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1、关于三林北蔡垃圾焚烧厂的论文大型垃圾焚烧厂周边环境汞影响的初步调查汤庆合 1 ,2 ,丁振华 1 ,江家骅 2 ,杨文华 2 ,程金平 1 ,王文华 1 3(11 上海交通大学环境科学与工程学院,上海200240 ; 21 上海市环境科学研究院,上海200233)摘要:对上海浦东生活垃圾焚烧厂运行 2 年来对周边环境的汞影响的初步调查结果显示:垃圾焚烧厂周边环境的土壤背景值偏高 ,平均为12519ng/ g ;运行 1a 后和 2a 后的平均值分别为 13919ng/ g 和 13717ng/ g ,其中处于下风口的偏西面受影响较大;当地种植的大部分蔬菜叶子的汞含量超过国家卫生标准( GB27
2、62294) , 2003 年的大豆和高粱果实中汞含量分别是 2002 年的213 和 217 倍. 垃圾焚烧厂上风口、厂区内和下风口处大气汞浓度分别为511ng/ m3 、510ng/ m3 和 1016ng/ m3 .关键词:垃圾焚烧;汞;分布;影响Environmental Effects of Mercury Around a Large Scale MSW Incineration PlantTAN G Qing2he1 ,2 , DIN G Zhen2hua1 , J IAN G J ia2hua2 , YAN G Wen2hua2 , CHEN G J in2ping ,WAN
3、G Wen2hua1(11School of Environmental Science and Engineering , Shanghai Jiaotong University , Shanghai 200240 ,China ; 21Shanghai Academyof Environmental Science , Shanghai 200233 ,China)Abstract :Samples of soil , vegetables , crops and air collected from Yuqiao Incineration Palnt , Pudong Shanghai
4、 , were analyzed with An AMA2254 liquid/ solid mercury analyzer. It is shown that background levels(BLs ,2001) of mercury in surface soil is a little higher , mercury content in soils one year after operation(2002) and two year (2003) were both higher than BLs. The levels of mercury in vegetables is
5、 higher than Standard levels ( GB 2762294) , the content of mercury in Soya and broomcorn sampled in 2003 was 213 and 217 times than that in 20021 Atmospheric mercury levels were 1011 ,510 and 1016 ng/ m3 in up2site ,site and down2site.Key words :incineration ; mercury ; influence焚烧法处理固体废弃物由于具有显著的减容
6、、减量、灭菌和回收热能等特点,已经成为很多国家处理城市固体垃圾的主要方式之一14 . 随着垃圾焚烧工厂的建成和运行,由此产生的二次污染问题也日益显现出来,这些污染主要包括飞灰污染、烟道气中二英污染以及焚烧过程中产生的重金属污染59 . 由于汞元素的特殊物理化学性质,在垃圾焚烧过程中垃圾中所含的汞超过 90 %随烟气排放到周围大气中,进入大气中的汞一方面参与地区和全球汞的生物地球化学循环,另一方面随降水和大气降尘沉降到地面环境中,进一步参与环境中汞的迁移和循环. 据 USEPA10 估算,1995 年美国废物焚烧汞释放量为 54t ,占所有人为因素释放的 34%.另外大量研究均证实,随着垃圾焚烧
7、处理比重的不断增加, 由此向大气中排放的汞量也越来越多1115 .在我国,垃圾焚烧技术刚刚起步,许多城市正逐渐采取焚烧法处理城市垃圾. 目前除上海、杭州、深圳、北京、珠海等城市已开展垃圾焚烧外,厦门等城市也开始筹建垃圾焚烧电站. 据国外的经验,垃圾焚烧比例的增加可能会向周围环境的汞排放量增加,由此对大气汞的贡献也会提高,对于这一环境问题应当引起足够的重视和预计.111 垃圾焚烧厂概况浦东生活垃圾焚烧厂位于浦东新区北蔡镇御桥工业小区内,占地面积 82 165m2 ,总投资 6198 ?09元,日焚烧处置生活垃圾 1 000t ,年处置生活垃圾 3165 ?05t ,是我国第一座现代化的千吨级生活
8、垃圾焚烧处理工厂. 从 2001 年底试运行,2002 年 7 月 1 日正式运行. 本研究通过对焚烧厂周边环境样品(水、土壤、植物、农作物和动物) 的采集和分析,研究了该厂运行 2 年来对周边环境介质中汞的年度记录和分布特征及其生态危害等环境行为.112 镀金石英砂吸附管的制备石英砂经玛瑙研钵研细,筛选其中 6080 目细粒,先浸泡在 10 %稀硝酸中 24h ,然后先后用自来水和双蒸水冲洗至中性,烘干. 将一定量的纯金溶于王水(石英烧杯中) ,然后在 140 左右,电热板上加热至倒入的石英砂恰能浸没. 继续加热至微干,然后转移到石英坩埚中,放入马弗炉中 500 下继续加热约 30min ,
9、即得镀金石英细砂. 制备好的金砂中金的含量约为 20 %. 石英管管长大约 3cm ,内径 016cm ,其中装有约 0185g 镀金石英砂,金砂填充层长约 115cm ,两端用石英棉塞紧.113 样品的采集、处理和分析11311 样品采集土壤样品:以场部为中心,在其四周不同距离处采集表层土壤 ,如图 1 所示. 每次分别在 8 个点采集 3 个平行样,3 年共计 71 个土壤样品. 分别在垃圾焚烧厂在运行前(2001 年 10 月) 、运行 1 年后(2002 年11 月) 和运行 2 年后(2003 年 12 月) 3 个时间点取样,分析.图 1 浦东御桥垃圾焚烧厂采样分布点示意图Fig.
10、 1 The sampling points in Pudong Incineration Plant植物样品:分别于 2002 年 11 月和 2003 年 11 月 2 个年份,采集了当地农田所种植蔬菜,如小青菜、银丝菜等,以调查这些蔬菜中汞浓度是否符合国家相关安全标准以及 2 个不同年份的变化比较.气体样品:以 CD21 型大气采样器为采样动力,采用镀金石英砂吸附管来吸收富集大气中的气态汞. 分别在焚烧厂的上风口 500m 处、下风口 500m 处以及厂区内每处均采集 2 个大气样品. 采样时间为 2003 年 11 月. 采样流速为 015L/ min ,采样时间为 30min. 采集
11、结束后,将石英管放入塑料试管内,密封保存至实验室,立即分析.11312 样品处理土壤样品:将采集的土壤样品放置室内自然风干,研磨后过 100 目尼龙筛,然后装入样品袋中,待分析.植物样品:先用自来水冲洗掉附在植物样品表面上的土和其他物质 ,然后蒸馏水冲洗 3 遍,放置室内待水自然蒸发完后,剪刀裁取不同组织,并立即测定鲜重时的总汞浓度.11313 样品分析所有样品的汞浓度分析均由 AMA 254 固/ 液自动汞分析仪 (Milestone , Italy) 完成. 该仪器绝对检 01ng ,即当进样中汞绝对含量高于 0101ng 时均能被准确检出.土壤/ 植物样品: 用分析天平精确称取 011m
12、g 左右的 11312 中处理好的样品,AMA 254 分析测定汞浓度. 当测试样品为 011mg 时, 仪器检出限为 011ng/ g.大气样品:采样后的镀金石英砂吸附管用 AMA254 高级汞分析仪直接测定汞吸附量,根据采样流速和采样时间来计算所采气体中汞的浓度. 当采样体积为1050L 时,仪器检出限为 012110ng/ m3 .2 结果和讨论211 垃圾焚烧对周边土壤中汞含量的影响21111 土壤背景值调查浦东御桥垃圾焚烧厂周边地区土壤汞含量的背景值列于表 1.表 1 浦东垃圾发电厂周围表层土壤样品特征及汞含量/ ng.g - 1Table 1 Background levels o
13、f mercury in soils around of WSI/ ng.g - 1样号采样位置特征总汞S1 垃圾发电厂内表层土表土 8313S2 垃圾发电厂外西 200m 草地表层表土 12210S3 垃圾发电厂西北 300m 表土 10111S4 垃圾发电厂西南 300m 菜地表土 10812S5 垃圾发电厂东南 350m 农宅旁表土 13311S6 垃圾发电厂东 300m(大棚内) 表土 16013S7 垃圾发电厂东 300m 菜地表土 12315S8 垃圾发电厂东 500m 大寨河桥边菜地表土 17611土壤样品中总汞含量为 83130176110ng/ g ,平均值为 125195n
14、g/ g. 垃圾焚烧场周边为农田,周边没有工业污染源. 土壤结果高于北京地区土壤 81ng/ g 及南京地区土壤 120ng/ g 的平均数据16 ,这应与上海市的工业发展历史较长有关. 燃煤释放的汞在区域内沉降,可使近郊的土壤中有汞的积累; 同时过去农民在对农田进行施肥时,有使用农家肥和河肥的传统17 ,其中农家肥中含有一定量的煤灰与柴灰,经过燃烧产生的煤灰和柴灰也可能造成汞高度富集,使土壤汞含量增高;河肥主要成分就是河里的底泥,而底泥是河流及大气沉降中汞的贮存库之一 ,也具有较高的汞含量. 两者的共同作用结果可能是造成上海地区土壤中汞的背景值处于较高水平的原因.21112 焚烧场运行 2
15、年来对周边表层土壤影响图 2 为垃圾焚烧厂自 2001 年 2 年来周边土壤汞浓度的变化情况. 点 S1 位于垃圾焚烧厂内,2002 年和2003 年的数据差别不大. 总体来说,3 年的数据没有显著性差异,说明该处土壤并没有受到明显的汞影响. S2 位于垃圾焚烧厂西 200m ,从结果来看,color=#DC143C3 年的结果呈逐年递增趋势/color;S3 位于垃圾焚烧厂西北 300m 处,该处 2002 年土壤汞浓度较背景值有所上升,但和 2003 年数据基本没有差异,总体上也呈增长趋势. S4 位于垃圾焚烧厂西南 300m 处,2002 年的土壤汞浓度较背景值提高 116 倍左右, 2
16、003 年的监测结果又有所下降,但仍高于 2001 年的背景值. S5 位于垃圾焚烧厂东南 350m 处 ,垃圾焚烧厂运行 1a 后的数据较背景值稍有下降,但 2003 年又有明显上升. S6、S7、S8 分别处于焚烧厂东 200m 蔬菜大棚内外和东 300m 处,大棚内土壤汞浓度在垃圾焚烧厂运行前后并没有明显变化,而 S7 和 S8 处的土壤汞浓度随时间稍有升高趋势,但并不十分明显.垃圾在焚烧过程中,垃圾中大部分的汞由烟气释放到大气中,而大气汞的迁移和沉降等行为受气象因素影响很大,风向为其中最重要的因素之一. 由于上海多为偏东风,因此可以预计处于下风口的地方受垃圾焚烧影响较大,上述研究结果则基本符合这一推测.212 当地产农作物中汞浓度调查垃圾焚烧厂周围多为农田,其上主要种植一些蔬菜和粮食作物. 在垃圾焚烧场运行 1a 和 2a 后,分别采集了银丝菜、小青菜等一些蔬菜样品和黄豆和高粱 2 种粮食作物样品,研究了这些农作物中的汞浓度,并对两年的
