本文關(guān)鍵詞：我國生活垃圾焚燒飛灰毒性行為及其資源化利用過程的風(fēng)險評估，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：生活垃圾焚燒飛灰由于含有重金屬等有毒物質(zhì)被定義為危險廢物,其產(chǎn)生量約為垃圾焚燒量的3%-5%,預(yù)計到2015年底我國生活垃圾焚燒飛灰產(chǎn)量將達(dá)400萬t/y。日益增長的飛灰量與缺乏的飛灰處理處置設(shè)施之間的矛盾,資源化需求激增與缺乏技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范支持的矛盾逐步成為制約飛灰處理處置發(fā)展的兩大問題。在資源化利用過程中,焚燒飛灰中含有的重金屬、二VA英對人體健康和環(huán)境的風(fēng)險評估是我國飛灰管理中亟待解決的重點和難點,但目前國內(nèi)尚缺乏系統(tǒng)的飛灰現(xiàn)狀評估和風(fēng)險評估體系。為完善飛灰污染現(xiàn)狀評估體系并促進(jìn)風(fēng)險評估方法建立,本課題采集我國多個典型城市生活垃圾焚燒飛灰,對飛灰中重金屬和二VA英分布和富集特征進(jìn)行評估,對原灰和水洗灰的毒性與制約毒性的因素進(jìn)行研究,對原灰、水洗灰及穩(wěn)定化飛灰中重金屬穩(wěn)定性進(jìn)行探索,最后構(gòu)建飛灰資源化風(fēng)險評估體系,并基于前述研究結(jié)果,對評估體系中三個概念化場景進(jìn)行風(fēng)險評估實證,對添加飛灰的混合體系中污染物質(zhì)最大允許量和飛灰允許添加量提出建議,以期為我國國家或地方制定飛灰資源化利用管理政策和標(biāo)準(zhǔn)提供數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)支持。主要結(jié)果和結(jié)論如下:針對國內(nèi)缺少對飛灰污染現(xiàn)狀系統(tǒng)分析的情況,采集15家典型城市生活垃圾飛灰,對原灰及分粒徑飛灰中重金屬和二VA英含量進(jìn)行分析。飛灰中重金屬總濃度按ZnPbCuCrNiCdHg不斷遞減。PCDD/Fs和dl-PCB毒性當(dāng)量濃度為0.034-2.5 ng-TEQ/g,其主要貢獻(xiàn)者為1,2,3,7,8-Pe CDD和2,3,4,7,8-Pe CDF。飛灰中重金屬(Zn,Pb,Cu和Cd)和二VA英均在細(xì)顆粒(≤10μm)中富集,在后期評估人體經(jīng)呼吸攝入飛灰顆粒的風(fēng)險中應(yīng)考慮富集濃度。采用毒性溶出程序(TCLP)、生物有效性浸提(PBET)方法對飛灰毒性進(jìn)行評估,并對毒性影響因子進(jìn)行探究。飛灰中重金屬浸出毒性與化學(xué)形態(tài)中弱酸提取態(tài)存在顯著相關(guān)性,導(dǎo)致飛灰中總量低的Cd浸出毒性最大。與原灰相比,水洗灰中Zn與Cr濃度出現(xiàn)了增大的趨勢,但重金屬浸出毒性降低,尤其Pb浸出濃度由原灰的1.1-76.3 mg/L降低至0.8-5.12 mg/L,水洗效果突出�；诨瘜W(xué)形態(tài)的RAC指數(shù)法表明構(gòu)成飛灰高風(fēng)險的元素主要為Cd和Pb,水洗后灰中高風(fēng)險和極高風(fēng)險樣品數(shù)量顯著減少。飛灰中重金屬在生物體中的生物有效性非常低,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于重金屬每日允許攝入量(TDI),有效性最大的Cu比TDI小兩個數(shù)量級,在經(jīng)口攝入飛灰風(fēng)險評估中需選用生物有效性值進(jìn)行校正。重金屬的長期穩(wěn)定性是飛灰資源化利用中最受關(guān)注的焦點,本文采用淋濾柱實驗(CLT)、多次重復(fù)浸出實驗(MEP)以及模擬酸雨和碳酸化交替實驗對重金屬浸出行為進(jìn)行研究。在長期模擬酸雨淋濾下,只有穩(wěn)定化后的水洗灰中Pb的浸出達(dá)到GB/T 14848-93的Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn),其余試樣均超標(biāo),Zn和Cd均達(dá)標(biāo)。重金屬累積浸出值按CLTTCLPMEP遞增,對比發(fā)現(xiàn),反應(yīng)終點的p H值對浸出量的影響較大。在風(fēng)險評估中,如果用MEP浸出值來估算土壤風(fēng)險將會更加保守。交替實驗發(fā)現(xiàn)水洗和穩(wěn)定化均控制了Pb的浸出,但形態(tài)不是預(yù)處理后飛灰中重金屬浸出毒性的決定因素。目前國內(nèi)尚無針對飛灰資源化過程而制定的風(fēng)險評估導(dǎo)則、方法等,本文以飛灰資源化主要方向為道路使用構(gòu)建風(fēng)險評估模型,基于上述飛灰研究結(jié)果,對飛灰自然堆存、應(yīng)用于道路材料施工過程和應(yīng)用于道路材料使用過程三個概念化場景進(jìn)行風(fēng)險實證。自然堆存狀態(tài)中在操作現(xiàn)場和飛灰揚(yáng)塵最大落地點處由呼吸攝入PM10引起的致癌風(fēng)險(Risk)和非致癌風(fēng)險(HQ)均超標(biāo),Risk分別為4.96E-04,9.17E-04,超過概率值1.0E-04,PM2.5的貢獻(xiàn)率為27%,HQ分別為2.92和1.97,超過閾值1,PM2.5的貢獻(xiàn)率為20%。PM10攝入對距離800m處居民僅致癌總風(fēng)險值超標(biāo)為1.23E-06,超過居民區(qū)致癌風(fēng)險概率值1.0E-06。道路鋪設(shè)過程操作工人攝入關(guān)注污染物質(zhì)HQ達(dá)3.95,PM2.5貢獻(xiàn)率為4%,Risk達(dá)6.57E-04,PM2.5的貢獻(xiàn)率為5%。該場景中呼吸攝入依然為主要暴露途徑,占致癌總風(fēng)險的96%,占非致癌總風(fēng)險的62%。在前述兩個場景中,引起致癌風(fēng)險的主要物質(zhì)為Cr,引起非致癌風(fēng)險的主要物質(zhì)為Cd,其次為Pb。道路使用評估發(fā)現(xiàn),添加5%或2%預(yù)處理飛灰進(jìn)瀝青混凝土與添加10%或20%水洗灰進(jìn)水泥混凝土中,Pb、Zn和Cd中只有Zn一直滿足保護(hù)土壤和地下水的標(biāo)準(zhǔn)。分析發(fā)現(xiàn)飛灰添加入瀝青/水泥混凝土作路面材料時,如果重金屬浸出能滿足保護(hù)地下水安全的也能滿足保障土壤的安全,因此基于保護(hù)地下水推薦瀝青混凝土中Zn、Pb和Cd的最大允許量分別為216,1.16和1.13 mg/kg,水泥混凝土中Zn、Pb和Cd的最大允許量分別為158,0.85和0.82 mg/kg。飛灰作為摻合料做道路基層材料時,當(dāng)原灰添加30%時,Pb在評估點濃度達(dá)到0.042 mg/L,高于飲用水標(biāo)準(zhǔn)0.01 mg/L,當(dāng)水洗灰添加30%時,Pb的濃度仍然超標(biāo),但較原灰減少了0.014 mg/L。
【關(guān)鍵詞】：生活垃圾焚燒飛灰 重金屬 二VA英 毒性特征 長期穩(wěn)定性 風(fēng)險評估
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X799.3;X825
【目錄】：

• 摘要6-9
• ABSTRACT9-21
• 第一章 緒論21-44
• 1.1 生活垃圾焚燒飛灰資源化的緊迫性21-23
• 1.2 生活垃圾焚燒飛灰資源化利用方向23-24
• 1.3 生活垃圾焚燒飛灰資源化過程需要關(guān)注的風(fēng)險問題24-30
• 1.3.1 飛灰顆粒細(xì)小容易散逸的風(fēng)險24-25
• 1.3.2 飛灰中富含重金屬的風(fēng)險25-28
• 1.3.3 飛灰含有二VA英的風(fēng)險28-30
• 1.4 生活垃圾焚燒飛灰資源化風(fēng)險管理的方法學(xué)與相關(guān)領(lǐng)域研究進(jìn)展30-40
• 1.4.1 構(gòu)建飛灰資源化過程風(fēng)險評估模型30-33
• 1.4.2 建立飛灰資源化過程中顆粒散逸風(fēng)險評估模型33-34
• 1.4.3 建立基于飛灰浸出行為研究的環(huán)境風(fēng)險評估體系34-37
• 1.4.4 評估飛灰中重金屬的生物毒性37-39
• 1.4.5 生活垃圾焚燒飛灰資源化過程風(fēng)險管理需要重點解決的問題39-40
• 1.5 研究目的和內(nèi)容40-44
• 1.5.1 研究目的40
• 1.5.2 研究內(nèi)容40-42
• 1.5.3 創(chuàng)新點42
• 1.5.4 研究技術(shù)路線42-44
• 第二章 實驗材料、研究內(nèi)容和分析方法44-56
• 2.1 實驗材料44-48
• 2.1.1 樣品采集與準(zhǔn)備44-47
• 2.1.2 實驗試劑47
• 2.1.3 實驗儀器47-48
• 2.2 實驗內(nèi)容48-54
• 2.2.1 總量分析48-49
• 2.2.2 腐蝕性測試49
• 2.2.3 毒性浸出試驗（TCLP）49-50
• 2.2.4 化學(xué)形態(tài)分析50-51
• 2.2.5 生物有效性浸提（PBET）51
• 2.2.6 淋濾柱試驗(CLT)51-53
• 2.2.7 多次重復(fù)浸提試驗（MEP）53-54
• 2.2.8 酸雨和碳酸化交替作用試驗54
• 2.3 分析測試方法54-55
• 2.3.1 重金屬濃度54-55
• 2.3.2 二VA英濃度55
• 2.3.3 粒徑55
• 2.3.4 礦物組分55
• 2.3.5 pH55
• 2.4 數(shù)據(jù)分析55-56
• 第三章 生活垃圾焚燒飛灰污染物質(zhì)的富集特征56-71
• 3.1 飛灰中重金屬的富集56-58
• 3.1.1 飛灰中重金屬（Hg除外）的濃度水平和分布56-57
• 3.1.2 飛灰中Hg的濃度水平和分布57-58
• 3.2 飛灰中二VA英的富集58-64
• 3.2.1 飛灰中PCDD/Fs和dl-PCBs總濃度和毒性當(dāng)量58-60
• 3.2.2 飛灰中PCDDs和PCDFs同系物濃度分布60-62
• 3.2.3 飛灰中dl-PCBs各單體濃度分布62-63
• 3.2.4 飛灰二VA英中指示單體濃度與毒性當(dāng)量的相關(guān)性63-64
• 3.3 不同粒徑飛灰中重金屬和二VA英的分布64-69
• 3.3.1 飛灰的粒徑分布64-65
• 3.3.2 不同粒徑飛灰的礦物組分65-66
• 3.3.3 不同粒徑飛灰中重金屬的濃度水平和分布66-68
• 3.3.4 不同粒徑飛灰中PCDD/Fs和dl-PCBs總濃度和毒性當(dāng)量68-69
• 3.4 飛灰污染特性評估主要結(jié)論69-71
• 第四章 生活垃圾焚燒飛灰毒性特征71-94
• 4.1 原灰毒性特征71-84
• 4.1.1 原灰中重金屬毒性浸出濃度71-73
• 4.1.2 原灰中重金屬生物有效性73-75
• 4.1.3 原灰中重金屬化學(xué)形態(tài)75-80
• 4.1.4 原灰中重金屬毒性浸出濃度、生物浸出量和化學(xué)形態(tài)三者關(guān)系80-84
• 4.2 水洗灰毒性及其與原灰毒性的比較84-92
• 4.2.1 水洗灰和原灰中重金屬總量比較84-85
• 4.2.2 水洗灰和原灰中重金屬毒性浸出濃度比較85-86
• 4.2.3 水洗灰和原灰中重金屬生物有效性比較86-89
• 4.2.4 水洗灰和原灰中重金屬化學(xué)形態(tài)特征比較89-91
• 4.2.5 水洗解毒預(yù)處理效果評估91-92
• 4.3 飛灰中重金屬毒性評估主要結(jié)論92-94
• 第五章 不同預(yù)處理飛灰中重金屬長期穩(wěn)定性94-120
• 5.1 不同預(yù)處理飛灰中重金屬在長期酸雨淋濾下的穩(wěn)定性94-103
• 5.1.1 不同預(yù)處理飛灰淋濾前重金屬總量分布94-95
• 5.1.2 不同預(yù)處理飛灰在長期酸雨淋濾中pH值的變化95-97
• 5.1.3 不同預(yù)處理飛灰中重金屬在長期酸雨淋濾下的浸出濃度和變化趨勢97-101
• 5.1.4 不同預(yù)處理飛灰中重金屬在長期酸雨淋濾下累積量和變化趨勢101-103
• 5.2 不同預(yù)處理飛灰中重金屬在MEP浸提中的穩(wěn)定性103-107
• 5.2.1 不同預(yù)處理飛灰MEP浸提中pH值的變化103-104
• 5.2.2 不同預(yù)處理飛灰中重金屬在MEP浸提中浸出累積量和變化趨勢104-107
• 5.3 不同預(yù)處理飛灰中重金屬在模擬酸雨和碳酸化交替作用下的穩(wěn)定性107-116
• 5.3.1 不同預(yù)處理飛灰中重金屬在模擬酸雨和碳酸化交替作用下的化學(xué)形態(tài)分布107-111
• 5.3.2 不同預(yù)處理飛灰中重金屬在模擬酸雨和碳酸化交替作用下的浸出毒性111-115
• 5.3.3 不同預(yù)處理飛灰中重金屬化學(xué)形態(tài)與浸出毒性的聯(lián)系115-116
• 5.4 重金屬在不同浸出試驗下的浸出總量比較116-119
• 5.5 不同預(yù)處理飛灰中重金屬在不同浸出試驗中長期穩(wěn)定性評估主要結(jié)論119-120
• 第六章 生活垃圾焚燒飛灰資源化利用過程風(fēng)險評估120-156
• 6.1 構(gòu)建飛灰資源化利用風(fēng)險評估方法學(xué)120-131
• 6.1.1 概念化風(fēng)險評估場景120-124
• 6.1.2 危害識別124-126
• 6.1.3 毒性評估126-127
• 6.1.4 暴露評估127-130
• 6.1.5 風(fēng)險表征130-131
• 6.2 評估飛灰自然堆存下?lián)P塵散逸風(fēng)險131-137
• 6.2.1 自然堆存狀態(tài)飛灰顆粒物擴(kuò)散濃度131-134
• 6.2.2 自然堆存狀態(tài)暴露點飛灰重金屬濃度134-135
• 6.2.3 自然堆存狀態(tài)揚(yáng)塵散逸風(fēng)險評估135-136
• 6.2.4 分析不確定性136-137
• 6.3 評估飛灰應(yīng)用于道路材料施工過程揚(yáng)塵散逸風(fēng)險137-144
• 6.3.1 道路施工中飛灰顆粒物擴(kuò)散濃度138-142
• 6.3.2 道路施工中暴露點飛灰重金屬濃度142-143
• 6.3.3 道路施工過程揚(yáng)塵散逸風(fēng)險評估143-144
• 6.3.4 分析不確定性144
• 6.4 評估飛灰應(yīng)用于道路材料使用過程風(fēng)險144-154
• 6.4.1 飛灰摻入瀝青混凝土作路面鋪設(shè)的風(fēng)險145-149
• 6.4.2 飛灰摻入水泥混凝土作路面鋪設(shè)的風(fēng)險149-151
• 6.4.3 飛灰作為摻合料加入土層作路基的風(fēng)險151-154
• 6.5 生活垃圾焚燒飛灰資源化利用過程風(fēng)險評估主要結(jié)論154-156
• 第七章 結(jié)論與展望156-160
• 7.1 結(jié)論156-159
• 7.2 建議與展望159-160
• 參考文獻(xiàn)160-174
• 致謝174-175
• 就讀博士學(xué)位期間所獲得成果175

  本文關(guān)鍵詞：我國生活垃圾焚燒飛灰毒性行為及其資源化利用過程的風(fēng)險評估，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：312726