生活垃圾焚燒發(fā)電廠二惡英對人體健康的風險評價

朱杰,司丹丹,張欽珂,羅娟

(1.東北電力設(shè)計院環(huán)境工程分公司,吉林長春 130021; 2.中國市政工程東北設(shè)計研究院,吉林長春 130021)

生活垃圾焚燒發(fā)電廠二惡英對人體健康的風險評價

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)計院環(huán)境工程分公司,吉林長春 130021; 2.中國市政工程東北設(shè)計研究院,吉林長春 130021)

介紹了生活垃圾焚燒過程中二惡英的產(chǎn)生機理、對人體的危害及控制措施,以某生活垃圾焚燒發(fā)電廠環(huán)境影響評價為例,提出了二惡英對人體健康風險評價方法,同類項目環(huán)境影響評價提供借鑒。

垃圾焚燒;發(fā)電廠;二惡英;風險評價

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(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)有的垃圾填埋場庫容有限。如何妥善處理生活垃圾,使其變廢為寶,既保護環(huán)境又能節(jié)約資源,引起了社會的極大關(guān)注。作為實現(xiàn)垃圾無害化、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對垃圾處理難題的普遍選擇。然而,垃圾焚燒可能帶來的二惡英污染危害,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,也成為社會公眾和有關(guān)部門高度關(guān)心的問題。為此,國家環(huán)保部、發(fā)改委等部門于2008-09-04聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于進一步加強生物質(zhì)發(fā)電項目環(huán)境影響評價管理工作的通知》(環(huán)發(fā)〔2008〕82號,以下簡稱通知),對垃圾焚燒發(fā)電廠環(huán)評工作進一步提出要求,特別指出須考慮二惡英對人群健康的風險評價。

1 二惡英產(chǎn)生機理及控制措施

1.1 產(chǎn)生機理

根據(jù)《生活垃圾焚燒污染控制標準》中的定義,二惡英是多氯代二苯并—對—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稱結(jié)構(gòu),故化學穩(wěn)定性非常好,常溫、常壓下為固體,熔點較高,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]。

生活垃圾焚燒過程中二惡英的生成機理比較復雜,主要形成于垃圾燃燒及煙氣冷卻兩個階段:由于城市生活垃圾中常有含氯有機物,該類物質(zhì)會在煙氣中所含CuCl2、FeCl3催化條件下,與O2、HCl反應生成二惡英。在850℃以上、爐膛高溫區(qū)域停留時間不小于2 s時,約99.9%的二惡英會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,會繼續(xù)在煙氣中所含CuCl2、FeCl3催化條件下,重新與HCl反應生成二惡英。

1.2 控制措施

從二惡英的生成機理可以看出,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)停留時間等,故對二惡英的控制主要從以下幾個方面入手:

(1)控制爐膛溫度不低于850℃,煙氣在爐膛高溫區(qū)域的停留時間不小于2 s,O2濃度不少于6%,并合理控制助燃空氣的風量、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程中處于300～500℃溫度區(qū)間的時間,以防二惡英重新合成;

(3)通過在脫污塔內(nèi)噴入活性碳,利用其對帶苯環(huán)的有機大分子物質(zhì)具有選擇性吸附的特性,進一步吸附二惡英。

2 風險評價實例

某生活垃圾焚燒發(fā)電廠2×12MW機組,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標后由煙囪排放。

2.1 風險分析

該垃圾焚燒電廠設(shè)計時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到《通知》要求的歐盟環(huán)保標準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,可能存在非正常排放問題。依據(jù)該廠的生產(chǎn)工藝及同類項目的運行經(jīng)驗可知,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)不能正常運轉(zhuǎn);焚燒爐啟、停;其他生產(chǎn)控制不利,如生活垃圾熱值過低,焚燒爐不能正常運行,且未采取有效的助燃措施等。

2.2 二惡英對人體健康風險評價計算

2.2.1 評價標準

世界衛(wèi)生組織(WHO)對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“二惡英事故及風險評價標準參照人體每日可耐受攝入量4pg/kg執(zhí)行,經(jīng)呼吸進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)呼吸進入人體的二惡英允許攝入量為0.4pg/kg。

2.2.2 計算方法

根據(jù)《環(huán)境影響評價技術(shù)導則人體健康》(征求意見稿)的規(guī)定,個人終身日平均暴露劑量率D,按照下式計算:

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 計算過程

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)境影響濃度預測結(jié)果,計算最大濃度下人群暴露劑量率,計算過程如下:

(1)參考其他同類工程資料,非正常排放時,二惡英排放濃度取1.2 ng/m3,據(jù)此預測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 評價結(jié)果

與《通知》要求的0.4pg/kg標準相比,垃圾電廠事故狀態(tài)時,在最不利氣象條件下、最大落地點處的每日人體最大可能攝入量很小,遠低于國家環(huán)保部推薦的標準值以及世界衛(wèi)生組織規(guī)定的限值。實際上,大氣環(huán)境本身含有微量的二惡英,一般人體通過呼吸途徑暴露的二惡英量估計為經(jīng)消化道攝入二惡英量的1%左右,食物才是人體內(nèi)二惡英的主要來源。據(jù)WHO報道,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)生的二惡英對周圍地區(qū)的環(huán)境空氣質(zhì)量影響有限,對人體健康不構(gòu)成危害影響。

3 結(jié)語

通過上述分析可知,該生活垃圾焚燒發(fā)電廠二惡英對人體健康的風險評價結(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期累積效應。受技術(shù)條件所限,目前尚不能通過在線監(jiān)測系統(tǒng)對垃圾焚燒電廠所排放煙氣中的二惡英含量進行實時監(jiān)測,建議全社會積極行動起來,切實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)及工程實例[M].北京:化學工業(yè)出版社, 2003.

[2]陳彤,嚴建華,李曉東,等.煙氣中二惡英的光降解實驗研究[J].中國電機工程學報,2008,(20):13-17.

[3]李薇,張聚興,葛大陸.生活垃圾焚燒發(fā)電項目對大氣環(huán)境的影響及對策分析[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].長沙鐵道學院學報(社會科學版),2010,(1):53-54.

[5]耿靜,呂永龍,賀桂珍,等.費用—效果法評價二惡英控制對策的國外研究及其啟示[J].中國人口·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)境影響評價及設(shè)計工作。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