中文|English|工作邮箱

亚虎娱乐【唯一】官方平台||亚虎娱乐官方网站|亚虎娱乐欢迎您

聊聊垃圾焚烧和二噁英的那些事儿

2017-08-07 14:22

什么是二噁英?

二噁英(Dioxin),又称二氧杂芑(qǐ),是一种无色无味、毒性严重的脂溶性物质,二噁英实际上是二噁英类(Dioxins)一个简称,它指的并不是一种单一物质,而是结构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类有机化合物。它是一种在工业上没有用处的副产物。

二噁英与其衍生化合物的毒性各有不同,另外此类化合物因具脂溶性之故,会积聚在动物脂肪组织及植物的某些部位。自然界的微生物和水解作用对二噁英的分子结构影响较小,因此,环境中的二噁英很难自然降解消除。

二噁英包括210种化合物,它的毒性十分大,是砒霜的900倍,有“世纪之毒”之称,万分之一甚至亿分之一克的二恶英就会给健康带来严重的危害。

那么,二噁英真的有那么恐怖吗?接下来,小编和大家聊聊关于二噁英的那些事儿,特别是二噁英与垃圾焚烧的那些事儿!

二噁英的来源

1.钢铁冶炼,有色金属冶炼,汽车尾气,焚烧生产(包括医药废水焚烧,化工厂的废物焚烧,生活垃圾焚烧,燃煤电厂等),是大气中二噁英的主要来源。

2.含铅汽油、煤、防腐处理过的木材以及石油产品、各种废弃物特别是医疗废弃物在燃烧温度低于300-400℃时容易产生二噁英。

3.聚氯乙烯塑料、纸张、氯气以及某些农药的生产环节、钢铁冶炼、催化剂高温氯气活化等过程都可向环境中释放二噁英。

4.在对氯乙烯等含氯塑料的焚烧过程中,焚烧温度低于800℃,含氯垃圾不完全燃烧,极易生成二噁英。燃烧后形成氯苯,后者成为二噁英合成的前体。

5.其他含氯、含碳物质如纸张、木制品、食物残渣等经过铜、钴等金属离子的催化作用不经氯苯生成二噁英。

6.在制造包括农药在内的化学物质,尤其是氯系化学物质,像杀虫剂、除草剂、木材防腐剂、落叶剂(美军用于越战)、多氯联苯等产品的过程中派生二噁英。

二噁英在哪儿?

尽管二噁英来源于本地,但环境分布是全球性的。世界上几乎所有媒介上都被发现有二噁英。这些化合物聚积最严重的地方是在土壤、沉淀物和食品,特别是乳制品、肉类、鱼类和贝壳类食品中。其在植物、水和空气中的含量非常低。

环境中的二噁英可通过食物链(如饲料)富积在动物体中,由于高亲脂性,二噁英容易存在于动物脂肪和乳汁中。因此,肉、禽、蛋、鱼、乳及其制品最易受到污染。另外,在食品加工过程中,加工介质(如溶剂油、传热介质等)的异常泄露也可造成加工食品的二噁英的污染。

与农村相比,城市、工业区或离污染源较近区域的大气中含有较高浓度的二噁英。

一般人群通过呼吸途径暴露的二噁英量是很少的,即估计为经消化道摄入量的1%左右,约为0.03pgTEQ。排放到大气环境中的二噁英可以吸附在颗粒物上,沉降到水体和土壤,然后通过食物链的富集作用进入人体。

食物是人体内二噁英的主要来源。经胎盘和哺乳可以造成胎儿和婴幼儿的二噁英暴露。经常接触的人更容易得癌症。

如何检测二噁英?

相对于检测人员,二噁英,大家必定耳熟能详,是多氯二苯并对二噁英(PCDDs)和多氯二苯并呋喃(PCDFs)这两大类化合物的通称。PCDDs有75种异构体,PCDFs有135种异构体,共有210种化合物。我们应明确以下几个方面:

1.二噁英很难准确检测。

2.国内只有少数权威检测机构可以准确检测。

3.二噁英检测费用高(单个样品检测费用在15000元,单点检测需要三个样品的平均值,因此一个样品的检测费用在45000元。)

4.二噁英无法实施在线监测。

现有的主流的二噁英检测方法有化学仪器法和生物学法。

1.化学仪器法。在200余种异构体中分离出17种有明显毒性的二噁英,分别测定其浓度或含量。将浓度或含量乘以每种二噁英的毒性因子(TEF)就可以得到总毒性当量(TEQ)。该方法的一般程序包括采样、提取、净化、定性定量。

2.生物学检测方法。目前建立的生物学检测方法均是通过对Ah受体活化程度的测定来间接表达二噁英的TEQ。具体细分为:EROD细胞培养法、萤光素酶方法、EIA酶免疫方法、DELFIA荧光免疫法

二噁英是痕量级,检测麻烦,需要很长时间。为了采集烟道气的样品,经过严格培训的采样人员需要背着沉重的仪器爬上几十米高的烟囱,必要时得借助其他工具吊上去。采样还要耗费大量溶剂,溶剂费用也很高。取样后,将样品拿回实验室做前处理:花一天提取,花两到三天净化。前处理一般要花去60%的时间。尤其是有机的前处理特别费时,提取和净化一旦做得不好,不够清洁,数据就不准确。而采样和前处理如果做得不够规范、清洁,就得重来。

之后是用高分辨质谱分析,一台需要600万元,每月消耗上万元电费。由于实验室身处科技园区的一层,还要再安装三四十万元的装置屏蔽外界磁场干扰。仪器还需要专人操作,而能够胜任的人才很少。

繁琐的环节,药剂的消耗,进口设备的价格和折旧损耗,雇佣专业人才,实验室的电耗和折旧,人员的交通食宿,种种费用推高了检测成本。

垃圾焚烧与二噁英的关系

二噁英现在最主要的来源是焚烧,在漫长地球历史过程当中也会有二噁英的产生,主要是跟火山喷发、森林焚烧、森林燃烧引起的二噁英污染,但是这个污染我们人类还没有出现。自从人类产生以后,大部分二噁英是由人类焚烧产生的,这个已基本成为了定论。

现在的焚烧主要是两类,一类是我们城市的生物垃圾,医药垃圾和化学废弃物的焚烧;一类是它来自于冶炼,钢铁、汽车制造等等,通过制造金属会产生二噁英。还有在生产杀虫剂、除草剂、防腐剂、造纸的漂白过程中也会形成二噁英。所以,可以看出二噁英的来源非常广泛,有可能在某一个环节就造成影响,但是最主要的污染是城市垃圾的焚烧,这也是我们国家近几年主要面临的污染问题。

为了进一步限制二噁英的排放,从2016年1月1日起,生活垃圾焚烧行业执行新的标准(GB18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》),所有生活垃圾焚烧炉烟气中二噁英的排放限值由之前的1.0ngTEQ/m3降低到0.1ngTEQ/m3。

1.垃圾焚烧排放二噁英的现状

据不完全统计,我国目前运行的生活垃圾焚烧设施年焚烧量为1700万吨,虽然焚烧量有所提高,但由于缺乏尾气控制的焚烧厂关闭,向大气排放的二噁英类物质总量反而降低。估算我国生活垃圾焚烧年排放二噁英类量小于544克毒性当量,其中向大气排放量小于68克毒性当量,占总大气排放量小于1.4%。

2.如何消除焚烧中的二噁英?

垃圾在焚烧炉内得以充分燃烧是减少二噁英类生成的根本所在,“3T+E”控制法是国际上普遍采用的措施,即保证焚烧炉出口烟气的足够温度(Temperature)、烟气在燃烧室内停留足够的时间(Time)、燃烧过程中适当的湍流(Turbulence)和过量的空气(ExcessAir)。国外研究表明,在300℃的条件下,即使经飞灰催化,一氧化碳和二氧化碳也不能生成二噁英。有关媒体报道二噁英类高温分解,低温会再合成的说法是不正确的。

3.垃圾飞灰中二噁英不可小觑

由于焚烧炉烟气中的二噁英类物质主要是吸附在飞灰表面,因此高效除尘可以极大减小焚烧设施向大气排放二噁英类物质。活性炭吸附是焚烧设施普遍采用的尾气净化方法,一般活性炭的吸附不具有选择性,在活性炭吸附有机污染物的同时,挥发性重金属及其化合物也可以被吸附,从而也减少了向大气中释放重金属的量。

4.垃圾焚烧是否加剧二噁英的排放?

生活垃圾焚烧向大气排放二噁英类的量占我国各类二噁英类污染源大气排放总量的1.4%。对于垃圾的处理,焚烧与填埋哪种处理方式更好不能抽象而论,而要做到因地制宜。垃圾焚烧确实存在二次污染问题,但垃圾填埋同样也面临着二次污染问题。

随着技术和标准还有监管的发展,我国生活垃圾焚烧厂特别是大型生活垃圾焚烧厂二噁英类物质防控措施和控制技术是有效的。国外焚烧设施多年的运行经验表明,小型焚烧炉二噁英类污染问题严重,集中处理的大型生活垃圾焚烧发电设施二噁英类物质容易得到有效控制。

二噁英在焚烧过程中的生成机理

焚烧过程中二噁英的生成主要通过三种途径,即高温生成、从头合成和前驱物生成。

1.高温生成

二噁英的高温生成主要是垃圾炉膛高温区(500~800℃)生成的氯苯和氯酚等氯代前驱物通过自由基缩合、脱氯等反应过程生成二噁英。

在缺氧燃烧的条件下,生活垃圾中的所有有机氯和部分无机氯会以HCl的形式释放,后转化为Cl和Cl2,作为氯源与不完全燃烧产物发生氯化。燃烧过程中,不完全燃烧产物的氯化和氧化是有竞争关系的,当氯源充足,就会更易发生氯化反应而生成大量氯代不完全燃烧产物,再聚合生成二噁英。高温气相生成的二噁英仅占二噁英总的排放量很少的一部分。但在合适的温度范围(500~800℃),高温气相生成也是二噁英形成的重要途径。

2.从头合成

从头合成(de novo)反应是指碳、氢、氧以及氯等元素通过基元反应生成二噁英,或者由化学结构不相近的不含氯元素的有机物与氯源发生反应生成。“从头合成”是飞灰残碳的氧化反应的副反应。反应过程中,65%~75%的残留碳氧化生成二氧化碳,仅有1%的残留碳转化为氯苯,0.01%~0.04%的残留碳直接生成二噁英,二噁英的生成量随着飞灰残留碳气化速率增加而增加。

3.前驱物生成

前驱物生成主要有两种:异相前驱物催化生成和同相前驱物催化生成。

(1)二噁英的异相催化生成是指烟气中已生成的气态前驱物氯苯、氯酚等与飞灰表面吸附的二噁英类前驱物在催化剂催化作用下生成二噁英的过程。

(2)二噁英的同相前驱物催化生成是指飞灰表面吸附的前驱物聚氯乙烯与氯苯、氯酚等反应生成二噁英的过程。

总的来说,二噁英在焚烧炉中的形成条件主要有:适宜的温度,200~500℃;前驱体物质,主要是含苯环的有机物;氯的存在;铜、铁等金属催化剂。

如何减少负面效应?

1.建立公众参与长效机制,定期公布监测数据,向大众开放。

2.积极引导,宣传,科普关于二噁英的有关基本知识。

3.垃圾焚烧企业严格执行排放标准,监管第三方严格执行监管标准,做到让大众信服。

4.定期组织社会人员到垃圾焚烧场参观,学习接纳垃圾焚烧的基本知识。

5.环保宣传,垃圾分类宣传。

专家观点

关注亚虎娱乐【唯一】官方平台||亚虎娱乐官方网站|亚虎娱乐欢迎您官方微信
微信订刊享优惠
2017循环经济
展览会、论坛
博评网