垃圾焚燒廠PBDEs的排放特征、形成機制及其環(huán)境影響

王默雷

廣西大學資源環(huán)境與材料學院 廣西 南寧 530004

多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)作為一類添加型溴代阻燃劑，廣泛應用于各種紡織品、電子產(chǎn)品和塑料中，在工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)領域都有重要應用。雖然《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》已將部分PBDEs列為禁限的新型持久性有機污染物，但商用十溴聯(lián)苯醚仍在世界范圍內(nèi)被廣泛生產(chǎn)和使用。隨著溴代阻燃劑(BFRs)在生產(chǎn)與使用中的減少，直接排放的PBDEs迅速減少，垃圾焚燒已成為重要的PBDEs排放源。

本文綜述了垃圾焚燒廠煙氣、飛灰和爐渣三種介質(zhì)中PBDEs的排放特征，重點探討了BFRs在焚燒過程中生成PBDEs的機制，討論了當前研究中焚燒產(chǎn)生的PBDEs對周邊環(huán)境及人體健康的影響，展望了未來在垃圾焚燒中PBDEs的環(huán)境研究趨勢。

1 垃圾焚燒廠PBDEs排放特征

垃圾焚燒廠焚燒過程中PBDEs以煙氣、飛灰和爐渣三種形式釋放，現(xiàn)階段關于垃圾焚燒煙氣、飛灰和爐渣中PBDEs含量及分布特征的研究很有限。Wang等[2]報道了臺灣某含工業(yè)廢物較多(占城市生活垃圾總量的60%)的城市生活垃圾焚燒廠煙氣中PBDEs的濃度為109 ng/Nm3，明顯高于含工業(yè)廢料較少(占城市生活垃圾總量的20%)的城市垃圾焚燒爐(26.1 ng/Nm3)[3]。

垃圾焚燒過程中煙氣經(jīng)活性炭吸附后殘余的顆粒等物質(zhì)在布袋除塵器被捕集，從而產(chǎn)生垃圾焚燒飛灰。PBDEs在飛灰中廣泛存在。Wang等[10]在臺灣某大型城市生活垃圾焚燒爐袋式除塵器中檢測到飛灰樣品的總PBDEs含量為4618pg/g。有研究對使用活性炭吸附的城市垃圾焚燒爐中PBDEs含量進行分析，測得爐渣樣品中PBDEs平均濃度為12.9ng/g[3]，低于未使用活性炭吸附的垃圾焚燒爐，這表明活性炭可能通過物理吸附作用，減少PBDEs在垃圾焚燒爐中的排放。

2 垃圾焚燒過程中PBDEs的形成機制

2.1 物理過程 探究垃圾焚燒過程中PBDEs的形成機制對于減少PBDEs的生成、完善焚燒工藝、減少對環(huán)境的污染具有重要意義。垃圾焚燒過程中PBDEs可以通過含PBDEs產(chǎn)品的揮發(fā)、磨損、風化等物理機械過程產(chǎn)生。Lin―Chi Wang等[3]研究指出垃圾焚燒后部分未經(jīng)破壞的PBDEs會凝結在飛灰上或殘留在煙氣中，該發(fā)現(xiàn)表明焚燒過程中含PBDEs的原始垃圾產(chǎn)品可能通過物理揮發(fā)殘留在煙氣或飛灰中。

2.2 化學轉化 有研究發(fā)現(xiàn)十溴聯(lián)苯醚經(jīng)焚燒后百分含量低于垃圾原料中的百分含量，且十溴聯(lián)苯醚與八溴、九溴聯(lián)苯醚的排放因子彼此呈正相關，表明焚燒過程中BDE209發(fā)生降解。

除煙氣、飛灰和爐渣介質(zhì)外，目前已有較多學者對垃圾焚燒廠周邊環(huán)境介質(zhì)中的PBDEs展開研究，并發(fā)現(xiàn)PBDEs可能存在脫溴降解的轉化機制。張文睿[25]分析了清遠市某電子垃圾拆解地焚燒廠周圍表層土壤中的PBDEs污染水平，發(fā)現(xiàn)Octa―BDE和Nona―BDE的平均含量分別為356.1ng/g和579.0ng/g，占PBDEs總含量的53%和86%，明顯高于除焚燒廠外其他場地周邊土壤中的平均含量，這可能與含有Deca―BDE的元器件在焚燒廠中經(jīng)高溫脫溴降解有關。

由于現(xiàn)階段關于垃圾焚燒過程中PBDEs的形成機制研究較少，未來的研究熱點可能會集中在PBDEs溴取代個數(shù)和分布特征，以及含BFRs的垃圾原料和焚燒溫度在真實焚燒處理過程中生成PBDEs的影響因素方面。

3 垃圾焚燒廠PBDEs排放對周邊環(huán)境的影響

大氣和大氣中的顆粒物是造成PBDEs污染的重要載體，而大氣環(huán)境與人體健康聯(lián)系緊密，因此研究垃圾焚燒廠排放的PBDEs對周邊大氣環(huán)境的影響十分必要。聶海峰發(fā)現(xiàn)在氣―粒分配中，PBDEs高溴代同系物主要分布在顆粒相中，低溴代主要分配在氣相中，隨著溴原子取代個數(shù)的增加和離垃圾焚燒廠距離增大，高溴代同系物的遷移能力逐漸減弱，低溴代同系物含量上升，而低溴代PBDEs同系物往往比高溴代同系物具有更高的毒性，因此會加劇對周邊大氣環(huán)境的污染。

聶海峰對北京高安屯垃圾焚燒廠多介質(zhì)中PBDEs生態(tài)風險進行評估，發(fā)現(xiàn)垃圾焚燒廠附近及周邊土壤、大氣中PBDEs對當?shù)鼐用窠K身致癌風險較低，但對莧菜中PBDEs評估指出若長期大量食用該蔬菜，可能會對當?shù)鼐用窠】翟斐蓾撛谖：Α?/p>

4 結語

綜合國內(nèi)外對垃圾焚燒廠PBDEs排放特征、形成機制和環(huán)境影響的研究進展來看，目前焚燒廠PBDEs的來源主要為含BFRs產(chǎn)品的熱處理過程，煙氣、飛灰和爐渣中排放的PBDEs主要以BDE209為主，除此之外低溴代同系物含量高于高溴代，這可能與垃圾組分和PBDEs形成機制有關。隨著部分BFRs被禁用，越來越多含BFRs得產(chǎn)品在使用周期結束后進行焚燒處理，PBDEs的環(huán)境和健康風險將會增加。可以預見，加強垃圾焚燒廠不同介質(zhì)中PBDEs的排放特征和形成機制研究將成為PBDEs環(huán)境研究待解決的重點，將進一步為PBDEs環(huán)境行為研究和污染控制提供理論基礎與技術支撐。