垃圾焚燒對周邊環(huán)境二噁英濃度影響研究進展

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)電技術可以實現(xiàn)垃圾處理減容化、無害化、資源化，彌補城市環(huán)境治理短板而成為國家當前鼓勵的垃圾處理技術。

生活垃圾焚燒設施的增加，不可避免會產(chǎn)生劇毒的有機化合物二噁英，使之成為制約焚燒發(fā)電技術在我國發(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、轉化機理以及二噁英控制技術方法。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，大部分垃圾焚燒設施周圍環(huán)境空氣中的二噁英濃度與垃圾焚燒設施排放的煙氣濃度呈正比，同時受多種排放源(交通運輸、露天焚燒、鐵和有色金屬生產(chǎn)等)的共同影響[1]。蘇青等[2]認為廣州市不同功能區(qū)二噁英毒性當量濃度呈現(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。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量為1.194～2.268 pgTEQ/m3和0.100～0.200 pgTEQ/m3，認為該農(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、毒性當量范圍分別為0.329～16.160 pg/m3、0.020～0.443 pg I-TEQ/m3，認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個敏感采樣點的192個環(huán)境空氣中的二噁英濃度水平，發(fā)現(xiàn)各點位的最高濃度單體都是 2,3,4,7,8-PeCDF，且貢獻率都為40%左右，說明該區(qū)域的二噁英濃度主要貢獻來自于該垃圾焚燒廠。

還有一些研究認為垃圾焚燒對區(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量的平均貢獻率為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)垃圾焚燒主導風向下游環(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)垃圾焚燒近源點位(400 m)濃度水平較高而其他點位(>1000 m)濃度水平與距污染源距離遠近沒有顯著相關性。穆乃花研究發(fā)現(xiàn)生活垃圾焚燒廠周圍介質(zhì)中環(huán)境空氣毒性當量最大點位位于主導風向的上風向，毒性當量最小點出現(xiàn)在廠區(qū)[1]。

不同處理能力、不同煙氣處理技術以及不同運行時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間的推移下，以干濕沉降的方式轉移到地球表面，進而進入到土壤，導致土壤二噁英污染。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)土壤二噁英毒性當量增量的平均貢獻率分別為64%、8.5%和1.1%[6]。鄧蕓蕓等采集了上海兩個垃圾焚燒廠周圍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，且主導風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和背景采樣點土壤樣品中二噁英國際毒性當量值分別是0.214～0.241和0.145 pg/g，認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個土壤環(huán)境敏感點，結果表明廠區(qū)土壤(20.81-TEQng/kg)遠高于其余研究區(qū)域(0.66～7.11-TEQng/kg)。認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)境風險更為明顯和突出。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量范圍為 1.740～8.280 ng I-TEQ/kg和0.294～0.680 ng I-TEQ/kg，認為二噁英主要沉積在土壤表層，且不易向深層土壤轉移，同時投運10年的垃圾焚燒廠周邊土壤的二噁英含量明顯高于投運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，仍處于世界較低水平。認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。當二噁英含量低于0.01 ng I-TEQ/Nm3時，生活垃圾焚燒廠對周邊環(huán)境可以忽略，當二噁英濃度高于0.5ng I-TEQ/Nm3時，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)量標準的風險。

3 生活垃圾焚燒煙氣對周邊水環(huán)境二噁英濃度的影響

二噁英化學性質(zhì)穩(wěn)定，化學和生物降解能力弱，脂溶性較強且難溶于水，因此容易積聚于水體沉積物中；目前，關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)測結果表明，3 個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。

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準(0.75 ngTEQ/kg)。穆乃花[1]對研究區(qū)域7個采樣點的植物進行二噁英監(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，需要進行更具體的研究。劉紅梅[15]認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致當?shù)胤N植時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)生轉移和生物放大和富集，最終進入人體，對人體健康產(chǎn)生潛在的危險風險。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行估算，認為焚燒廠周邊區(qū)域人群的PCDD/Fs呼吸暴露劑量的估算結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)的風險危害更大[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，結果表明B 廠員工和B廠周邊居民頭發(fā)中二噁英毒性當量范圍分別為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]認為焚燒廠員工頭發(fā)中二噁英異構體分布與背景濃度分布具有相似之處，同時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 語

從目前國內(nèi)的研究現(xiàn)狀可以看出，垃圾焚燒設施周圍環(huán)境介質(zhì)中的二噁英濃度與垃圾焚燒設施排放的煙氣濃度存在很大的關聯(lián)，但同時也收到交通源、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，其貢獻水平和焚燒廠垃圾處理能力、煙氣處理技術、運行時間及環(huán)境管理關系密切，因此應進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行時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受到其他交通源、燃燒源等協(xié)同作用，因此需進一步加強垃圾焚燒廠周邊環(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率，為精準防治二噁英做必要的理論基礎。

(3)鑒于二噁英同分異構體毒性當量相差較大，加強焚燒源不同異構體的二噁英在環(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)境修復打下良好的理論基礎。

(4)開展焚燒源周圍環(huán)境介質(zhì)二噁英相互遷移和轉化規(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)。