垃圾焚烧对周边环境二噁英浓度影响研究进展

高朝侠

(中圣环境科技发展有限公司，陕西 西安 710065)

随着城镇化快速发展和居民生活质量的逐步提高，我国的垃圾产生量以每年8%的增幅持续增长。目前国内垃圾处理主要以卫生填埋为主，但是卫生填埋过程产生的渗滤液危及周边农作物、水源的安全，对环境造成极大的威胁。垃圾焚烧发电技术可以实现垃圾处理减容化、无害化、资源化，弥补城市环境治理短板而成为国家当前鼓励的垃圾处理技术。

生活垃圾焚烧设施的增加，不可避免会产生剧毒的有机化合物二噁英，使之成为制约焚烧发电技术在我国发展的突出瓶颈问题。目前，垃圾焚烧烟气排放二噁英的研究主要集中在二噁英的迁移、生成、转化机理以及二噁英控制技术方法。垃圾焚烧烟气排放对周边环境介质二噁英浓度的影响研究相对较少，本文将着重梳理了垃圾焚烧烟气排放对周边环境介质二噁英浓度影响的研究进展，旨在为我国垃圾焚烧规划及二噁英排放控制提供相关参考。

1 生活垃圾焚烧烟气对周边环境空气二噁英浓度的影响

生活垃圾焚烧是环境中二噁英产生的主要来源之一，大部分垃圾焚烧设施周围环境空气中的二噁英浓度与垃圾焚烧设施排放的烟气浓度呈正比，同时受多种排放源(交通运输、露天焚烧、铁和有色金属生产等)的共同影响[1]。苏青等[2]认为广州市不同功能区二噁英毒性当量浓度呈现背景区<住宅区<商业区<交通枢纽区<郊区<工业区的分布特点。陈卫海[3]通过对农村垃圾焚烧炉废气和周边环境空气采样。废气中二噁英总浓度和总毒性当量为0.919～1.152 ngTEQ/m3和0.071～0.100 ngTEQ/m3，环境空气中二噁英的总浓度和总毒性当量为1.194～2.268 pgTEQ/m3和0.100～0.200 pgTEQ/m3，认为该农村区域范围内环境空气中的二噁英主要来源于该焚烧炉。刘丽君[4]调查垃圾焚烧炉周边环境空气中二噁英质量浓度、毒性当量范围分别为0.329～16.160 pg/m3、0.020～0.443 pg I-TEQ/m3，认为垃圾焚烧是周围环境空气中二噁英的主要来源，但同时也存在其他污染源。颜炳捷[5]监测了垃圾焚烧厂周边6个敏感采样点的192个环境空气中的二噁英浓度水平，发现各点位的最高浓度单体都是 2,3,4,7,8-PeCDF，且贡献率都为40%左右，说明该区域的二噁英浓度主要贡献来自于该垃圾焚烧厂。

还有一些研究认为垃圾焚烧对区域环境空气中的二噁英浓度水平贡献很小。徐梦侠[6]研究发现生活垃圾焚烧厂烟气排放对大气二恶英毒性当量的平均贡献率为2%。杨文武等[7]研究表明焚烧厂周边环境空气、土壤、地下水中二噁英测定值分别为0.236～0.331 pgTEQ/m3、1.94～2.71 ngTEQ/kg、0.17～0.26 pgTEQ/L，企业排放的二噁英对周边环境影响较小。刘劲松等[8]研究发现垃圾焚烧主导风向下游环境空气中二噁英浓度相对其他地区浓度变化不明显。齐丽等[9]研究发现垃圾焚烧近源点位(400 m)浓度水平较高而其他点位(>1000 m)浓度水平与距污染源距离远近没有显著相关性。穆乃花研究发现生活垃圾焚烧厂周围介质中环境空气毒性当量最大点位位于主导风向的上风向，毒性当量最小点出现在厂区[1]。

不同处理能力、不同烟气处理技术以及不同运行时间的垃圾焚烧厂以及研究区域所处地理位置、主要工业、商业类型等不同造成焚烧厂烟气排放对周边环境空气二噁英浓度贡献值的差异。

2 生活垃圾焚烧烟气对周边土壤二噁英浓度的影响

环境空气中的二噁英会在时间的推移下，以干湿沉降的方式转移到地球表面，进而进入到土壤，导致土壤二噁英污染。李英华等[10]研究发现成都地区的垃圾焚烧厂已经成为二噁英及重金属对周边土壤污染的潜在贡献者。徐梦侠等[11]研究发现生活垃圾焚烧厂烟气排放对周边0～250、500～750和1500～3000 m范围内土壤二噁英毒性当量增量的平均贡献率分别为64%、8.5%和1.1%[6]。邓芸芸等采集了上海两个垃圾焚烧厂周围3000 m区域农业土壤样品，发现2,3,7,8-PCDD/Fs含量高峰出现在以焚烧源为中心1000 m左右，且主导风向下游的样品含量明显高于上游。刘劲松等[8]研究发现垃圾焚烧污染源最大落地点和背景采样点土壤样品中二噁英国际毒性当量值分别是0.214～0.241和0.145 pg/g，认为垃圾焚烧源周边环境土壤中的二噁英含量仍处于较低的水平。张漫雯等[12]调查了生活垃圾焚烧厂周围5 km范围内的14个土壤环境敏感点，结果表明厂区土壤(20.81-TEQng/kg)远高于其余研究区域(0.66～7.11-TEQng/kg)。认为该垃圾焚烧厂二噁英含量受交通源影响的可能性更大。

其次土壤中二噁英的累积性环境风险更为明显和突出。刘丽君[13]研究生活垃圾焚烧厂周围表层土壤和深层土壤二噁英毒性当量范围为 1.740～8.280 ng I-TEQ/kg和0.294～0.680 ng I-TEQ/kg，认为二噁英主要沉积在土壤表层，且不易向深层土壤转移，同时投运10年的垃圾焚烧厂周边土壤的二噁英含量明显高于投运3年的垃圾焚烧厂；徐梦侠等[14]连续两年(2006年和2007年)对杭州某生活垃圾焚烧厂周围土壤中二噁英的浓度分布特征进行监测，发现2007 年土壤中二噁英浓度明显升高，毒性当量增加31%。刘红梅[15]跟踪调查了M垃圾焚烧厂2006年、2007年和2010年周边0～7 km范围内土壤中二噁英水平，结果表明2006年至2010年期间，土壤样品中的二噁英浓度与我国垃圾焚烧厂建立之前的背景浓度相当，仍处于世界较低水平。认为生活垃圾焚烧厂周边环境二噁英水平与烟气二噁英排放浓度成正相关。当二噁英含量低于0.01 ng I-TEQ/Nm3时，生活垃圾焚烧厂对周边环境可以忽略，当二噁英浓度高于0.5ng I-TEQ/Nm3时，焚烧厂二噁英排放的最大落地浓度将存在超过环境质量标准的风险。

3 生活垃圾焚烧烟气对周边水环境二噁英浓度的影响

二噁英化学性质稳定，化学和生物降解能力弱，脂溶性较强且难溶于水，因此容易积聚于水体沉积物中；目前，关于垃圾焚烧对周围水环境二噁英浓度影响的研究较为少见。杨文武等[7]监测了某典型垃圾焚烧厂周边环境地下水中二噁英的浓度水平，监测结果表明，3 个样品中二噁英类测定值分别为 0.17 pgTEQ/L、0.19 pgTEQ/L、 0.26 pgTEQ/L，说明企业排放的二噁英类物质对地下水影响较小。江伟等[16]选择重庆北碚区的代表性湖泊和水库，测定水质和底泥中的二噁英浓度，水体中二噁英类物质总的毒性当量为 0.090-0.19 pg WHO-TEQ/L，北碚环境水体中二噁英类物质的浓度低于大多数已经发表的数据。黛湖底泥泥芯中 PCDD/Fs相对含量逐年增加，说明来自燃烧污染源(垃圾焚烧炉，水泥窑等)的二噁英类物质在过去 30年里，对环境的影响正在逐渐增强。

4 生活垃圾焚烧烟气对周边植被二噁英浓度的影响

植物是污染物另一个重要的环境接受体。污染物可通过植被叶片或由受污染的土壤和水透过根部吸收作用进入植物体内。张振全[17]研究了A市生活垃圾焚烧厂周围植物叶片中的二噁英浓度，研究区域植物叶片PCDD/Fs变化范围为6.18～61.0 pgI-TEQ/g高于背景点20.6 pgI-TEQ/g。杨文武等[7]监测某典型生活垃圾焚烧发电厂厂区周边1 km范围内水稻和小麦二噁英浓度水平，结果表明水稻样品和小麦样品二噁英类测定值分别为0.19～0.21 ngTEQ/kg和0.097 ng～0.13TEQ/kg。厂区周边农作物二噁英浓度水平均低于欧盟植物源性饲料中二噁英限量标准(0.75 ngTEQ/kg)。穆乃花[1]对研究区域7个采样点的植物进行二噁英监测研究，得出研究区域植物叶片中的二噁英毒性当量范围为0.785～16.150 ngI-TEQ/kg，处于较高水平，但是植被叶片二噁英含量是否受垃圾焚烧的影响，需要进行更具体的研究。刘红梅[15]认为蔬菜中二噁英主要来源于大气中二噁英气相吸附和干、湿沉降，而土壤中二噁英转移到蔬菜中含量仅约为1.1%。

刘丽君[13]监测了垃圾焚烧厂厂区内及厂区周边代表性植物叶片及枝干，发现研究区域植物中二噁英浓度范围为0.040～12.445 ng I-TEQ/kg，二噁英在植物中的累积性导致当地种植时间较长的荔枝树树叶中二噁英水平明显高于其他植物，同时荔枝树干枯老叶的二噁英毒性明显高于新鲜叶片。

5 生活垃圾焚烧烟气对周边人群的健康危害

二噁英具有低水溶性和高亲脂性，可以通过有食物链中通过脂质发生转移和生物放大和富集，最终进入人体，对人体健康产生潜在的危险风险。目前多数研究采用模型法对焚烧厂周边居民的二噁英暴露量进行估算，认为焚烧厂周边区域人群的PCDD/Fs呼吸暴露剂量的估算结果处于较为安全的水平，其中儿童相对成人受到二噁英污染物质的风险危害更大[1,4,5,7,13]。

除了模型法，人体的体液、血液和组织一般也用于评估污染物的暴露研究。目前该种方法应用在垃圾焚烧炉周边人群暴露研究相对较少，缺乏系统深入的研究。刘丽君等[13]采集监测了B 厂员工和B厂周边居民头发中的二噁英含量，结果表明B 厂员工和B厂周边居民头发中二噁英毒性当量范围分别为0.153～28.60 ng I-TEQ/kg和0.005～7.350 ngI-TEQ/kg，推测职业暴露是B 厂员工头发中PCDD/Fs含量整体偏高的主要原因。刘红梅[15]认为焚烧厂员工头发中二噁英异构体分布与背景浓度分布具有相似之处，同时浓度稍高于背景浓度，不同工种员工无明显差异，说明头发中的二噁英含量可能收到其他暴露路径的影响。

6 结 语

从目前国内的研究现状可以看出，垃圾焚烧设施周围环境介质中的二噁英浓度与垃圾焚烧设施排放的烟气浓度存在很大的关联，但同时也收到交通源、燃烧源等其他因素的协同作用[1,5,11,13,15,17]。国内学者虽然对于焚烧源二噁英污染开展了一些研究工作，但是垃圾焚烧厂周边环境二噁英监测调查尚未建立系统有效的结论。因此仍然有诸多问题有待于深入的研究。

(1)垃圾焚烧源尾气二噁英的排放对焚烧厂周边环境的影响，其贡献水平和焚烧厂垃圾处理能力、烟气处理技术、运行时间及环境管理关系密切，因此应进一步开展不同垃圾处理规模、不同烟气处理措施以及不同运行时间的垃圾焚烧厂周边环境中二噁英的污染调查，探讨垃圾焚烧厂排放二噁英对周围环境介质的长期性影响规律。

(2)环境中二噁英的浓度水平同时受到其他交通源、燃烧源等协同作用，因此需进一步加强垃圾焚烧厂周边环境介质中二噁英的源解析探究，分析环境介质中二噁英的来源并量化其贡献率，为精准防治二噁英做必要的理论基础。

(3)鉴于二噁英同分异构体毒性当量相差较大，加强焚烧源不同异构体的二噁英在环境介质中分布规律和蓄积规律研究，为焚烧厂周边环境修复打下良好的理论基础。

(4)开展焚烧源周围环境介质二噁英相互迁移和转化规律研究，为后期生活垃圾焚烧厂周围居民的健康分析评估提出理论依据。