生活垃圾焚烧发电厂二恶英对人体健康的风险评价

朱杰,司丹丹,张钦珂,罗娟

(1.东北电力设计院环境工程分公司,吉林长春 130021; 2.中国市政工程东北设计研究院,吉林长春 130021)

生活垃圾焚烧发电厂二恶英对人体健康的风险评价

Human health risk assessment on dioxins from municipal solid waste incineration power plants

朱杰1,司丹丹2,张钦珂1,罗娟1

(1.东北电力设计院环境工程分公司,吉林长春 130021; 2.中国市政工程东北设计研究院,吉林长春 130021)

介绍了生活垃圾焚烧过程中二恶英的产生机理、对人体的危害及控制措施,以某生活垃圾焚烧发电厂环境影响评价为例,提出了二恶英对人体健康风险评价方法,同类项目环境影响评价提供借鉴。

垃圾焚烧;发电厂;二恶英;风险评价

随着我国经济的不断发展和居民生活水平的逐渐提高,城市生活垃圾产生量逐年增加,而很多城市现有的垃圾填埋场库容有限。如何妥善处理生活垃圾,使其变废为宝,既保护环境又能节约资源,引起了社会的极大关注。作为实现垃圾无害化、减量化和资源化最为有效的方法,建设垃圾焚烧发电厂已成为各地政府应对垃圾处理难题的普遍选择。然而,垃圾焚烧可能带来的二恶英污染危害,使得垃圾焚烧发电厂建设经常遭遇周边民众的反对,也成为社会公众和有关部门高度关心的问题。为此,国家环保部、发改委等部门于2008-09-04联合下发《关于进一步加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知》(环发〔2008〕82号,以下简称通知),对垃圾焚烧发电厂环评工作进一步提出要求,特别指出须考虑二恶英对人群健康的风险评价。

1 二恶英产生机理及控制措施

1.1 产生机理

根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》中的定义,二恶英是多氯代二苯并—对—二恶英和多氯代二苯并呋喃的总称。由于二恶英类物质在水平和垂直两方向均为对称结构,故化学稳定性非常好,常温、常压下为固体,熔点较高,难溶于水,易溶于脂肪,可在生物体内积累。高剂量的二恶英暴露可引起皮肤痤疮、头痛、失聪、忧郁、失眠等症[1]。

生活垃圾焚烧过程中二恶英的生成机理比较复杂,主要形成于垃圾燃烧及烟气冷却两个阶段:由于城市生活垃圾中常有含氯有机物,该类物质会在烟气中所含CuCl2、FeCl3催化条件下,与O2、HCl反应生成二恶英。在850℃以上、炉膛高温区域停留时间不小于2 s时,约99.9%的二恶英会分解形成二恶英前体物质;上述前体物质在300～500℃温度区间时,会继续在烟气中所含CuCl2、FeCl3催化条件下,重新与HCl反应生成二恶英。

1.2 控制措施

从二恶英的生成机理可以看出,影响二恶英形成的主要因素有燃料的含氯量、炉膛燃烧温度及烟气在炉膛内停留时间等,故对二恶英的控制主要从以下几个方面入手:

(1)控制炉膛温度不低于850℃,烟气在炉膛高温区域的停留时间不小于2 s,O2浓度不少于6%,并合理控制助燃空气的风量、温度和注入位置,使垃圾在焚烧炉得以充分燃烧;

(2)缩短烟气在处理和排放过程中处于300～500℃温度区间的时间,以防二恶英重新合成;

(3)通过在脱污塔内喷入活性碳,利用其对带苯环的有机大分子物质具有选择性吸附的特性,进一步吸附二恶英。

2 风险评价实例

某生活垃圾焚烧发电厂2×12MW机组,配套设置2×500 t/d炉排炉垃圾焚烧炉+2×49.97 t/h余热锅炉,主要燃料为项目所在地的生活垃圾并掺烧部分秸秆,烟气经半干法烟气处理装置处理达标后由烟囱排放。

2.1 风险分析

该垃圾焚烧电厂设计时采取控制二恶英排放的治理措施,正常情况下污染物能够达到《通知》要求的欧盟环保标准0.1 TEQng/m3,但在垃圾焚烧电厂发生的突发性事件或事故时,可能存在非正常排放问题。依据该厂的生产工艺及同类项目的运行经验可知,二恶英非正常排放可能发生的环节主要是:烟气治理设施(活性炭喷射装置及布袋除尘)不能正常运转;焚烧炉启、停;其他生产控制不利,如生活垃圾热值过低,焚烧炉不能正常运行,且未采取有效的助燃措施等。

2.2 二恶英对人体健康风险评价计算

2.2.1 评价标准

世界卫生组织(WHO)对人体每日允许摄入量TEQ规定限值为1～4pg/kg[2],而根据《通知》中“二恶英事故及风险评价标准参照人体每日可耐受摄入量4pg/kg执行,经呼吸进入人体的允许摄入量按每日可耐受摄入量10%执行”的相关要求,经呼吸进入人体的二恶英允许摄入量为0.4pg/kg。

2.2.2 计算方法

根据《环境影响评价技术导则人体健康》(征求意见稿)的规定,个人终身日平均暴露剂量率D,按照下式计算:

式中:C为二恶英在环境空气中平均浓度,mg/m3; M成人摄入环境介质的日均摄入量,m3/d,一般为10～15m3/d;70为成人平均体重,kg。

2.2.3 计算过程

根据垃圾焚烧电厂在事故状态下的污染物排放浓度及环境影响浓度预测结果,计算最大浓度下人群暴露剂量率,计算过程如下:

(1)参考其他同类工程资料,非正常排放时,二恶英排放浓度取1.2 ng/m3,据此预测二恶英在不利气象条件下的最大落地浓度为0.005pg/m3。

(2)如果一个成年人处在二恶英最大落地浓度处24 h,且最大落地浓度全天保持不变,则其每日呼吸入体内的二恶英最大量为0.0011pg/kg。

2.2.4 评价结果

与《通知》要求的0.4pg/kg标准相比,垃圾电厂事故状态时,在最不利气象条件下、最大落地点处的每日人体最大可能摄入量很小,远低于国家环保部推荐的标准值以及世界卫生组织规定的限值。实际上,大气环境本身含有微量的二恶英,一般人体通过呼吸途径暴露的二恶英量估计为经消化道摄入二恶英量的1%左右,食物才是人体内二恶英的主要来源。据WHO报道,由于二恶英的普遍存在,所有人都有接触的环境且每个身体里都有一定程度的二恶英。人体在正常情况下接触的二恶英,总体上不会影响身体健康[3]。因此,事故状态下垃圾电厂产生的二恶英对周围地区的环境空气质量影响有限,对人体健康不构成危害影响。

3 结语

通过上述分析可知,该生活垃圾焚烧发电厂二恶英对人体健康的风险评价结果为可接受。但是,由于二恶英有很高的潜在毒性,并不能忽视其在人体健康的长期累积效应。受技术条件所限,目前尚不能通过在线监测系统对垃圾焚烧电厂所排放烟气中的二恶英含量进行实时监测,建议全社会积极行动起来,切实做好生活垃圾的分类收集工作,尽可能减少氯和重金属含量高的物质进入垃圾焚烧系统,从源头上控制垃圾焚烧电厂二恶英的产生。

[1]汪玉林.垃圾发电技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社, 2003.

[2]陈彤,严建华,李晓东,等.烟气中二恶英的光降解实验研究[J].中国电机工程学报,2008,(20):13-17.

[3]李薇,张聚兴,葛大陆.生活垃圾焚烧发电项目对大气环境的影响及对策分析[J].华东电力,2010,(1):129-132.

[4]於剑霞,李均涛.垃圾焚烧与二恶英的污染和治理[J].长沙铁道学院学报(社会科学版),2010,(1):53-54.

[5]耿静,吕永龙,贺桂珍,等.费用—效果法评价二恶英控制对策的国外研究及其启示[J].中国人口·资源与环境,2010,(S1):372 -377.

X591

B

1674-8069(2010)05-010-02

2010-05-21;

2010-08-04

朱杰(1982-),男,湖北黄石人,工程师,主要从事火电厂环境影响评价及设计工作。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