多氯聯苯廢物焚燒設施事故排放風險評估研究

王堅

摘? ?要：為表征危險廢物焚燒設施的運行風險，本研究以PCBs廢物焚燒設施為對象，利用多煙團模型模擬研究事故排放條件下污染物的擴散情況和風險水平。結果表明，模擬的幾種污染物的最大地面濃度隨著風速增加而下降，隨大氣穩定度增加而下降;最大地面濃度出現的位置隨風速增加和大氣穩定度增加而明顯變遠。PCBs、HCl、CO、SO2、Cd、Pb、Hg等污染物的最大地面濃度均低于大氣毒性終點限值。二噁英的最大地面濃度高于均限大氣毒性終點限值;距離焚燒設施2400m和2200m的敏感點上，在一定風速和大氣穩定度下，二噁英有超標風險。二噁英是焚燒設施事故排放時的重點關注污染物，在一定氣象條件下距離設施超過2000m的敏感點的二噁英風險水平不可接受。

關鍵詞：焚燒設施? 危險廢物? 事故排放? 風險評估? ?多煙團模型

中圖分類號：X503.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（a）-0122-03

1? 背景

危險廢物具有毒性、易燃性、爆炸性、腐蝕性、化學反應性或傳染性，控制管理不善將對水、氣、土等環境介質造成污染，并危害人體健康。危險廢物焚燒是我國危險廢物處置的主要方式之一，具有處置范圍廣、無害化徹底、減量化好等特點。

在法律、政策和市場的多種因素作用下，近年來我國區域性危險廢物焚燒處置設施建設得到快速發展，危險廢物處置缺口問題逐漸得到解決。但隨之而來，焚燒設施運行污染物排放、擴散對大氣、土壤及水體所造成的環境風險控制已成為危險廢物處置設施運行面臨的首要問題。特別是焚燒設施高溫運行、處置廢物復雜，運行過程中一旦出現事故，可能引起嚴重的污染后果[1]。

化工設施事故狀態下的風險評估已有較為成熟的方法體系，通過估算最大可信事故概率和最大可信事故后果（危害），計算得到事故發生的風險[2]。本研究以多氯聯苯（PCBs）廢物焚燒設施為例，參考上述風險評估技術體系，利用多煙團模型研究事故排放條件下污染物的擴散情況和風險水平，以期對危險廢物處置設施的運行管理和同類研究提供參考。

2? 研究方法

2.1 焚燒設施及周邊情況

研究的焚燒設施為PCBs專用高溫焚燒處置設施，規模為15t/d，采用熱解-高溫氧化-深度尾氣處理技術工藝。

研究模擬區域常年主導風向為SSW，多年平均風速3.5m/s。周邊敏感受體為A村和B村，人口分別為400和2200人，距離設施分別為2400m和2200m。

2.2 事故模擬條件

經風險識別和源項分析[3]，確定該焚燒設施的最大可信事故為尾氣凈化系統故障，導致煙氣直排。

設定事故發生時排放參數如下：煙氣排放量為2.47Nm3/s，持續時間為20min，煙氣主要污染物濃度為：PCBs 21g/m3，二噁英0.1gTEQ/m3，HCl 2.2g/m3，CO 4g/m3，SO2 1.2g/m3，Cd 3mg/m3，Pb 13mg/m3，Hg 0.2mg/m3。

焚燒設施排氣筒高度為40m，排氣筒內徑1.6m，煙氣出口溫度130°C。

2.3 模擬方法

應用多煙團模型[4]對焚燒中心周邊5km范圍內地面大氣濃度進行模擬，考慮不同風速（0.3m/s、1.8m/s、3.5m/s）下、不同大氣穩定度（B、C、D）污染物的擴散情況和風險水平。

3? 結果與討論

3.1 污染物擴散規律

參考美國能源部急性毒性暴露水平限值[5]，確定主要污染物的大氣毒性終點濃度（即短期暴露將導致人體健康危害或死亡的濃度），如表1所示。

事故條件下，不同風速（0.3m/s、1.8m/s、3.5m/s）、不同大氣穩定度（B、C、D）時，污染物地面濃度如表2所示。結果表明，模擬的幾種污染物PCBs、二噁英、HCl、CO、SO2、Cd、Pb、Hg的最大地面濃度隨著風速增加而下降，隨大氣穩定度增加而下降;最大地面濃度出現的位置隨風速增加和大氣穩定度增加而明顯變遠。

與表1所列的大氣毒性終點濃度比較，除二噁英外，其他指標的最大地面濃度在模擬的風速和大氣穩定度均低于相應限值;而二噁英的最大地面濃度在所有模擬的風速和大氣穩定度下均高于限值，表明最大地面濃度出現位置的風險不可接受。

3.2 敏感點地面污染物濃度及風險評估

事故條件下，不同風速（0.3m/s、1.8m/s、3.5m/s）、不同大氣穩定度（B、C、D）時，敏感點污染物地面濃度如表3所示，以大氣穩定度D為例，不同風速下事故發生后敏感點B村處污染物地面濃度隨時間變化如圖1所示。

結果表明，對于某個敏感點來說，事故發生后，某種污染物的濃度先增加，至最大值持續一定時間后，開始下降。污染物最大地面濃度隨著風速增加而先增加后降低、隨著大氣穩定度增加而增加。

關注的污染物中，PCBs、HCl、CO敏感點最大濃度在不同風速和大氣穩定度條件下，均低于毒性限值。二噁英最大濃度在兩個敏感點上、風速1.8m/s、大氣穩定度為D時超過PAC-2限值，可能造成不可逆的嚴重危害;在風速1.8m/s和3.5m/s時，超過PAC-1限值。

以上結果表明，焚燒設施發生事故排放時，在某些天氣組合的情況下，可能對周邊敏感受體造成影響，主要需要關注的污染物為二噁英。

4? 結論

本研究以PCBs廢物焚燒設施為對象，利用多煙團模型模擬研究事故排放條件下污染物的擴散情況和風險水平。結果表明：

（1）模擬的幾種污染物的最大地面濃度隨著風速增加而下降，隨大氣穩定度增加而下降;最大地面濃度出現的位置隨風速增加和大氣穩定度增加而明顯變遠。

（2）PCBs、HCl、CO、SO2、Cd、Pb、Hg等污染物的最大地面濃度均低于大氣毒性終點限值。

（3）二噁英的最大地面濃度高于均限大氣毒性終點限值;距離焚燒設施2400m和2200m的敏感點上，在一定風速和大氣穩定度下，二噁英有超標風險。

參考文獻

[1] 劉華峰，于可利，李金惠，等.危險廢物焚燒設施的環境風險評價.環境科學研究，2005，18（Suppl）：48-52.

[2] HJ/T 169-2018.建設項目環境風險評價技術導則. 2018

[3] 胡二邦.環境風險評價實用技術、方法和案例.北京： 中國環境科學出版社，2009.

[4] 武偉男，楊平.液氨泄漏事故擴散模擬——多煙團與SLAB模型對比.科技創新導報，2017，14（8）：24-28.

[5] 美國能源部.Protective Action Criteria （2016年5月）. https：//sp.eota.energy.gov/pac