方晶晶，章 驊，呂 凡，邵立明，何品晶*（1.同濟(jì)大學(xué)固體廢物處理與資源化研究所，上海200092；2.海軍醫(yī)學(xué)研究所，上海 200433；3.住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部村鎮(zhèn)建設(shè)司農(nóng)村生活垃圾處理技術(shù)研究與培訓(xùn)中心，上海 200092）

生活垃圾收運(yùn)過(guò)程中惡臭暴露的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

方晶晶1，2，章 驊1，3，呂 凡1，3，邵立明1，3，何品晶1，3*（1.同濟(jì)大學(xué)固體廢物處理與資源化研究所，上海200092；2.海軍醫(yī)學(xué)研究所，上海 200433；3.住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部村鎮(zhèn)建設(shè)司農(nóng)村生活垃圾處理技術(shù)研究與培訓(xùn)中心，上海 200092）

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采樣檢測(cè)，研究了生活垃圾收運(yùn)鏈中氨、硫化物、萜烯化合物、芳香烴、醇類化合物、揮發(fā)性有機(jī)酸、醛酮類化合物等7類惡臭物質(zhì)的組成特征；分析了收運(yùn)鏈不同環(huán)節(jié)中惡臭污染物的分布特征及操作方式對(duì)其影響；依據(jù)惡臭污染物的分布特征，評(píng)估了生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng)所職業(yè)暴露人員的致癌和非致癌風(fēng)險(xiǎn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了不確定分析.結(jié)果表明，收運(yùn)過(guò)程中，末端垃圾碼頭的惡臭污染物比前端的垃圾箱房高1個(gè)數(shù)量級(jí)以上，與生活垃圾在收運(yùn)過(guò)程中降解程度逐漸提高相對(duì)應(yīng)；不同類別惡臭污染物中，醇類化合物隨收運(yùn)鏈的延伸而穩(wěn)定上升，揮發(fā)性有機(jī)酸（VFAs）和芳香烴化合物則呈階躍增加，分別在集裝箱碼頭和散裝碼頭處達(dá)到峰值（分別為131， 711μg/m3）.收運(yùn)鏈前端，垃圾箱房的主要致臭化合物為醛酮類化合物；收運(yùn)鏈末端，垃圾碼頭的主要致臭化合物為硫化物和揮發(fā)性有機(jī)酸.生活垃圾散裝運(yùn)輸操作方式，對(duì)作業(yè)人員和周邊人群可能造成較大健康影響.散裝碼頭處惡臭污染導(dǎo)致的致癌和非致癌風(fēng)險(xiǎn)值最高，致癌風(fēng)險(xiǎn)值LCR總為2.64×10-5，超過(guò)生活垃圾收運(yùn)鏈中的其它作業(yè)點(diǎn)，存在較大的健康風(fēng)險(xiǎn)；非致癌風(fēng)險(xiǎn)值HI總為3.01，集裝箱碼頭處的HI總為1.22，超過(guò)了USEPA推薦的可接受范圍，其余作業(yè)點(diǎn)的非致癌風(fēng)險(xiǎn)值HI總＜1，在可接受的范圍內(nèi).

生活垃圾；運(yùn)輸；惡臭；污染特征；健康風(fēng)險(xiǎn)

對(duì)于大中型城市，生活垃圾的收運(yùn)距離較長(zhǎng).從垃圾產(chǎn)生，到收集和運(yùn)輸至垃圾小型壓縮式收集站或垃圾中轉(zhuǎn)站，并最終運(yùn)送至生活垃圾處理終端前往往需要1～3d的時(shí)間.我國(guó)城市生活垃圾含水率和易降解組分含量普遍高［1］；而且，高溫季節(jié)較長(zhǎng)，在收集運(yùn)輸過(guò)程中，垃圾中的易降解組分會(huì)自發(fā)降解衍生大量惡臭物質(zhì)并釋放.生活垃圾收集運(yùn)輸設(shè)施基本位于中心城區(qū)，運(yùn)輸路線遍及城市.因此，生活垃圾在收運(yùn)階段釋放的惡臭氣體是城市惡臭污染的重要產(chǎn)生源［2-3］.

惡臭氣體除造成感覺(jué)污染外，對(duì)人體呼吸、內(nèi)分泌、神經(jīng)系統(tǒng)也有較大危害，并可能伴隨致癌風(fēng)險(xiǎn)［4-7］.Aatamila等［8］發(fā)現(xiàn)，廢物處理中心產(chǎn)生的惡臭氣體對(duì)附近區(qū)域居民的健康癥狀造成較大影響，如呼吸急促、眼睛不適、聲音嘶啞、發(fā)燒以及肌肉疼痛等，增加疾病發(fā)生的危險(xiǎn)性.Gao等［9］在垃圾中轉(zhuǎn)站共檢出了20種惡臭物質(zhì)，苯、甲苯、二氯甲烷等排放比例較高的物質(zhì)中，l，3-丁二烯和苯的致癌風(fēng)險(xiǎn)范圍在10-6到10-4之間.Li等［10］研究了城市垃圾中轉(zhuǎn)站的14種揮發(fā)性有機(jī)物，發(fā)現(xiàn)垃圾壓縮時(shí)釋放量比不壓縮時(shí)增加，乙酸乙酯是優(yōu)勢(shì)化合物，濃度在306μg/m3，其次是芳香烴，濃度為204μg/m3，中轉(zhuǎn)站的個(gè)體非致癌風(fēng)險(xiǎn)已超過(guò)了可接受水平，癌癥風(fēng)險(xiǎn)也達(dá)到了致癌閾值.生活垃圾收集運(yùn)輸中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的惡臭污染對(duì)城市環(huán)境和公共衛(wèi)生質(zhì)量的危害顯著.但已有研究多側(cè)重于垃圾收運(yùn)某一環(huán)節(jié)的惡臭評(píng)估，少有分析收運(yùn)全過(guò)程惡臭特征與評(píng)價(jià)健康風(fēng)險(xiǎn).本研究針對(duì)生活垃圾收運(yùn)全過(guò)程各環(huán)節(jié)的惡臭污染物釋放特征進(jìn)行分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，以確定收運(yùn)環(huán)節(jié)的優(yōu)先惡臭污染物，并指導(dǎo)其污染控制.

1 材料與方法

1.1 研究場(chǎng)地描述和采樣布點(diǎn)

收集系統(tǒng)、壓縮轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)和處置系統(tǒng)構(gòu)成了上海市城市生活垃圾物流體系，涉及的設(shè)施有分散的垃圾收集箱房、小型壓縮式收集站、大型壓縮式中轉(zhuǎn)站、垃圾裝卸碼頭、堆肥廠、焚燒廠和填埋場(chǎng)等（圖1）.若以收集系統(tǒng)和壓縮轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)為研究對(duì)象，則包括：

圖1 上海市城市生活垃圾收運(yùn)及處理處置Fig.1 Flow chart on the collection， transportation and treatment of MSW in Shanghai

（i）垃圾箱房： 選取某居民小區(qū)的垃圾箱房和某集貿(mào)市場(chǎng)的垃圾箱房作為研究對(duì)象.其垃圾收集方式均為自投，清運(yùn)頻率均為1次/d，日產(chǎn)垃圾量均相對(duì)較小，約為0.30～1.2t/d，保潔頻率為1～2次/d.

（ii）小型壓縮轉(zhuǎn)運(yùn)站： 選取某社區(qū)2個(gè)小型壓縮轉(zhuǎn)運(yùn)站作為研究對(duì)象，小壓站面積為15～20m2，各配置1臺(tái)水平壓縮臥式垃圾壓縮機(jī)，額定裝載垃圾量為4000kg.清運(yùn)頻率均為2次/d，垃圾收運(yùn)量約為8t/d.

（iii）大型陸-陸壓縮轉(zhuǎn)運(yùn)站： 選擇分別采用水平壓縮工藝和垂直壓縮工藝的2個(gè)大型垃圾壓縮中轉(zhuǎn)站.采用水平壓縮工藝的大型中轉(zhuǎn)站占地面積為16360m2，日均壓縮量550t，日均轉(zhuǎn)運(yùn)量650噸.分為上下2層，上層為垃圾運(yùn)輸車卸載區(qū)，下層為垃圾中轉(zhuǎn)車裝載區(qū)，上層卸載區(qū)設(shè)除臭劑噴淋；采用垂直壓縮工藝的大型中轉(zhuǎn)站占地面積為36850m2，日均壓縮量1200t，日均轉(zhuǎn)運(yùn)量1500t.中轉(zhuǎn)站同樣分為上下2層，上層為垃圾運(yùn)輸車卸載區(qū)，下層為垃圾中轉(zhuǎn)車裝載區(qū)，上層卸載區(qū)亦設(shè)有除臭劑噴淋.

（iv）水-陸轉(zhuǎn)運(yùn)站： 上海中心城區(qū)在填埋場(chǎng)集中處理的生活垃圾采用水路轉(zhuǎn)運(yùn)體系運(yùn)至該填埋場(chǎng)的水陸轉(zhuǎn)運(yùn)碼頭，垃圾在市區(qū)通過(guò)中轉(zhuǎn)站壓縮后由集裝箱運(yùn)至該碼頭，集裝箱卸船后直接運(yùn)至該場(chǎng)填埋區(qū)處置.另有部分垃圾未經(jīng)壓縮，由散裝裝船后運(yùn)輸?shù)皆摯a頭，也在碼頭卸船經(jīng)車輛運(yùn)輸至填埋區(qū)處置（圖1）.

1.2 氣體樣品采集

在2011年9月至2012年10月期間采樣，垃圾箱房和中轉(zhuǎn)壓縮站等封閉或半封閉環(huán)境采用抓樣，垃圾箱房緊靠垃圾桶上方，中轉(zhuǎn)壓縮站距離操作點(diǎn)1m處.采樣的同時(shí)，測(cè)量日期和采樣時(shí)的環(huán)境溫度和風(fēng)速參數(shù).在2011年10月、2012年1月和2012年8月各進(jìn)行了1次采樣，每次每點(diǎn)采集2個(gè)氣體樣品、1個(gè)固體樣品.采樣時(shí)環(huán)境參數(shù)見(jiàn)表1.

表1 采樣布點(diǎn)分布及采樣時(shí)環(huán)境參數(shù)Table 1 Meteorological parameters of the sampling sites

1.3 固體樣品采集分析

采集氣相樣品的同時(shí)，采集垃圾固體樣品.垃圾箱房從垃圾桶中取樣，小壓站從進(jìn)料口中取樣，壓縮中轉(zhuǎn)站和集裝箱碼頭從集裝箱內(nèi)取樣，散裝碼頭取運(yùn)輸車內(nèi)樣品.用四分法縮分樣品，縮分2次后制成5kg左右的固體樣品，將其置于采樣袋中密封帶回實(shí)驗(yàn)室分析用.樣品于70℃、48h烘干測(cè)試含水率.樣品放入碾缽中擠壓出水，水相經(jīng)10000r/min離心10min后，取上清液過(guò)0.45μm濾膜，測(cè)定浸出液的pH值、COD、NH3-N和揮發(fā)性有機(jī)酸，分析方法參見(jiàn)文獻(xiàn)［11］.

1.4 氣體樣品預(yù)處理和測(cè)試分析

氣袋類的樣品采集10min，吸附管和衍生管2～3h，每點(diǎn)采集2個(gè)平行樣品.氣袋樣品采集步驟如下：將Tedlar采氣袋放在樂(lè)扣的盒子里，盒子可以模擬真空系統(tǒng).抽真空泵和盒子連接，Tedlar采氣袋通過(guò)一根直徑5mm的特氟龍管和外界大氣相通，打開(kāi)泵氣體就會(huì)采集進(jìn)氣袋中.共測(cè)試了包括NH3在內(nèi)的七類化合物.不同類型的惡臭氣體采用不同的采樣、預(yù)處理和分析方法.定性方法為固體微萃取采樣預(yù)濃縮（SPME）配合色譜/質(zhì)譜檢測(cè)器（GC-MS）.定量方法，由檢定管分析方法分析NH3；液氮低溫條件下濃縮聯(lián)合氣相色譜/脈沖火焰光度檢測(cè)器（GC/PFPD）分析含硫化合物（RSCs）；液氮低溫條件下濃縮聯(lián)合氣相色譜/氫火焰離子化檢測(cè)器（GC/FID）分析醇類化合物、萜烯類化合物、芳香烴類化合物；2，4-二硝基苯肼衍生管富集（DNPH）聯(lián)合高效液相色譜法（HPLC）分離檢測(cè)醛酮類化合物；固體吸附劑吸附液相萃取氣相色譜/氫火焰離子化檢測(cè)器（GC/FID）分析揮發(fā)性有機(jī)酸（VFAs）.具體分析步驟和參數(shù)見(jiàn)文獻(xiàn)［12］.

1.5 惡臭氣體濃度與嗅閾值轉(zhuǎn)換方法

每一種惡臭氣體嗅閾值差異很大［13］.高濃度的惡臭氣體并不總是對(duì)應(yīng)著強(qiáng)烈的氣味.依據(jù)惡臭氣體的濃度（Ci）和嗅閾值（OTi），可以采用公式（1）和（2），估算出每種氣體以及混合氣體的理論臭氣強(qiáng)度Cod，i和Cod（無(wú)量綱）［14］.在缺乏嗅覺(jué)測(cè)量?jī)x器時(shí)，該方法可以用來(lái)初步評(píng)估惡臭化合物造成的感官和嗅覺(jué)影響.

1.6 致癌和非致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

根據(jù)US EPA的綜合危險(xiǎn)度信息庫(kù)（IRIS）系統(tǒng)對(duì)惡臭污染物致癌毒性效應(yīng)進(jìn)行分類， 根據(jù)環(huán)境毒物非致癌物的吸入?yún)⒖紕┝浚≧fC）和致癌物的致癌斜率因子（SF），評(píng)估其致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)［15］.

致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估［公式（3）和（4）］：用終生致癌風(fēng)險(xiǎn)LCR （Life cancer risk）作為衡量指標(biāo).

式中：SF為污染物致癌斜率因子， kg·d/mg； CDIca為致癌污染物暴露量，mg/（kg·d）；Ci為空氣中第i個(gè)污染物的濃度，mg/m3；IR為成人呼吸速率，取0.66m3/h；ET為每日暴露時(shí)間，取8h；EF為暴露持續(xù)頻率，取250d/a；ED為暴露持續(xù)時(shí)間，取25a；BW為人體質(zhì)量，取65kg；AT為平均壽命，年（致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估取70a，非致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估取25a）.參數(shù)的選擇參考以往的研究報(bào)道［16-20］.混合源的致癌風(fēng)險(xiǎn)值為各種污染物危害指數(shù)之和，暫不考慮各物質(zhì)之間的協(xié)同和拮抗效應(yīng).

非致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，用危害指數(shù)HI為衡量指標(biāo)（無(wú)量綱），見(jiàn)公式（5）.

式中：RfC為污染物的非致癌參考劑量， mg/（kg·d）；CDInc取值同式（4）.混合源的非致癌風(fēng)險(xiǎn)值為各種污染物危害指數(shù)之和，暫不考慮各物質(zhì)之間的協(xié)同和拮抗效應(yīng).

1.7 Monte Carlo模擬與靈敏度分析

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估存在諸多不確定性，包括化合物濃度的不確定性和模型參數(shù)的不確定性.為了定量考察不確定性，進(jìn)行10000次Monte-Carlo模擬，并且對(duì)化合物濃度和模型參數(shù)的不確定性進(jìn)行靈敏度分析.Monte-Carlo模擬及靈敏度分析均使用Crystal Ball軟件完成［21］.

2 結(jié)果與討論

2.1 收運(yùn)過(guò)程中生活垃圾性質(zhì)變化

圖2 生活垃圾和瀝濾液性質(zhì)Fig.2 Characteristics of the MSW and leachate samples

由圖2可以看出，集裝箱方式運(yùn)輸?shù)睦竭_(dá)填埋場(chǎng)水陸轉(zhuǎn)運(yùn)碼頭的集裝箱裝卸點(diǎn)（A11）后性質(zhì)發(fā)生較大變化，含水率比收集狀態(tài)上升約20%，瀝濾液pH值低至4.4，COD濃度達(dá)44765mg/L，其中，VFAs總濃度為5048mg/L，均遠(yuǎn)低或高于其它采樣點(diǎn)，這與垃圾從產(chǎn)生后已經(jīng)過(guò)2～3d的水陸運(yùn)輸導(dǎo)致微生物對(duì)垃圾較充分的水解酸化有關(guān).而散裝方式運(yùn)輸?shù)睦\(yùn)達(dá)水陸轉(zhuǎn)運(yùn)碼頭的散裝垃圾裝卸點(diǎn)（A10）后，垃圾瀝濾液中COD和VFAs濃度則明顯低于集裝箱運(yùn)輸方式，顯示散裝運(yùn)輸更有利的通風(fēng)條件抑制了水解產(chǎn)物的積累.同樣，垃圾成分對(duì)瀝濾液組成也有影響.垃圾箱房（A1）主要為居民生活垃圾，其瀝濾液中有機(jī)物濃度明顯低于集貿(mào)市場(chǎng)垃圾箱房（A2）.垂直壓縮工藝的某垃圾中轉(zhuǎn)站集貿(mào)市場(chǎng)廚余垃圾卸料區(qū)（A8）的瀝濾液VFAs濃度也高于同站的混合收集生活垃圾卸料區(qū)（A7）.而垃圾收運(yùn)各環(huán)節(jié)的瀝濾液NH3-N濃度則變化幅度較?。?04～315mg/L），由此顯示生活垃圾在收運(yùn)過(guò)程中的降解特征主要為水解酸化.

2.2 各類惡臭化合物濃度分布及優(yōu)勢(shì)物質(zhì)

表2 各采樣點(diǎn)氣體樣品中檢出的各種惡臭化合物濃度（μg/m3）Table 2 Concentrations of the odorous compounds in the gaseous samples （μg/m3）

由表2可以看出，醛酮類化合物中的乙醛、丁醛、丁烯醛為優(yōu)勢(shì)化合物，VFAs中以乙酸、丙酸、異戊酸為主，醇類化合物以乙醇、丁醇為主，芳香烴類化合物以苯乙烯、甲苯、二甲苯為主，硫化物中則以硫化氫、二硫化碳為主，萜烯類化合物以D-檸檬烯、3-蒈烯為主.

2.3 收運(yùn)過(guò)程中惡臭污染物總濃度和組成

通過(guò)對(duì)每類化合物的濃度平均值進(jìn)行累加，得到收運(yùn)過(guò)程各環(huán)節(jié)惡臭污染物的總濃度和組成，見(jiàn)圖3.與瀝濾液的污染物變化規(guī)律相似，垃圾收運(yùn)各環(huán)節(jié)惡臭污染物的總濃度亦自前端至后端逐漸提高，其中，垃圾碼頭與其它收運(yùn)環(huán)節(jié)相比有數(shù)量級(jí)上的差異.集裝箱碼頭的惡臭污染物總濃度達(dá)7440μg/m3，為總濃度最低的小壓站的30倍.而2個(gè)小壓站的總濃度（298， 207μg/m3）與居民生活垃圾收集箱房惡臭污染物的總濃度（278μg/m3）相當(dāng)；但是，集貿(mào)市場(chǎng)垃圾收集箱房總濃度（407μg/m3）明顯高于居民區(qū)垃圾箱房，某垃圾中轉(zhuǎn)站廚余垃圾卸料壓縮區(qū)（A8）的惡臭污染物濃度也明顯高于混合收集垃圾卸料壓縮區(qū)（A7）.另一方面，大型中轉(zhuǎn)站上層卸料壓縮區(qū)的惡臭污染物濃度均高于下層中轉(zhuǎn)區(qū)的濃度，但沒(méi)有數(shù)量級(jí)的差別.

圖3 生活垃圾收運(yùn)過(guò)程惡臭污染物的濃度和組成Fig.3 Concentrations and composition of the odorous compounds sampled at the collection and transportation of MSW

各取樣點(diǎn)氨濃度均小于檢測(cè)限200μg/m3.自垃圾收運(yùn)前端至后端，醇類化合物的增加最具規(guī)律性，在收運(yùn)鏈前端的垃圾箱房，其濃度為75～125μg/m3；到大型中轉(zhuǎn)站則增至121～452μg/m3；收運(yùn)鏈末端垃圾碼頭的醇類化合物濃度分別為1002μg/m3（A10）和6647μg/m3（A11），較收運(yùn)鏈前端上升了1到2個(gè)數(shù)量級(jí).

VFAs和芳香烴的濃度變化則有突變性.VFAs在集裝箱碼頭（A11）處的濃度最高，為131μg/m3，而其余取樣點(diǎn)濃度范圍為1～31μg/m3，與集裝箱碼頭差異明顯.這與集裝箱密閉環(huán)節(jié)帶來(lái)的較高水平水解有關(guān).

芳香烴濃度在散裝碼頭（A10）最高，達(dá)711μg/m3，遠(yuǎn)高于其它各取樣點(diǎn).原因應(yīng)在于，散裝垃圾在碼頭卸載時(shí)強(qiáng)烈的攪拌和擾動(dòng)，加快了芳香烴類化合物的揮發(fā)速率［22］.

2.4 不同收運(yùn)環(huán)節(jié)的主要致臭物質(zhì)

通過(guò)對(duì)每種化合物的平均濃度和嗅閾值的換算，可以得到生活垃圾收運(yùn)各環(huán)節(jié)取樣點(diǎn)的理論惡臭濃度Cod.由圖4可以看出，在收運(yùn)環(huán)節(jié)的前端，如垃圾箱房和壓縮站、中轉(zhuǎn)站，主要的致臭化合物類別為硫化物和醛酮類化合物.到收運(yùn)環(huán)節(jié)的末端，如在散裝碼頭和集裝箱碼頭，主要的致臭化合物類別則為硫化物和揮發(fā)性有機(jī)酸.通過(guò)比較各點(diǎn)惡臭濃度可以看出，垃圾箱房和小壓站的惡臭濃度比大型中轉(zhuǎn)站要高.其中居民垃圾箱房（A1）Cod為154，集貿(mào)市場(chǎng)垃圾箱房（A2）Cod為310，2個(gè)小壓站的Cod分別為190（A3）和110（A4）.大型中轉(zhuǎn)站的理論惡臭濃度Cod有所下降，范圍為55到138，雖然這些點(diǎn)聚集的垃圾量較垃圾箱房和小壓站要大得多，但惡臭的強(qiáng)度卻有所減輕.推斷是由于大型壓縮中轉(zhuǎn)站采取了惡臭控制措施，例如噴霧除臭的運(yùn)用.另外，大型中轉(zhuǎn)站操作管理比較到位，有專人及時(shí)清掃和保潔，限制了惡臭釋放.在收運(yùn)環(huán)節(jié)的末端，散裝碼頭和集裝箱碼頭的理論惡臭濃度明顯高于前端，Cod分別為481和539.

在收運(yùn)中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)前端的垃圾箱房、小壓站等處，主要的致臭化合物為正丁醛、二甲基三硫醚、二甲基二硫醚、甲硫醇和硫化氫.大型中轉(zhuǎn)站的主要致臭化合物與前端相似，VFA貢獻(xiàn)有所增加.散裝碼頭（A10）的致臭化合物主要為硫化物，其中硫化氫和甲硫醇的比例共計(jì)86.2%，其次為揮發(fā)性有機(jī)酸，丁酸和異戊酸共計(jì)5.2%.集裝箱碼頭致臭化合物主要為揮發(fā)性有機(jī)酸，丁酸、戊酸和異戊酸是主要貢獻(xiàn)物質(zhì)，合計(jì)貢獻(xiàn)了總理論惡臭濃度的74.5%.

圖4 生活垃圾收運(yùn)過(guò)程中Cod濃度及組成Fig.4 Theoretical odor concentrations and composition of the odorous compounds sampled at the collection and transportation points of MSW

2.5 不同收運(yùn)環(huán)節(jié)的惡臭暴露下的致癌和非致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

表3給出了本研究的12種惡臭化合物的致癌程度分級(jí)，并給出了每種惡臭化合物的SF和RfC值，用于評(píng)估致癌和非致癌風(fēng)險(xiǎn).由于壓縮站、轉(zhuǎn)運(yùn)站和垃圾碼頭有工人長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行操作，因此重點(diǎn)評(píng)估這些點(diǎn)工人的暴露健康風(fēng)險(xiǎn).苯、乙醛、甲醛和苯乙烯有明確報(bào)道的致癌斜率因子，對(duì)這4種物質(zhì)采用公式（3）進(jìn)行致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).致癌物也會(huì)產(chǎn)生非致癌風(fēng)險(xiǎn)，采用公式（5）計(jì)算全部12種物質(zhì)的非致癌風(fēng)險(xiǎn).美國(guó)EPA關(guān)于終生致癌風(fēng)險(xiǎn)以及非致癌風(fēng)險(xiǎn)都規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)的限值.對(duì)于終生致癌風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)其數(shù)值小于10-6時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)在可以接受的范圍內(nèi)；當(dāng)致癌風(fēng)險(xiǎn)介于10-6到10-4之間，表示存在潛在的風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)終生致癌風(fēng)險(xiǎn)大于10-4時(shí)，表示有較大的潛在風(fēng)險(xiǎn).對(duì)于非致癌風(fēng)險(xiǎn)，HI總＞1時(shí)，表示會(huì)對(duì)人體造成非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)；而當(dāng)HI總＜1時(shí)，則不會(huì)對(duì)人體造成傷害［23］.

圖5表示了生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng)所職業(yè)暴露人員的致癌風(fēng)險(xiǎn)值.從圖5可以看出，對(duì)于終生致癌風(fēng)險(xiǎn)而言，所選9個(gè)采樣點(diǎn)的總致癌風(fēng)險(xiǎn)均超過(guò)了10-6的可以接受范圍，表明存在潛在的致癌風(fēng)險(xiǎn)；通過(guò)對(duì)比總致癌風(fēng)險(xiǎn)值，垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)碼頭＞大型中轉(zhuǎn)站＞小型壓縮式收集中轉(zhuǎn)站，其中散裝碼頭處（A10）的致癌風(fēng)險(xiǎn)值最高，為2.64×10-5， 其次為集裝箱碼頭處（A11）的致癌風(fēng)險(xiǎn)值最高，為1.94×10-5，比前端風(fēng)險(xiǎn)值大1個(gè)數(shù)量級(jí).生活垃圾散裝的收運(yùn)方式對(duì)操作人員會(huì)造成較大的潛在致癌風(fēng)險(xiǎn).從圖5中也可以看出，4種致癌污染物質(zhì)在致癌風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成中的比例大小.生活垃圾散裝碼頭的主要致癌物質(zhì)為乙醛和苯，其余各點(diǎn)的主要致癌物質(zhì)分別為乙醛和甲醛.

表3 致臭化合物的毒理學(xué)特性Table 3 Toxicology of the odorous compounds

圖5 以8h暴露計(jì)算的終生致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)Fig.5 Estimated lifetime cancer risks based on 8-h exposure in various locations

圖6表示生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng)所職業(yè)暴露人員的非致癌風(fēng)險(xiǎn)值.對(duì)于非致癌風(fēng)險(xiǎn)而言，散裝碼頭處（A10）的HI總=3.01，表明生活垃圾的散裝收運(yùn)方式將對(duì)操作人員造成一定的非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)；集裝箱碼頭處（A11）的HI總=1.22，其余所有作業(yè)點(diǎn)的HI總＜1，在可接受的范圍內(nèi).可見(jiàn)，生活垃圾散裝碼頭的職業(yè)暴露將造成裝卸工人的非致癌健康風(fēng)險(xiǎn).從圖6中還可以看出，12種惡臭污染物質(zhì)在非致癌風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成中的比例大小，需要控制的2種主要非致癌風(fēng)險(xiǎn)化合物為丙烯醛和硫化氫.

2.6 不確定性與靈敏度分析

圖7 散裝碼頭致癌風(fēng)險(xiǎn)主要參數(shù)靈敏度比較Fig.7 Sensitivity of the parameters of cancer risks in the bulk transfer station

由于散裝碼頭的致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)最高，因此僅對(duì)該處的數(shù)據(jù)用蒙特卡洛方法模擬，進(jìn)行不確定性與靈敏度分析.參數(shù)的變化范圍：成人呼吸速率IR為（0.66±0.07） m3/h；每日暴露時(shí)間ET為（8±1） h；暴露持續(xù)頻率EF為（250±50） d/a；暴露持續(xù)時(shí)間ED為（25±5） a；人體質(zhì)量BW為（65±20） kg；平均壽命AT為（70±10） a或（25±5） a［28］.

表4 散裝碼頭致癌風(fēng)險(xiǎn)概率分布結(jié)果Table 4 Monte-Carlo simulation for probabilistic distributions of cancer risks in the bulk transfer station

圖8 散裝碼頭非致癌風(fēng)險(xiǎn)概率分布及主要參數(shù)靈敏度比較Fig.8 Probability distributions of non-cancer risks and sensitivity of the parameters in the bulk transfer station

散裝碼頭的致癌風(fēng)險(xiǎn)的概率風(fēng)險(xiǎn)分布和主要參數(shù)靈敏度比較見(jiàn)圖7和表4.對(duì)于單一化合物的致癌風(fēng)險(xiǎn)，苯為（16.1±34.9）×10-6a-1，苯乙烯為（0.95±0.75）×10-6a-1，乙醛為（13.5±15.6）×10-6a-1，3種物質(zhì)加和的致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為（30.3±38.3）× 10-6a-1.參數(shù)靈敏度分析結(jié)果表示，化合物濃度的不確定度對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值的影響最大，為66%～76%，其次是體重，體重越輕，致癌風(fēng)險(xiǎn)越大；對(duì)加和風(fēng)險(xiǎn)值而言，散裝碼頭處苯的不確定度對(duì)加和風(fēng)險(xiǎn)值的影響最大，為84.3%，其次為苯乙烯為15.6%.

非致癌風(fēng)險(xiǎn)的概率風(fēng)險(xiǎn)分布和主要參數(shù)靈敏度比較見(jiàn)圖8和表5.圖8給出了硫化氫、苯和乙醛（其余略） 的風(fēng)險(xiǎn)值以及加和風(fēng)險(xiǎn)值的數(shù)據(jù)分布和敏感參數(shù)圖.非致癌風(fēng)險(xiǎn)加和指數(shù)為（3.01±23.2）.參數(shù)靈敏度分析結(jié)果表示，化合物濃度的不確定度對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值的影響最大，為39%～ 91%，其次是體重，體重越輕，非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)越大.因此，提高化合物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是減少惡臭物質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不確定性的關(guān)鍵；對(duì)加和風(fēng)險(xiǎn)值而言，散裝碼頭處硫化氫的不確定度對(duì)加和非致癌風(fēng)險(xiǎn)值的影響最大，其次為乙醛.

表5 散裝碼頭非致癌風(fēng)險(xiǎn)Monte-Carlo模擬結(jié)果Table 5 Monte-Carlo simulation for probabilistic distributions of non-cancer risks in the bulk transfer station

3 結(jié)論

3.1 自生活垃圾收運(yùn)環(huán)節(jié)前端至后端，惡臭污染物濃度逐步上升，末端的垃圾碼頭的污染物濃度比前端的垃圾廂房和小壓站高1～2個(gè)數(shù)量級(jí).不同惡臭污染物類別中，醇類化合物隨著收運(yùn)環(huán)節(jié)的延伸而穩(wěn)定上升，揮發(fā)性有機(jī)酸和芳香烴化合物則呈階躍增加，分別在集裝箱碼頭和散裝碼頭處達(dá)到峰值（分別為131， 711μg/m3）.

3.2 生活垃圾收運(yùn)環(huán)節(jié)前端（垃圾箱房、小型壓縮站和中轉(zhuǎn)站），主要的致臭化合物類別為硫化物和醛酮類化合物.收運(yùn)環(huán)節(jié)末端，主要的致臭化合物為硫化物和揮發(fā)性有機(jī)酸.大型壓縮中轉(zhuǎn)站的理論惡臭濃度Cod低于垃圾箱房和小型壓縮站.在收運(yùn)環(huán)節(jié)的末端，散裝碼頭和集裝箱碼頭的理論惡臭濃度Cod明顯高于前端濃度.散裝碼頭的主要致臭化合物為硫化氫和甲硫醇，Cod共計(jì)86.2%；集裝箱碼頭的主要致臭化合物為丁酸、戊酸和異戊酸，Cod共計(jì)74.5%.

3.3 通過(guò)對(duì)致臭化合物的致癌和非致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，發(fā)現(xiàn)各收運(yùn)環(huán)節(jié)惡臭化合物的潛在風(fēng)險(xiǎn)值均超出可接受的范圍10-6.散裝碼頭處的致癌和非致癌風(fēng)險(xiǎn)值最高，致癌風(fēng)險(xiǎn)值LCR總為2.64×10-5，生活垃圾的散裝收運(yùn)方式對(duì)操作人員會(huì)造成較大的潛在致癌風(fēng)險(xiǎn)；散裝碼頭處的非致癌風(fēng)險(xiǎn)值HI總為3.01，集裝箱碼頭處的HI總為1.22，其余所有點(diǎn)的非致癌風(fēng)險(xiǎn)值HI總＜1，在可接受的范圍內(nèi).化合物濃度的不確定度對(duì)風(fēng)險(xiǎn)值的影響最大，提高化合物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是減少惡臭物質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不確定性的關(guān)鍵.

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Health risk assessment of exposure to odorous pollutants emitted from the transportation process of MSW.

FANG Jing-jing1，3， ZHANG Hua1，2， Lü Fan1，2， SHAO Li-ming1，2， HE Pin-jing1，2*（1.Institute of Waste Treatment and Reclamation， Tongji University， Shanghai 200092， China；2.Navy Medical Research Institute， Shanghai 200433， China；3.Centre for the Technology Research and Training on Household Waste in Small Towns and Rural Area， Ministry of Housing and Urban-Rural Development， Shanghai 200092， China）. China Environmental Science， 2015，35（3）：906～916

Seven categories of odorous pollutants released from the collection and transportation process of municipal solid waste （MSW）， including ammonia， sulfur compounds， terpenes， aromatics， alcohols， volatile fatty acids （VFAs） and carbonyls，were quantified through different analytical methods. Based on the field data， the compounds mainly causing malodour were assessed and identified. The cancer and non-cancer risk of odor exposure in the circumstance were corrsesponingly estimated by the health risk model. The uncertainties of risk value were estimated by Monte Carlo simulation.The concentration of odorous pollutants in the transfer station was one order of magnitude higher than that in the dust bin， which was closedly associated with the degradation of MSW. The concentration of alcohols increased stably with the extension of transportation chain， whereas the concentrations of VFAs and aromatics increased with fluctuation， and peaked in the bulk transfer station and in the container transfer station （131μg/m3， 711μg/m3respectively）. The major odorous compounds at the early stage of transportation were carbonyls， whereas at the end stage were sulfur compounds and VFAs.The adults' total cancer risk from odor pollution in the bulk transfer station was 2.64×10-5， whereas the total non-cancer risk was 3.01in the bulk transfer sstation and 1.22in the container transfer station， which was closed to or exceeded the maximum acceptable risk levels recommended by US EPA. The risk values in the other transportation points were within the acceptable range.

municipal solid waste （MSW）；transportation process；odor；pollution characteristics；health risk assessment

X705

A

1000-6923（2015）03-0906-11

方晶晶（1978-），女，湖北枝江人，助理研究員，博士，主要從事職業(yè)衛(wèi)生防護(hù)、非金屬材料毒性評(píng)估、有害氣體檢測(cè)與控制技術(shù)研究.發(fā)表論文30余篇.

2014-06-06

國(guó)家“973”項(xiàng)目（2012CB719801）；“十二五”村鎮(zhèn)建設(shè)領(lǐng)域科技計(jì)劃課題（2014BAL02B04-3）；上海市“科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃”技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目（14DZ0501500）；同濟(jì)大學(xué)污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題（NO.PCRRF14005）

* 責(zé)任作者， 教授， solidwaste@#edu.cn