垃圾焚燒對周邊環(huán)境二噁英濃度影響研究進(jìn)展

高朝俠

(中圣環(huán)境科技發(fā)展有限公司，陜西 西安 710065)

隨著城鎮(zhèn)化快速發(fā)展和居民生活質(zhì)量的逐步提高，我國的垃圾產(chǎn)生量以每年8%的增幅持續(xù)增長。目前國內(nèi)垃圾處理主要以衛(wèi)生填埋為主，但是衛(wèi)生填埋過程產(chǎn)生的滲濾液危及周邊農(nóng)作物、水源的安全，對環(huán)境造成極大的威脅。垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)垃圾處理減容化、無害化、資源化，彌補(bǔ)城市環(huán)境治理短板而成為國家當(dāng)前鼓勵(lì)的垃圾處理技術(shù)。

生活垃圾焚燒設(shè)施的增加，不可避免會產(chǎn)生劇毒的有機(jī)化合物二噁英，使之成為制約焚燒發(fā)電技術(shù)在我國發(fā)展的突出瓶頸問題。目前，垃圾焚燒煙氣排放二噁英的研究主要集中在二噁英的遷移、生成、轉(zhuǎn)化機(jī)理以及二噁英控制技術(shù)方法。垃圾焚燒煙氣排放對周邊環(huán)境介質(zhì)二噁英濃度的影響研究相對較少，本文將著重梳理了垃圾焚燒煙氣排放對周邊環(huán)境介質(zhì)二噁英濃度影響的研究進(jìn)展，旨在為我國垃圾焚燒規(guī)劃及二噁英排放控制提供相關(guān)參考。

1 生活垃圾焚燒煙氣對周邊環(huán)境空氣二噁英濃度的影響

生活垃圾焚燒是環(huán)境中二噁英產(chǎn)生的主要來源之一，大部分垃圾焚燒設(shè)施周圍環(huán)境空氣中的二噁英濃度與垃圾焚燒設(shè)施排放的煙氣濃度呈正比，同時(shí)受多種排放源(交通運(yùn)輸、露天焚燒、鐵和有色金屬生產(chǎn)等)的共同影響[1]。蘇青等[2]認(rèn)為廣州市不同功能區(qū)二噁英毒性當(dāng)量濃度呈現(xiàn)背景區(qū)<住宅區(qū)<商業(yè)區(qū)<交通樞紐區(qū)<郊區(qū)<工業(yè)區(qū)的分布特點(diǎn)。陳衛(wèi)海[3]通過對農(nóng)村垃圾焚燒爐廢氣和周邊環(huán)境空氣采樣。廢氣中二噁英總濃度和總毒性當(dāng)量為0.919～1.152 ngTEQ/m3和0.071～0.100 ngTEQ/m3，環(huán)境空氣中二噁英的總濃度和總毒性當(dāng)量為1.194～2.268 pgTEQ/m3和0.100～0.200 pgTEQ/m3，認(rèn)為該農(nóng)村區(qū)域范圍內(nèi)環(huán)境空氣中的二噁英主要來源于該焚燒爐。劉麗君[4]調(diào)查垃圾焚燒爐周邊環(huán)境空氣中二噁英質(zhì)量濃度、毒性當(dāng)量范圍分別為0.329～16.160 pg/m3、0.020～0.443 pg I-TEQ/m3，認(rèn)為垃圾焚燒是周圍環(huán)境空氣中二噁英的主要來源，但同時(shí)也存在其他污染源。顏炳捷[5]監(jiān)測了垃圾焚燒廠周邊6個(gè)敏感采樣點(diǎn)的192個(gè)環(huán)境空氣中的二噁英濃度水平，發(fā)現(xiàn)各點(diǎn)位的最高濃度單體都是 2,3,4,7,8-PeCDF，且貢獻(xiàn)率都為40%左右，說明該區(qū)域的二噁英濃度主要貢獻(xiàn)來自于該垃圾焚燒廠。

還有一些研究認(rèn)為垃圾焚燒對區(qū)域環(huán)境空氣中的二噁英濃度水平貢獻(xiàn)很小。徐夢俠[6]研究發(fā)現(xiàn)生活垃圾焚燒廠煙氣排放對大氣二惡英毒性當(dāng)量的平均貢獻(xiàn)率為2%。楊文武等[7]研究表明焚燒廠周邊環(huán)境空氣、土壤、地下水中二噁英測定值分別為0.236～0.331 pgTEQ/m3、1.94～2.71 ngTEQ/kg、0.17～0.26 pgTEQ/L，企業(yè)排放的二噁英對周邊環(huán)境影響較小。劉勁松等[8]研究發(fā)現(xiàn)垃圾焚燒主導(dǎo)風(fēng)向下游環(huán)境空氣中二噁英濃度相對其他地區(qū)濃度變化不明顯。齊麗等[9]研究發(fā)現(xiàn)垃圾焚燒近源點(diǎn)位(400 m)濃度水平較高而其他點(diǎn)位(>1000 m)濃度水平與距污染源距離遠(yuǎn)近沒有顯著相關(guān)性。穆乃花研究發(fā)現(xiàn)生活垃圾焚燒廠周圍介質(zhì)中環(huán)境空氣毒性當(dāng)量最大點(diǎn)位位于主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向，毒性當(dāng)量最小點(diǎn)出現(xiàn)在廠區(qū)[1]。

不同處理能力、不同煙氣處理技術(shù)以及不同運(yùn)行時(shí)間的垃圾焚燒廠以及研究區(qū)域所處地理位置、主要工業(yè)、商業(yè)類型等不同造成焚燒廠煙氣排放對周邊環(huán)境空氣二噁英濃度貢獻(xiàn)值的差異。

2 生活垃圾焚燒煙氣對周邊土壤二噁英濃度的影響

環(huán)境空氣中的二噁英會在時(shí)間的推移下，以干濕沉降的方式轉(zhuǎn)移到地球表面，進(jìn)而進(jìn)入到土壤，導(dǎo)致土壤二噁英污染。李英華等[10]研究發(fā)現(xiàn)成都地區(qū)的垃圾焚燒廠已經(jīng)成為二噁英及重金屬對周邊土壤污染的潛在貢獻(xiàn)者。徐夢俠等[11]研究發(fā)現(xiàn)生活垃圾焚燒廠煙氣排放對周邊0～250、500～750和1500～3000 m范圍內(nèi)土壤二噁英毒性當(dāng)量增量的平均貢獻(xiàn)率分別為64%、8.5%和1.1%[6]。鄧蕓蕓等采集了上海兩個(gè)垃圾焚燒廠周圍3000 m區(qū)域農(nóng)業(yè)土壤樣品，發(fā)現(xiàn)2,3,7,8-PCDD/Fs含量高峰出現(xiàn)在以焚燒源為中心1000 m左右，且主導(dǎo)風(fēng)向下游的樣品含量明顯高于上游。劉勁松等[8]研究發(fā)現(xiàn)垃圾焚燒污染源最大落地點(diǎn)和背景采樣點(diǎn)土壤樣品中二噁英國際毒性當(dāng)量值分別是0.214～0.241和0.145 pg/g，認(rèn)為垃圾焚燒源周邊環(huán)境土壤中的二噁英含量仍處于較低的水平。張漫雯等[12]調(diào)查了生活垃圾焚燒廠周圍5 km范圍內(nèi)的14個(gè)土壤環(huán)境敏感點(diǎn)，結(jié)果表明廠區(qū)土壤(20.81-TEQng/kg)遠(yuǎn)高于其余研究區(qū)域(0.66～7.11-TEQng/kg)。認(rèn)為該垃圾焚燒廠二噁英含量受交通源影響的可能性更大。

其次土壤中二噁英的累積性環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)更為明顯和突出。劉麗君[13]研究生活垃圾焚燒廠周圍表層土壤和深層土壤二噁英毒性當(dāng)量范圍為 1.740～8.280 ng I-TEQ/kg和0.294～0.680 ng I-TEQ/kg，認(rèn)為二噁英主要沉積在土壤表層，且不易向深層土壤轉(zhuǎn)移，同時(shí)投運(yùn)10年的垃圾焚燒廠周邊土壤的二噁英含量明顯高于投運(yùn)3年的垃圾焚燒廠；徐夢俠等[14]連續(xù)兩年(2006年和2007年)對杭州某生活垃圾焚燒廠周圍土壤中二噁英的濃度分布特征進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)2007 年土壤中二噁英濃度明顯升高，毒性當(dāng)量增加31%。劉紅梅[15]跟蹤調(diào)查了M垃圾焚燒廠2006年、2007年和2010年周邊0～7 km范圍內(nèi)土壤中二噁英水平，結(jié)果表明2006年至2010年期間，土壤樣品中的二噁英濃度與我國垃圾焚燒廠建立之前的背景濃度相當(dāng)，仍處于世界較低水平。認(rèn)為生活垃圾焚燒廠周邊環(huán)境二噁英水平與煙氣二噁英排放濃度成正相關(guān)。當(dāng)二噁英含量低于0.01 ng I-TEQ/Nm3時(shí)，生活垃圾焚燒廠對周邊環(huán)境可以忽略，當(dāng)二噁英濃度高于0.5ng I-TEQ/Nm3時(shí)，焚燒廠二噁英排放的最大落地濃度將存在超過環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)。

3 生活垃圾焚燒煙氣對周邊水環(huán)境二噁英濃度的影響

二噁英化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，化學(xué)和生物降解能力弱，脂溶性較強(qiáng)且難溶于水，因此容易積聚于水體沉積物中；目前，關(guān)于垃圾焚燒對周圍水環(huán)境二噁英濃度影響的研究較為少見。楊文武等[7]監(jiān)測了某典型垃圾焚燒廠周邊環(huán)境地下水中二噁英的濃度水平，監(jiān)測結(jié)果表明，3 個(gè)樣品中二噁英類測定值分別為 0.17 pgTEQ/L、0.19 pgTEQ/L、 0.26 pgTEQ/L，說明企業(yè)排放的二噁英類物質(zhì)對地下水影響較小。江偉等[16]選擇重慶北碚區(qū)的代表性湖泊和水庫，測定水質(zhì)和底泥中的二噁英濃度，水體中二噁英類物質(zhì)總的毒性當(dāng)量為 0.090-0.19 pg WHO-TEQ/L，北碚環(huán)境水體中二噁英類物質(zhì)的濃度低于大多數(shù)已經(jīng)發(fā)表的數(shù)據(jù)。黛湖底泥泥芯中 PCDD/Fs相對含量逐年增加，說明來自燃燒污染源(垃圾焚燒爐，水泥窯等)的二噁英類物質(zhì)在過去 30年里，對環(huán)境的影響正在逐漸增強(qiáng)。

4 生活垃圾焚燒煙氣對周邊植被二噁英濃度的影響

植物是污染物另一個(gè)重要的環(huán)境接受體。污染物可通過植被葉片或由受污染的土壤和水透過根部吸收作用進(jìn)入植物體內(nèi)。張振全[17]研究了A市生活垃圾焚燒廠周圍植物葉片中的二噁英濃度，研究區(qū)域植物葉片PCDD/Fs變化范圍為6.18～61.0 pgI-TEQ/g高于背景點(diǎn)20.6 pgI-TEQ/g。楊文武等[7]監(jiān)測某典型生活垃圾焚燒發(fā)電廠廠區(qū)周邊1 km范圍內(nèi)水稻和小麥二噁英濃度水平，結(jié)果表明水稻樣品和小麥樣品二噁英類測定值分別為0.19～0.21 ngTEQ/kg和0.097 ng～0.13TEQ/kg。廠區(qū)周邊農(nóng)作物二噁英濃度水平均低于歐盟植物源性飼料中二噁英限量標(biāo)準(zhǔn)(0.75 ngTEQ/kg)。穆乃花[1]對研究區(qū)域7個(gè)采樣點(diǎn)的植物進(jìn)行二噁英監(jiān)測研究，得出研究區(qū)域植物葉片中的二噁英毒性當(dāng)量范圍為0.785～16.150 ngI-TEQ/kg，處于較高水平，但是植被葉片二噁英含量是否受垃圾焚燒的影響，需要進(jìn)行更具體的研究。劉紅梅[15]認(rèn)為蔬菜中二噁英主要來源于大氣中二噁英氣相吸附和干、濕沉降，而土壤中二噁英轉(zhuǎn)移到蔬菜中含量僅約為1.1%。

劉麗君[13]監(jiān)測了垃圾焚燒廠廠區(qū)內(nèi)及廠區(qū)周邊代表性植物葉片及枝干，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)域植物中二噁英濃度范圍為0.040～12.445 ng I-TEQ/kg，二噁英在植物中的累積性導(dǎo)致當(dāng)?shù)胤N植時(shí)間較長的荔枝樹樹葉中二噁英水平明顯高于其他植物，同時(shí)荔枝樹干枯老葉的二噁英毒性明顯高于新鮮葉片。

5 生活垃圾焚燒煙氣對周邊人群的健康危害

二噁英具有低水溶性和高親脂性，可以通過有食物鏈中通過脂質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)移和生物放大和富集，最終進(jìn)入人體，對人體健康產(chǎn)生潛在的危險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)。目前多數(shù)研究采用模型法對焚燒廠周邊居民的二噁英暴露量進(jìn)行估算，認(rèn)為焚燒廠周邊區(qū)域人群的PCDD/Fs呼吸暴露劑量的估算結(jié)果處于較為安全的水平，其中兒童相對成人受到二噁英污染物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)危害更大[1,4,5,7,13]。

除了模型法，人體的體液、血液和組織一般也用于評估污染物的暴露研究。目前該種方法應(yīng)用在垃圾焚燒爐周邊人群暴露研究相對較少，缺乏系統(tǒng)深入的研究。劉麗君等[13]采集監(jiān)測了B 廠員工和B廠周邊居民頭發(fā)中的二噁英含量，結(jié)果表明B 廠員工和B廠周邊居民頭發(fā)中二噁英毒性當(dāng)量范圍分別為0.153～28.60 ng I-TEQ/kg和0.005～7.350 ngI-TEQ/kg，推測職業(yè)暴露是B 廠員工頭發(fā)中PCDD/Fs含量整體偏高的主要原因。劉紅梅[15]認(rèn)為焚燒廠員工頭發(fā)中二噁英異構(gòu)體分布與背景濃度分布具有相似之處，同時(shí)濃度稍高于背景濃度，不同工種員工無明顯差異，說明頭發(fā)中的二噁英含量可能收到其他暴露路徑的影響。

6 結(jié) 語

從目前國內(nèi)的研究現(xiàn)狀可以看出，垃圾焚燒設(shè)施周圍環(huán)境介質(zhì)中的二噁英濃度與垃圾焚燒設(shè)施排放的煙氣濃度存在很大的關(guān)聯(lián)，但同時(shí)也收到交通源、燃燒源等其他因素的協(xié)同作用[1,5,11,13,15,17]。國內(nèi)學(xué)者雖然對于焚燒源二噁英污染開展了一些研究工作，但是垃圾焚燒廠周邊環(huán)境二噁英監(jiān)測調(diào)查尚未建立系統(tǒng)有效的結(jié)論。因此仍然有諸多問題有待于深入的研究。

(1)垃圾焚燒源尾氣二噁英的排放對焚燒廠周邊環(huán)境的影響，其貢獻(xiàn)水平和焚燒廠垃圾處理能力、煙氣處理技術(shù)、運(yùn)行時(shí)間及環(huán)境管理關(guān)系密切，因此應(yīng)進(jìn)一步開展不同垃圾處理規(guī)模、不同煙氣處理措施以及不同運(yùn)行時(shí)間的垃圾焚燒廠周邊環(huán)境中二噁英的污染調(diào)查，探討垃圾焚燒廠排放二噁英對周圍環(huán)境介質(zhì)的長期性影響規(guī)律。

(2)環(huán)境中二噁英的濃度水平同時(shí)受到其他交通源、燃燒源等協(xié)同作用，因此需進(jìn)一步加強(qiáng)垃圾焚燒廠周邊環(huán)境介質(zhì)中二噁英的源解析探究，分析環(huán)境介質(zhì)中二噁英的來源并量化其貢獻(xiàn)率，為精準(zhǔn)防治二噁英做必要的理論基礎(chǔ)。

(3)鑒于二噁英同分異構(gòu)體毒性當(dāng)量相差較大，加強(qiáng)焚燒源不同異構(gòu)體的二噁英在環(huán)境介質(zhì)中分布規(guī)律和蓄積規(guī)律研究，為焚燒廠周邊環(huán)境修復(fù)打下良好的理論基礎(chǔ)。

(4)開展焚燒源周圍環(huán)境介質(zhì)二噁英相互遷移和轉(zhuǎn)化規(guī)律研究，為后期生活垃圾焚燒廠周圍居民的健康分析評估提出理論依據(jù)。