛选出合适的催化剂组分比例为5%VO_x-5%MoO_x/TiO₂(记作“V5-Mo5-Ti”,即VO_x和MoO_x的质量分数各占5%,TiO₂的质量分数占90%),在150 ℃低温下其对一氯苯和二噁英的催化效果优异. V5-Mo5-Ti催化剂对一氯苯的低温转化率随原始稳定浓度和空速比的升高而降低. 在一氯苯初始浓度为150×10?6、空速比为10 000 h?1时,V5-Mo5-Ti催化剂在150 ℃下对一氯苯的转化率为54.0%,在300 ℃时接近100%. 在150 ℃的低温环境中,该催化剂对二噁英催化脱除率在86%以上,催化降解率在74%以上. 研究显示,VO_x-MoO_x/TiO₂催化剂对二噁英的催化脱除率和降解率随温度的升高而提高,主要归因于升温加快了V₂O₅中V5+和V4+元素以及MoO₃中Mo6+和Mo4+元素的催化氧化循环速率.      

某垃圾焚烧厂投产前后周边土壤二英类化合物的分布

为研究垃圾焚烧厂运行对周边土壤二英类化合物（PCDD/Fs）含量的影响,采集了珠三角地区某垃圾焚烧厂投产前和投产后周边土壤样品,分析研究了该垃圾焚烧厂运行对周边土壤中PCDD/Fs含量和组分的变化.结果表明:①2012年（投产前）珠三角地区某垃圾焚烧厂周边土壤PCDD/Fs含量较低,范围为163~591 ng/kg（毒性当量范围为0.198~0.863 ng I-TEQ/kg,I-TEQ为国际毒性当量因子折算的毒性当量值）;2017—2019年（投产后）周边土壤PCDD/Fs含量范围为151~1.75×103 ng/kg（毒性当量范围为0.812~3.88 ng I-TEQ/kg）,与其他研究相比处于较低的水平.②投产后,距该垃圾焚烧厂较近（1.5 km）的采样点（S1）土壤PCDD/Fs含量逐年增长,在较远（5.2 km）但人口较密集的采样点（S3）土壤PCDD/Fs含量整体较高,但呈逐年下降趋势.③投产后,土壤中的17种PCDD/Fs单体组分中,毒性当量贡献率最高的单体为八氯二苯并二英（OCDD）和2,3,4,7,8-五氯二苯并呋喃（2,3,4,7,8-PeCDF）,二者毒性当量贡献率范围为15.7%~45.4%.④在同一采样点土壤PCDD/Fs单体组分年间差异不明显,但同一年份不同采样点差异明显.研究显示,目前该垃圾焚烧厂周边土壤PCDD/Fs含量较低,但仍需要长期监测其可能带来的风险.      

飞灰中二英热脱附行为的研究

研究了垃圾焚烧产生的飞灰中二噁英在隔绝空气受热条件下的热脱附行为及规律.通过气相和固体残留中二噁英的含量分析,推测了二噁英在不同温度条件下可能发生的几种化学反应和物理变化,同时研究了17种有毒二噁英的热脱附效率和飞灰的最佳热脱附条件.PCDD/Fs在200℃和300℃下平均脱附率分别为96.2%和95.5%,而400℃下的平均脱附率高达99.7%.结果表明,在300℃加热条件下,飞灰中的PCDD/Fs主要发生脱氯降解反应.在400℃下,飞灰中发生大量的前体合成反应,使PCDD/Fs含量显著增加.     

氧化铜催化五氯苯生成二英的研究

研究在加热条件下,五氯苯在CuO表面催化生成二英（PCDD/Fs）的过程.结果表明,在200～350℃,PCDD/Fs的生成量随温度的升高而增加;在350～450℃,PCDD/Fs的生成量随温度的升高而减少.温度较低时（200～250℃）,生成的PCDD/Fs以高氯取代同系物为主;温度较高时（400～450℃）,则以低氯取代的同系物为主.但温度的改变并没有引起同一氯取代度PCDD/Fs中的异构体分布模式发生规律性变化.通过比较400℃条件下CuO催化五氯苯生成PCDD/Fs与CuO催化OCDD/F的脱氯降解情况,推测了五氯苯生成PCDD/Fs的途径.低氯取代的PCDDs可能主要来源于五氯苯生成的高氯取代PCDDs的进一步脱氯降解.而PCDFs则主要由五氯苯脱氯降解生成的低氯取代产物直接缩合生成.     

Effect of temperature and oxygen on the formation of chlorobenzene as the indicator of PCDD/Fs

Sampling and analysis of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans(PCDD/Fs) are both time-consuming and expensive. In principle,real-time monitoring of chlorobenzene(CBz) as an indicator for PCDD/Fs could be useful to control and optimize incinerator operating conditions.To test this strategy,CBz was analyzed together with PCDD/Fs in flue gas samples collected from a hospital waste incinerator.Moreover,lab experiments were conducted to investigate the eect of temperature and oxygen on CBz formation from fly ash from the same incinerator.The experimental results demonstrate that chlorobenzene(in particular PeCBz) correlate well with PCDD/Fs,in line with previous research.The optimum temperature of CBz formation is in a range of 350 to 400°C and CBz yield increases significantly with oxygen,in line with PCDD/Fs formation.This study is useful for confirming the de novo mechanism and defining correlations between CBz and PCDD/Fs.     

Occurrence and impact of polychlorinated dibenzo-p-dioxins/dibenzofurans in the air and soil around a municipal solid waste incinerator

To assess the influence of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans(PCDD/Fs) on the environment in the vicinity of municipal solid waste incinerators(MSWIs), we determined the levels of PCDD/Fs in air and soil samples collected around a MSWI, which is the largest in China. The International Toxicity Equivalency Quantity(I-TEQ) concentrations of PCDD/Fs in air samples were from 0.0300 to 1.03 pg I-TEQ/m~3(0.445–13.6 pg/m~3), with an average of 0.237 pg I-TEQ/m~3, while in soil samples they ranged from 0.520 to 3.40 pg I-TEQ/g(2.41–88.7 pg/g) with an average of1.49 pg I-TEQ/g. The concentrations of PCDD/Fs in air and soil samples were comparable to other areas, and Pe CDFs were the dominant contributors, which was different from stack gas homologue patterns. Multivariate statistical analysis showed that PCDD/Fs emission from the MSWI did not directly affect the profiles of PCDD/Fs in air and soils, so that vehicles and unidentified emission sources should be considered. The daily inhalation levels of PCDD/Fs for children(0.0110 to 0.392 pg I-TEQ/(kg·day) and adults(0.00600 to 0.221 pg I-TEQ/(kg·day) near the MSWI were lower than the tolerable daily intake of 1.00 to 4.00 pg WHO-TEQ/(kg·day), but in winter the values were higher than in summer. These results can be used as basic data for assessing the risk of PCDD/Fs exposure in residents living around this MSWI, and more monitoring programs and studies should be carried out around MSWIs.     

北京地区二噁英类的环境多介质迁移和归趋模拟

以二噁英类为研究对象,利用LevelⅢ多介质逸度模型模拟计算了稳态假设下二噁英类在北京地区空气相、水相、土壤相和沉积物相中的浓度分布及各相间的迁移通量.结果表明:二噁英类在空气和土壤相中的模拟输出浓度(以I-TEQ计,全文同)范围分别为0.32～0.34 pg/m3和0.33～1.14 ng/kg,而相应环境相中的实测值分别为0.33 pg/m3和1.48 ng/kg,二者吻合较好,验证了该模型在北京地区的适用性;北京地区二噁英类的主要迁移过程为空气相—土相沉降和空气相—水相沉降.土壤和大气降解是二噁英类的主要消亡途径,二者占总降解量的99.1%.土壤相是二噁英类的最大储库,其占总量的97.8%.