生活垃圾焚燒二噁英排放水平及特征研究

張萍萍 鄒志芬 沈冬君 孫靜

摘要：研究了國內13家生活垃圾焚燒企業排放煙氣和飛灰中二噁英排放濃度和同系物分布特征，結果表明：13家生活垃圾焚燒企業煙氣中二噁英排放濃度為0.0015～0.27 ng TEQ/m3，飛灰中二噁英濃度為0.022～3.8 ng TEQ/g。13家生活垃圾焚燒企業的煙氣和飛灰中二噁英毒性當量分布特征較為相似，主要貢獻單體為2， 3， 4， 7， 8-PeCDF和2， 3， 7， 8-TCDF。

關鍵詞：二噁英;生活垃圾焚燒;排放水平;排放特征

中圖分類號：X799.3 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）04-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.04.077

Abstract： The characteristics of dioxin emissions and homologues in flue gas and fly ash from 13 domestic waste incineration companies in China were studied. The results show that the dioxin concentration in the smoke from 13 domestic waste incineration companies is 0.0015 ～0.27 ng TEQ / m3， the dioxin concentration in fly ash is 0.022 ～ 3.8 ng TEQ / g. The distribution characteristics of dioxin toxic equivalents in flue gas and fly ash from 13 domestic waste incineration companies are similar. The main contributing monomers are 2， 3， 4， 7， 8-PeCDF and 2， 3， 7， 8-TCDF.

Key words：Dioxin;Domestic waste incineration;Emission level;Emission characteristics

二噁英是一類三環芳香族有機化合物的統稱，包括75種多氯代二苯并-對-二噁英（PCDDs）和135種多氯代二苯并呋喃（PCDFs）。二噁英是具有三致毒性（致癌、致畸、致突變）的典型持久性有機污染物，化學穩定性高、疏水親脂，進入環境難以降解，并具有隨食物鏈快速富集放大污染的特點，對生態環境和人類健康存在著極大的危害性[1]。國際癌癥研究中心已將二噁英列為人類一級致癌物，《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩國際公約》也將它列為了首批持久性有機污染物（POPs）黑名單，加強監控和管理[2]。

環境中二噁英的來源包括自然和人為來源兩大類。自然來源包括森林火災和火山噴發等[3，4]，而人類生產生活過程產生的二噁英是環境二噁英最主要的來源，其中生活垃圾焚燒是二噁英重點排放源之一[5]。垃圾焚燒產生的二噁英最終通過煙氣、飛灰和底灰3種途徑進入環境。

2016年1月1日起，《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB18485-2014）全面實施[6]，生活垃圾焚燒爐煙氣中二噁英排放標準限值為0.1 ng TEQ/m3，二噁英的控制及長期穩定達標排放成為了垃圾焚燒企業面臨的巨大挑戰。此外，原環境保護部和住建部聯合下發的《關于加強生活垃圾焚燒飛灰污染防治工作的通知》要求到2020年，生活垃圾焚燒飛灰基本實現無害化處置利用。因此垃圾焚燒企業在實現煙氣二噁英達標排放的同時，還需關注飛灰中的二噁英。為了解我國垃圾焚燒企業二噁英排放情況，本文研究了國內13家生活垃圾焚燒企業煙氣和飛灰中二噁英排放濃度，并對二噁英的分布特征進行分析。

1 樣品采集與分析

1.1 樣品采集

在焚燒爐均處于正常運行狀態下，焚燒爐運行負荷均大于75%，煙氣樣品采集參照《環境空氣和廢氣 二噁英類的測定 同位素稀釋高分辨氣相色譜—高分辨質譜法》（HJ 77.2-2008），采集13家焚燒企業焚燒爐排放的煙氣樣品（39個）及飛灰樣品（13個）。用等速煙氣采樣器采集3個樣品，采樣時間為2 h，采樣體積為2.0～3.0 m3。煙氣樣品采樣前將同位素采樣標加到XAD-2吸附樹脂中。飛灰樣品采自布袋除塵器后的刮板輸送機，各焚燒企業采集1個樣品，參照《工業固體廢物采樣制樣技術規范》（HJ/T 20-1998）。

1.2 樣品分析

本實驗所用標準溶液均購自Wellington Laboratories。采樣標：EPA-23SSS;提取內標有兩種：一種為EPA-1613LCS，用于飛灰分析，另一種為EPA-23ISS，用作煙氣樣品分析;進樣內標：EPA-1613ISS。

樣品分析方法參照HJ 77.2-2008。煙氣樣品的樹脂和濾筒用甲苯進行索氏提取24 h，提取前加入同位素提取內標，將提取液旋蒸濃縮，經二噁英自動凈化系統凈化，加入進樣內標，使用高分辨氣質聯用儀（AutoSpec Premier，美國Waters）分析其二噁英的含量。飛灰樣品用2 mol·L-1鹽酸進行預處理，其余分析方法與煙氣樣品類似。

1.3 質量保證與質量控制

整個采樣及分析過程嚴格執行相關標準規定的質量保證和質量控制體系。采樣標回收率為75%～120%，提取內標回收率為50%～105%，均符合標準質控要求（采樣內標：70%～130%;提取內標：17%～185%）。

2 結果與討論

2.1 焚燒爐煙氣和飛灰中二噁英的濃度水平

企業相關信息及二噁英監測數據見表1。

13家生活垃圾焚燒企業煙氣中二噁英排放濃度為0.0015～0.27 ng TEQ/m3，二噁英排放均值為0.031 ng TEQ/m3。其中L企業煙氣二噁英排放濃度均值0.17 ng TEQ/m3，高于我國排放標準0.1 ng TEQ/m3，其余12家企業煙氣二噁英排放均能達到現行標準的限值要求。其中6家爐排爐焚燒企業煙氣二噁英排放均值為0.016 ng TEQ/m3，無超標排放;7家循環流化床煙氣二噁英排放均值為0.043 ng TEQ/m3，1家企業超標排放，監測結果表明爐排爐的二噁英排放優于循環流化床。與錢蓮英等得出的結論一致[7]。

飛灰中二噁英排放濃度情況如表1所示。飛灰樣品中二噁英濃度范圍為0.022～3.8 ng TEQ/g。飛灰樣品來源于主要除塵設施，相較煙氣中二噁英排放濃度而言，飛灰中二噁英濃度差異更大。13個飛灰樣品中有1個樣品超過了我國《生活垃圾填埋場污染控制標準》中規定的允許直接進入填埋場的二噁英限值3.0 μg TEQ/kg（3.0 ng TEQ/g）。其中6家爐排爐焚燒企業飛灰中二噁英均值為0.026 ng TEQ/g，7家循環流化床飛灰中二噁英均值為0.79 ng TEQ/g。從研究的13個飛灰樣品來看，爐排爐飛灰中二噁英明顯低于循環流化床飛灰二噁英含量。

2.2 焚燒爐煙氣和飛灰中二噁英排放分布特征

圖1為13家生活垃圾焚燒企業煙氣中17種二噁英單體的毒性當量分布特征。由圖1可以看出，6家爐排爐焚燒企業和7家循環流化床焚燒企業排放煙氣中二噁英單體毒性當量分布特征十分相似，均是低氯代的二噁英毒性當量貢獻大于高氯代二噁英，且二噁英排放毒性當量均以PCDFs為主。其中，毒性當量貢獻最大的單體都為2，3，4，7，8-PeCDF，對二噁英毒性當量的貢獻占31.44%～41.33%和32.53%～40.85%，其次為2，3，7，8-TCDF，毒性當量百分比占19.12%～30.49%和15.77%～36.19%。這與高洪才等[8]研究的我國典型垃圾焚燒爐排放特征相似。對比圖2可知，13家焚燒企業飛灰中二噁英毒性當量分布特征與煙氣中類似，均以2，3，4，7， 8-PeCDF和2，3，7，8-TCDF為主要貢獻單體。在6家爐排爐焚燒企業中2，3，4，7，8-PeCDF和2，3，7，8-TCDF，分別占34.64%～44.88%和16.62%～29.12%;而在7家循環流化床焚燒企業中2，3，4，7，8-PeCDF和2，3，7，8-TCDF，分別占22.20%～42.13%和15.16%～36.81%。趙英孜等對生活垃圾焚燒爐飛灰中二噁英分布研究發現，2，3，4，7，8-PeCDF是最為主要的貢獻單體[9]。

3 結論

（1）13家生活垃圾焚燒企業煙氣中二噁英排放濃度為0.0015～0.27 ng TEQ/m3，其中12家生活垃圾焚燒企業二噁英煙氣排放滿足國家相應的排放標準;飛灰中二噁英濃度為0.022～3.8 ng TEQ/g。

（2）爐排爐焚燒企業排放煙氣和飛灰中的二噁英濃度值均低于循環流化床排放，說明焚燒爐爐型會影響二噁英的排放。

（3）13家生活垃圾焚燒企業的煙氣和飛灰中二噁英毒性當量分布特征較為相似，主要貢獻單體為2， 3， 4， 7， 8-PeCDF和2， 3， 7， 8-TCDF。

參考文獻

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[2] Wang B， Huang J， Deng S B.Addressing the environmental risk of persistent organic pollutants in China[J].Frontiers of Environmental Science & Engineering，2012，6（1）：2-16.

[3] Gu C， Li H， Teppen B.J， et al. Octachlorodibenzodioxin formation on Fe（III）-montmorillonite clay[J]. Environ Sci Technol， 2008，42（13）：4758-4763.

[4] Kulkarni P.S， Crespo J.G， Afonso C.A.M. Dioxins sources and current remediation technologies-A review[J]. Environ Int，2008，34（1）：139-153.

[5]黃啟飛.重點行業二噁英控制技術手冊[M].北京：中國環境科學出版社，2014.

[6]環境保護部.GB18485-2014生活垃圾焚燒污染控制標準[S].北京：中國環境科學出版社，2014.

[7]錢蓮英，潘淑萍，徐哲明，徐茵茵.生活垃圾焚燒爐煙氣中二噁英排放水平及控制措施[J].環境監測管理與技術，2017（6）：57-60.

[8]籍龍杰，郭穎，陳彤，等.不同熱處置生活垃圾煙氣中二噁英的排放[J].熱能動力工程，2016，31（9）：94-99.

[9]趙英孜，蔣友勝，張建清，等.深圳市廢棄物焚燒爐飛灰中二噁英含量水平和特征分析[J].環境科學學報，2015，35（9）：2739-2744.

收稿日期：2020-01-15

作者簡介：張萍萍（1988-），女，漢族，研究生，工程師，研究方向為應用化學分析。