火化烟气中二噁英类排放特征及其对周边环境影响研究

文章对国内不同地区8台无后处理设备和2台带有后处理设备的火化炉烟气中二噁英类的排放情况进行了研究。结果表明,8组未经后处理的烟气中二噁英类浓度范围为52.01～332.97 ng/m3,总二噁英类毒性当量浓度范围为:1.27～5.14 ng TEQ/m3,2组经后处理设备的火化机烟气中二噁英类浓度分别为16.53 ng/m3,20 ng/m3,总二噁英类毒性当量浓度分别为0.39 ng TEQ/m3,0.28ng TEQ/m3,均已降低到国标要求的0.5 ng TEQ/m3限制以下。对火化烟气中二噁英类同系物的分析表明,氯代数目多的同系物浓度要低于氯代数目少的同系物浓度。此外,对4个火葬场周边土壤中二噁英浓度的测试表明,火葬场周边土壤中二噁英浓度低于多数国家对于居住地二英土壤浓度的限制。该研究为火化烟气污染治理的进一步研究奠定了基础。     

南方地区典型生物质燃烧锅炉二噁英排放污染特征

选取南方典型生物质燃烧锅炉,采集大型、中型和小型生物质燃烧锅炉排放的二噁英,进行样品前处理和高分辨气相/高分辨质谱分析,结果显示:大型生物质燃烧锅炉企业排放的二噁英颗粒相和气相浓度范围为4.85~20.6pg/m~3和21.3~45.2pg/m~3,总浓度均值为40.8pg/m~3,低于中型企业排放的颗粒相和气相二噁英浓度34.3~3976pg/m~3和99.6~3261pg/m~3,总浓度均值2470pg/m~3,小型生物质燃烧锅炉排放的二噁英浓度最高,颗粒相和气相二噁英的浓度范围为441~43081pg/m~3和545~5553pg/m~3,总浓度均值为16234pg/m~3.生物质燃耗锅炉排放烟气中气相和颗粒相的二噁英同系物分布特征显示.大型企业颗粒相和气相中贡献率高的单体均为Hp CDF和OCDD.其贡献率分别为:16.0%~44.7%和14.0~62.9%.中型和小型企业颗粒相和气相贡献率较大的单体为Hx CDF、Hp CDF和Pe CDF、Hx CDF,其贡献率分别为:10.0%~29.3%、8.0%~20.9%和12.4%~44.0%、17.0%~31.4%.生物质燃烧锅炉排放的二噁英I-TEQ分布特征显示PCDFs的I-TEQ量要大于PCDDs,二噁英颗粒相中I-TEQ贡献率较大为2,3,4,7,8-Pe CDF和1,2,3,7,8-Pe CDD,气相则还包括了贡献率较大的2,3,7,8-TCDD.2,3,4,7,8-Pe CDF与二噁英的颗粒相、气相和总浓度之间存在显著线性关系,R2分别达到了0.999、0.980和0.991,可作为二噁英研究的指示物.     

南京地区DDTs跨界面迁移与归趋的研究

以DDTs(p, p￠ -DDT, o, p￠ -DDT, p, p￠ -DDD)为研究对象,建立了南京地区DDTs的四级逸度模型,模拟计算了DDTs研究区域环境大气、水体、土壤、沉积物和植物相中的浓度及相间迁移通量.结果表明,以p, p￠ -DDT为例,在水、土壤、沉积物、植物相中的模拟输出浓度分别为9.72×10-9,9.87×10-5,4.61×10-6,8.28×10-6mol/m3.与当地对应环境相中的DDTs实测浓度2.69×10-9,2.41×10-4,8.15×10-6,2.43× 10-5mol/m3在数量级上吻合较好,验证了模型在南京地区的适用性,并预测了2000~2050年间DDTs在各相中浓度的动态变化情况.比较了各城市间多介质环境迁移特征,结果显示,南京地区的DDTs相间迁移过程与杭州地区近似,主要迁移过程依次为:气-土沉降,水-沉积物相沉降,气-水沉降,土-水流失(土壤侵蚀),水-气扩散.但不同于我国北方地区的以气-土沉降,气-水沉降或水-气扩散为主.南京地区早期的农药施用是DDTs的主要来源,占总输入量的97.69%,大气和土壤中的降解则是DDTs的主要消失途径,占总降解量的95.44%~95.96%,其余4.04%~4.56%通过水、沉积物、植物降解和气/水平流输出而消失.今后几十年中,土壤和沉积物成为DDTs的主要储库,占总量的99.28%左右,并且植物相中的浓度已大幅下降.     

上海市和大连市大气气溶胶和土壤样品中的二噁英初探

采集了上海市和大连市的大气气溶胶和土壤样品，应用同位素稀释、高分辨气相色谱／高分辨质谱联用技术检测其中二噁英的含量。结果表明，上海和大连两城市的土壤样品中二噁英总浓度的平均值分别为109．52ng／kg和43．30ng／kg，毒性当量平均值分别为0．63ng I-TEQ／kg和0．66ng I-TEQ／kg；而大气气溶胶样品中二噁英总浓度的平均值分别为55．508pg／m^3和19．204pg／m^3,毒性当量平均值分别为0．928pg I-TEQ／m^3和0．334pg I-TEQ／m^3。土壤样品中主要是七氯代和八氯代二噁英，而大气气溶胶样品中主要是低氯代二噁英。     

钢厂烧结机烟气排放对土壤二噁英浓度的影响

为分析钢铁烧结机排放二噁英沉降对土壤污染的影响,根据2016年河北某钢铁厂烧结机头二噁英排放监测数据、土壤监测数据等,建立了基于CALPUFF数值模型的钢铁烧结机排放二噁英类污染物沉降土壤的计算方法.结果显示,该企业烧结机二噁英毒性当量为0.017~0.025ng-TEQ/Nm~3,排放因子为0.044~0.081μg-TEQ/t,3个土壤监测点二噁英浓度结果为0.82~2.4ng/kg,采用CALPUFF模式模拟烧结机二噁英对土壤监测点沉降量结果为1.46~3.44ng/kg,模拟结果与周边土壤监测点实测趋势一致.     

东莞垃圾焚烧厂周边环境中PCDD/Fs分布特征

对东莞市生活垃圾焚烧厂周边的大气、土壤和植物样品中四氯~八氯代二口恶英(2,3,7,8-PCDD/Fs)含量及其组成特征进行了分析。监测结果表明该垃圾焚烧厂区内环境空气样品PCDD/Fs毒性当量浓度较高(5.15 pg I-TEQ/m3),周边环境空气PCDD/Fs浓度的变化范围为0.175~0.494 pg I-TEQ/m3(3.21~5.59 pg/m3),均值为0.345 pg I-TEQ/m3(4.44 pg/m3),属于中等偏低水平。土壤样品在厂区内、厂址周边和背景区的浓度分别为15.7 ng I-TEQ/kg(1 252 ng/kg)、19.2 ng I-TEQ/kg(4 424 ng/kg)和14.4 ng I-TEQ/kg(11 800 ng/kg)。植物样品在上面3个区的浓度分别为2.75 ng I-TEQ/kg(22.3 ng/kg)、2.75 ng I-TEQ/kg(22.3 ng/kg)和3.59 ng I-TEQ/kg(262 ng/kg)。1,2,3,4,6,7,8-Hp CDF和OCDD是空气中二口恶英质量浓度主要贡献因子,土壤和植物样品中PCDD/Fs的主要贡献单体均为OCDD。样本二口恶英浓度空间分布特征、同类物分布特征表明,空气样品受焚烧源影响较明显,但土壤和植物的热源特征不明显,还需要进一步的研究来了解其PCDD/Fs的来源。     

医疗废物焚烧炉周边环境介质中二噁英的浓度、同系物分布与来源分析

采用高分辨气相色谱/高分辨质谱仪(HRGC/HRMS)测定了我国西北某医疗废物焚烧炉排放烟气及周边环境空气、土壤和植物样品中2,3,7,8-PCDD/Fs含量和组成,并对周边环境中二噁英来源进行了初步解析.监测结果表明烟气中二噁英毒性当量浓度(以I-TEQ计)均值为184 ng·m-3,远超医疗废物焚烧废气排放标准限值(0.5 ng·m-3),环境空气、土壤和植物样本中二噁英毒性当量浓度均值分别为7.30 pg·m-3、52.5 pg·g-1、146 pg·g-1,均处于较高的污染水平.污染源下风向上的环境空气样品中二噁英浓度明显高于上风向上样品中的浓度,下风向样品中的浓度随与污染源距离的增加呈现先升高后降低的趋势,最高浓度的样本距污染源700 m左右.烟气样品2,3,7,8-PCDD/Fs同类物单体质量浓度(毒性当量)分布特征与主导风下方向空气、土壤、植物样本中的具有较强的相似性.样本二噁英浓度空间分布特征、同类物分布特征及主成分分析数据均表明,该区域环境中二噁英主要来源于医疗废物焚烧烟气排放.     

应用EQC模型评估灭蚁灵和十氯酮的环境归趋

应用EQC模型评估了灭蚁灵和十氯酮在多介质环境中的行为和归趋. 结果表明,在稳定平衡状态下,灭蚁灵和十氯酮在土壤相中的残留率分别达95.6%和94.5%;在稳定非平衡状态下,灭蚁灵除直接排放到大气相、十氯酮除直接排放到水体相中外,还分别约有38%残留在排放相外,它们在大气相和水体相中的浓度水平和质量分布均很低,在沉积物相中则来自于水体相向沉积物相的沉降. 灭蚁灵主要通过大气相的水平迁移以及大气相和土壤相中的化学反应降解输出;十氯酮则主要通过水体相的水平迁移和土壤相的厌氧反应降解输出. 灭蚁灵的主要界面迁移过程是水体相向沉积物相的沉降,其次是沉积物相向水体相的扩散;十氯酮则是大气相向土壤相的迁移,其次是水体相向沉积物相的沉降和大气相向水体相的迁移.      

珠江三角洲地区大气和土壤中多氯联苯分布特征研究

为了考察珠江三角洲地区大气和土壤中多氯联苯(PCBs)残留现状,于2012年在珠江三角洲地区采集了空气和土壤样品,并利用GC-MS进行PCBs分析测定。结果表明,大气中Σ24PCBs的总浓度为240~2 258 pg/m3,平均为1 243 pg/m3,且PCBs主要存在于气相中,占24种PCBs总浓度的90%以上,单体分布主要以三氯~五氯联苯为主。自2001年以来珠江三角洲地区大气中PCBs浓度有小幅波动,说明部分地区有PCBs源释放的可能。土壤中24种PCBs的总浓度为ND~20.68 ng/g,平均为3.77 ng/g。三氯联苯是土壤中PCBs的主要同类物,平均占土壤中24种PCBs总浓度的45%,其次是四氯联苯,平均占19%。部分地点低氯代PCBs比例下降,高氯代比例升高。     

电子垃圾拆解地周边土壤中二(口恶)英和二(口恶)英类多氯联苯的浓度水平

采集了电子垃圾拆解地周边125个点位的151个土壤样品,分析了土壤中4~8氯代二噁英和二噁英类多氯联苯的浓度.表层土壤样品中总二噁英的浓度范围为280~7 010 pg·g-1,平均浓度为1 380 pg·g-1.中层和深层土壤样品中总二噁英的平均浓度分别为表土的63%和38%.表土样品中二噁英毒性当量浓度(以I-TEQ计)范围为1.4~94.8 pg·g-1.根据德国关于毒性当量浓度的指导方针,125个土壤样品中只有19个(15%)可以被认为对人体健康无害,其余85%的土壤需要调查二噁英的来源.如果考虑多氯联苯对毒性当量的贡献,则有98%的土壤需要调查二噁英的来源.主因子分析被用来调查这一地区二噁英的排放源.通过对土壤中二噁英的同系物分布进行分析,发现拆解活动是这一地区热过程二噁英的主要排放源,也是这一地区土壤中二噁英的主要来源.     

生活垃圾焚烧厂周边环境空气中PCDD/Fs含量及分布特征

对我国某工业区生活垃圾焚烧厂周边5km范围内14个采样点环境空气中四氯~八氯代二 英(2,3,7,8-PCDD/Fs)含量及其组成特征进行了分析.结果表明该垃圾焚烧厂周边环境空气PCDD/Fs浓度的变化范围为1.74~15.2pg/m3(0.156~1.44pg I-TEQ/m3),均值为4.60pg/m3(0.426pg I-TEQ/m3),其中3个点位接近或超出日本环境空气质量标准限值(0.6pg I-TEQ/m3),表明某些区域处于一个较高的污染水平;最大浓度点位于焚烧设施下风方向1.3km处,与AERMOD预测的最大落地浓度位置一致.1,2,3,4,6,7,8-HpCDF和OCDD是空气中二 英质量浓度主要贡献因子,而2,3,4,7,8-PeCDF是毒性当量浓度的主要贡献因子.样品中二 英同族物分布的指纹特征显示出可能受MSWI源影响点位与非MSWI影响(或受此源影响较小)点位的区别.主成分分析(PCA)源解析结论与空间分布以及指纹特征分析结论基本一致,且更具体地判断MSWI的影响点位,在一定程度上说明了此方法的可靠性.二 英呼吸暴露剂量估算结果表明该区域人群二 英呼吸暴露风险总体处于较为安全的水平.     

垃圾焚烧厂周边大气二噁英含量及变化特征——以北京某城市生活垃圾焚烧发电厂为例

2013年4月至2014年1月对北京市某生活垃圾焚烧厂周边4km范围内5个采样点环境空气中二噁英含量、组成特征及季节变化特征进行了分析.结果表明该垃圾焚烧厂周边环境空气中PCDD/Fs质量浓度的变化范围为8.3~115pg/m³,毒性当量(TEQ)变化范围为0.11~1.9pg I-TEQ/m³,其中秋季1个采样点和冬季全部采样点超出日本环境空气质量标准限值(0.6pg I-TEQ/m³).1,2,3,4,6,7,8-HpCDF和OCDF均是四季空气中PCDD/Fs质量浓度的主要贡献单体,而2,3,4,7,8-PeCDF是总TEQ贡献最大的单体.空间分布特征表现为近源点位(~400m)浓度水平较高而其他点位(>1000m)浓度水平与距污染源距离远近没有显著相关性;季节变化特征表现为冬季值显著高于其他季节,分析可能与冬季采暖及大气扩散条件差导致的大气整体污染较重有关.样品中二噁英同族体及异构体分布指纹谱图与焚烧设施排放烟气存在差别,主成分分析(PCA)源解析结论与指纹谱图特征分析结论一致,体现为多种污染源共同作用的影响.二噁英呼吸暴露剂量估算结果表明该区域人群呼吸暴露风险总体处于较为安全的水平(0.034~0.161pg I-TEQ/(kg·d)),但仍需关注大气重污染天气发生时的呼吸暴露风险.     

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.      

汽车铸造厂车间PCDD/Fs污染及车间工人呼吸暴露评估

通过对我国某汽车铸造厂车间及周边环境中细颗粒物及气相中PCDD/Fs进行采样及分析,初步评估该汽车铸造车间内二 的污染水平,污染特征及车间工作人员的呼吸暴露量.结果表明,(1)该汽车厂车间内二 平均质量浓度为4.18pg/m3,分别是背景区和居民区的22倍和5倍,其中落砂区浓度最高;(2)车间内二 毒性当量浓度平均值为0.282pg I-TEQ/m3,其中镉化区平均水平最高,为0.480pg I-TEQ/m3,但均低于日本环境空气推荐质量标准(0.6pg I-TEQ/m3);(3)车间内不同区域不同劳动强度的个体二 呼吸暴露量为0.02~0.25pg I-TEQ/(kg·d),镉化区工作人员承担最高的二 暴露风险.     

垃圾焚烧飞灰或炉渣中二噁的分布特征

分别采集了3种生活垃圾焚烧炉产生的飞灰或熔融炉渣样品,分析了其中的二口恶口英含量及其毒性当量,并讨论了17种2,3,7,8位氯取代的二口恶口英分布特征及其对总毒性当量的贡献.结果表明,机械炉排焚烧炉产生的飞灰中二口恶口英最多,总浓度为319ng/g,毒性当量为6.7ngI-TEQ/g;其次为流化床焚烧炉,产生的飞灰中二口恶口英总浓度为38.7ng/g,毒性当量为0.8ngI-TEQ/g;气化熔融焚烧炉产生的熔融炉渣中二口恶口英很少,总浓度为38.7pg/g,毒性当量仅为1.1pgI-TEQ/g;所有的2,3,7,8位氯取代的13C同位素标记内标化合物回收率在39%~156%之间.尽管不同的垃圾焚烧炉在二口恶口英的生成量上有明显的差别,但是产生的二口恶口英同类物的归一化浓度以及对毒性当量贡献的归一化结果分布特征十分相似,表明3种垃圾焚烧炉在垃圾焚烧过程产生二口恶口英可能具有相似的反应机理.     

AERMOD模型模拟城市生活垃圾焚烧厂二 英类物质扩散迁移

根据二 英类物质在常温大气环境中的固相吸附态比例约为90%~100%的特性,提出以颗粒物TSP和PM10为载体模拟二 英类物质扩散迁移过程,并采用AERMOD模型进行模拟.结果表明,100%和80%的气-固分配系数设置对二 英类物质扩散迁移落地点浓度和距离影响不显著,颗粒物粒径分布系数影响较明显.二 英类物质实测浓度值为0.23~1.66 pg I-TEQ/m3.以TSP为载体AERMOD模拟浓度值为0.13~1.81 pg I-TEQ/m3,以PM10为载体模拟浓度为0.15~1.68 pg I-TEQ/m3.两参数对模拟结果产生的平均总不确定性分别为24.31%和12.43%.AERMOD模型模拟值与实测值相对差比值为0.01~0.89,PM10模拟浓度值比TSP模拟浓度值更接近于实测值.     

活性污泥与施泥土壤中二英污染水平的研究

研究了北京市大兴污泥堆肥厂不同处理阶段的活性污泥和周边的施泥农田土壤中PCDD/Fs污染水平,并与周边背景土壤进行比较.不同处理阶段活性污泥的PCDD/Fs浓度水平为3118.31～3617.36pg/g,毒性当量(TEQ,下同)为26.19～35.81pg/g,在世界范围处于中等偏下水平.施泥农田土壤和背景土壤中PCDD/Fs总浓度水平分别为55.05～72.07pg/g、8.69～18.06pg/g,毒性当量分别为1.20～2.64pg/g、0.28～0.39pg/g,污泥农用导致施泥农田土壤中PCDD/Fs及其各异构体的浓度含量均有提高,浓度总量增高因子在3.0～8.3之间,施泥农田土壤中PCDD/Fs的浓度与施泥比率呈正相关性.施泥农田土壤与施用的活性污泥中PCDD/Fs的17种异构体浓度分布模式十分相似,而与背景土壤中PCDD/Fs各异构体浓度分布模式差异较大,由此说明,活性污泥是施泥农田土壤中PCDD/Fs的主要来源.本研究探讨了施用活性污泥对农田土壤中PCDD/Fs污染水平的影响,揭示了施泥农田土壤中PCDD/Fs的污染来源和污染模式.     

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.     

我国苏南地区香樟树皮赋存的二英类污染特征及来源

为分析长江下游经济高速发展区的POPs污染特征,于2012年8月在苏南地区典型城市10个采样点采集香樟树皮,应用高分辨气相色谱-高分辨质谱(HRGC-HRMS)联用技术对二英(PCDD/Fs)浓度水平进行监测,同时采用主成分分析(PCA)法探讨其可能来源. 结果表明:苏南地区香樟树皮中二英的毒性当量(I-TEQ)浓度(以干质量计,下同)为5.6～12.2 pg/g,平均值为7.2 pg/g;4～8氯代二英同族体质量分数(以干质量计)范围为418～938 pg/g,平均值为635 pg/g. 由于二英在大气中的长距离迁移潜力较强,在研究的苏南地区区域尺度上,其含量在城市中心区和对照区之间的差异性并不明显;苏南地区香樟树皮二英质量分数及毒性当量浓度均高于国外报道的背景区及典型城市中树皮的水平. 对比典型二英排放源及树皮中二英特征谱图,可推断苏南地区香樟树皮中二英可能主要来源于危险(医疗)废物焚烧、机动车尾气排放和工业燃烧源.      

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.