朱杰,司丹丹,張欽珂,羅娟

(1.東北電力設(shè)計(jì)院環(huán)境工程分公司,吉林長(zhǎng)春 130021; 2.中國(guó)市政工程?hào)|北設(shè)計(jì)研究院,吉林長(zhǎng)春 130021)

生活垃圾焚燒發(fā)電廠二惡英對(duì)人體健康的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

Human health risk assessment on dioxins from municipal solid waste incineration power plants

朱杰1,司丹丹2,張欽珂1,羅娟1

(1.東北電力設(shè)計(jì)院環(huán)境工程分公司,吉林長(zhǎng)春 130021; 2.中國(guó)市政工程?hào)|北設(shè)計(jì)研究院,吉林長(zhǎng)春 130021)

介紹了生活垃圾焚燒過(guò)程中二惡英的產(chǎn)生機(jī)理、對(duì)人體的危害及控制措施,以某生活垃圾焚燒發(fā)電廠環(huán)境影響評(píng)價(jià)為例,提出了二惡英對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法,同類項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供借鑒。

垃圾焚燒;發(fā)電廠;二惡英;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和居民生活水平的逐漸提高,城市生活垃圾產(chǎn)生量逐年增加,而很多城市現(xiàn)有的垃圾填埋場(chǎng)庫(kù)容有限。如何妥善處理生活垃圾,使其變廢為寶,既保護(hù)環(huán)境又能節(jié)約資源,引起了社會(huì)的極大關(guān)注。作為實(shí)現(xiàn)垃圾無(wú)害化、減量化和資源化最為有效的方法,建設(shè)垃圾焚燒發(fā)電廠已成為各地政府應(yīng)對(duì)垃圾處理難題的普遍選擇。然而,垃圾焚燒可能帶來(lái)的二惡英污染危害,使得垃圾焚燒發(fā)電廠建設(shè)經(jīng)常遭遇周邊民眾的反對(duì),也成為社會(huì)公眾和有關(guān)部門高度關(guān)心的問(wèn)題。為此,國(guó)家環(huán)保部、發(fā)改委等部門于2008-09-04聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)管理工作的通知》(環(huán)發(fā)〔2008〕82號(hào),以下簡(jiǎn)稱通知),對(duì)垃圾焚燒發(fā)電廠環(huán)評(píng)工作進(jìn)一步提出要求,特別指出須考慮二惡英對(duì)人群健康的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

1 二惡英產(chǎn)生機(jī)理及控制措施

1.1 產(chǎn)生機(jī)理

根據(jù)《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中的定義,二惡英是多氯代二苯并—對(duì)—二惡英和多氯代二苯并呋喃的總稱。由于二惡英類物質(zhì)在水平和垂直兩方向均為對(duì)稱結(jié)構(gòu),故化學(xué)穩(wěn)定性非常好,常溫、常壓下為固體,熔點(diǎn)較高,難溶于水,易溶于脂肪,可在生物體內(nèi)積累。高劑量的二惡英暴露可引起皮膚痤瘡、頭痛、失聰、憂郁、失眠等癥[1]。

生活垃圾焚燒過(guò)程中二惡英的生成機(jī)理比較復(fù)雜,主要形成于垃圾燃燒及煙氣冷卻兩個(gè)階段:由于城市生活垃圾中常有含氯有機(jī)物,該類物質(zhì)會(huì)在煙氣中所含CuCl2、FeCl3催化條件下,與O2、HCl反應(yīng)生成二惡英。在850℃以上、爐膛高溫區(qū)域停留時(shí)間不小于2 s時(shí),約99.9%的二惡英會(huì)分解形成二惡英前體物質(zhì);上述前體物質(zhì)在300～500℃溫度區(qū)間時(shí),會(huì)繼續(xù)在煙氣中所含CuCl2、FeCl3催化條件下,重新與HCl反應(yīng)生成二惡英。

1.2 控制措施

從二惡英的生成機(jī)理可以看出,影響二惡英形成的主要因素有燃料的含氯量、爐膛燃燒溫度及煙氣在爐膛內(nèi)停留時(shí)間等,故對(duì)二惡英的控制主要從以下幾個(gè)方面入手:

(1)控制爐膛溫度不低于850℃,煙氣在爐膛高溫區(qū)域的停留時(shí)間不小于2 s,O2濃度不少于6%,并合理控制助燃空氣的風(fēng)量、溫度和注入位置,使垃圾在焚燒爐得以充分燃燒;

(2)縮短煙氣在處理和排放過(guò)程中處于300～500℃溫度區(qū)間的時(shí)間,以防二惡英重新合成;

(3)通過(guò)在脫污塔內(nèi)噴入活性碳,利用其對(duì)帶苯環(huán)的有機(jī)大分子物質(zhì)具有選擇性吸附的特性,進(jìn)一步吸附二惡英。

2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)實(shí)例

某生活垃圾焚燒發(fā)電廠2×12MW機(jī)組,配套設(shè)置2×500 t/d爐排爐垃圾焚燒爐+2×49.97 t/h余熱鍋爐,主要燃料為項(xiàng)目所在地的生活垃圾并摻燒部分秸稈,煙氣經(jīng)半干法煙氣處理裝置處理達(dá)標(biāo)后由煙囪排放。

2.1 風(fēng)險(xiǎn)分析

該垃圾焚燒電廠設(shè)計(jì)時(shí)采取控制二惡英排放的治理措施,正常情況下污染物能夠達(dá)到《通知》要求的歐盟環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)0.1 TEQng/m3,但在垃圾焚燒電廠發(fā)生的突發(fā)性事件或事故時(shí),可能存在非正常排放問(wèn)題。依據(jù)該廠的生產(chǎn)工藝及同類項(xiàng)目的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可知,二惡英非正常排放可能發(fā)生的環(huán)節(jié)主要是:煙氣治理設(shè)施(活性炭噴射裝置及布袋除塵)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn);焚燒爐啟、停;其他生產(chǎn)控制不利,如生活垃圾熱值過(guò)低,焚燒爐不能正常運(yùn)行,且未采取有效的助燃措施等。

2.2 二惡英對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)計(jì)算

2.2.1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

世界衛(wèi)生組織(WHO)對(duì)人體每日允許攝入量TEQ規(guī)定限值為1～4pg/kg[2],而根據(jù)《通知》中“二惡英事故及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照人體每日可耐受攝入量4pg/kg執(zhí)行,經(jīng)呼吸進(jìn)入人體的允許攝入量按每日可耐受攝入量10%執(zhí)行”的相關(guān)要求,經(jīng)呼吸進(jìn)入人體的二惡英允許攝入量為0.4pg/kg。

2.2.2 計(jì)算方法

根據(jù)《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則人體健康》(征求意見(jiàn)稿)的規(guī)定,個(gè)人終身日平均暴露劑量率D,按照下式計(jì)算:

式中:C為二惡英在環(huán)境空氣中平均濃度,mg/m3; M成人攝入環(huán)境介質(zhì)的日均攝入量,m3/d,一般為10～15m3/d;70為成人平均體重,kg。

2.2.3 計(jì)算過(guò)程

根據(jù)垃圾焚燒電廠在事故狀態(tài)下的污染物排放濃度及環(huán)境影響濃度預(yù)測(cè)結(jié)果,計(jì)算最大濃度下人群暴露劑量率,計(jì)算過(guò)程如下:

(1)參考其他同類工程資料,非正常排放時(shí),二惡英排放濃度取1.2 ng/m3,據(jù)此預(yù)測(cè)二惡英在不利氣象條件下的最大落地濃度為0.005pg/m3。

(2)如果一個(gè)成年人處在二惡英最大落地濃度處24 h,且最大落地濃度全天保持不變,則其每日呼吸入體內(nèi)的二惡英最大量為0.0011pg/kg。

2.2.4 評(píng)價(jià)結(jié)果

與《通知》要求的0.4pg/kg標(biāo)準(zhǔn)相比,垃圾電廠事故狀態(tài)時(shí),在最不利氣象條件下、最大落地點(diǎn)處的每日人體最大可能攝入量很小,遠(yuǎn)低于國(guó)家環(huán)保部推薦的標(biāo)準(zhǔn)值以及世界衛(wèi)生組織規(guī)定的限值。實(shí)際上,大氣環(huán)境本身含有微量的二惡英,一般人體通過(guò)呼吸途徑暴露的二惡英量估計(jì)為經(jīng)消化道攝入二惡英量的1%左右,食物才是人體內(nèi)二惡英的主要來(lái)源。據(jù)WHO報(bào)道,由于二惡英的普遍存在,所有人都有接觸的環(huán)境且每個(gè)身體里都有一定程度的二惡英。人體在正常情況下接觸的二惡英,總體上不會(huì)影響身體健康[3]。因此,事故狀態(tài)下垃圾電廠產(chǎn)生的二惡英對(duì)周圍地區(qū)的環(huán)境空氣質(zhì)量影響有限,對(duì)人體健康不構(gòu)成危害影響。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述分析可知,該生活垃圾焚燒發(fā)電廠二惡英對(duì)人體健康的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果為可接受。但是,由于二惡英有很高的潛在毒性,并不能忽視其在人體健康的長(zhǎng)期累積效應(yīng)。受技術(shù)條件所限,目前尚不能通過(guò)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)垃圾焚燒電廠所排放煙氣中的二惡英含量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),建議全社會(huì)積極行動(dòng)起來(lái),切實(shí)做好生活垃圾的分類收集工作,盡可能減少氯和重金屬含量高的物質(zhì)進(jìn)入垃圾焚燒系統(tǒng),從源頭上控制垃圾焚燒電廠二惡英的產(chǎn)生。

[1]汪玉林.垃圾發(fā)電技術(shù)及工程實(shí)例[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2003.

[2]陳彤,嚴(yán)建華,李曉東,等.煙氣中二惡英的光降解實(shí)驗(yàn)研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2008,(20):13-17.

[3]李薇,張聚興,葛大陸.生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目對(duì)大氣環(huán)境的影響及對(duì)策分析[J].華東電力,2010,(1):129-132.

[4]於劍霞,李均濤.垃圾焚燒與二惡英的污染和治理[J].長(zhǎng)沙鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2010,(1):53-54.

[5]耿靜,呂永龍,賀桂珍,等.費(fèi)用—效果法評(píng)價(jià)二惡英控制對(duì)策的國(guó)外研究及其啟示[J].中國(guó)人口·資源與環(huán)境,2010,(S1):372 -377.

X591

B

1674-8069(2010)05-010-02

2010-05-21;

2010-08-04

朱杰(1982-),男,湖北黃石人,工程師,主要從事火電廠環(huán)境影響評(píng)價(jià)及設(shè)計(jì)工作。E-mail:zhujie@nepri.net

Abstract:There are dioxins produced from the m unic ipal solid waste incineration process,the har m of dioxins on hum an health is introduced.Taking a municipal solid waste incinerat ion therm alpower p lant as an examp le,the risk assessmentmethod of dioxins on human health w ill be proposed from Environmental Impact Assessm ent, and it p rovide reference for the same projects E IA.

Key words:m unic ipal so lid waste incineration;thermalpower p lant;dioxins;risk assessm ent