垃圾焚烧厂周围环境空气中二噁英浓度分布及其健康风险评估*

孙 杰 李华娟 周苗苗 唐金顺 陈发荣 陈志海,# 聂继华 李 敏

(1.江苏力维检测科技有限公司，江苏 无锡 214000；2.国家海洋局第一海洋研究所，山东 青岛 266061；3.苏州大学医学部公共卫生学院，江苏 苏州 215000；4.邢台学院化学工程与生物技术学院，河北 邢台 054001)

垃圾焚烧厂周围环境空气中二噁英浓度分布及其健康风险评估*

孙 杰1李华娟1周苗苗1唐金顺1陈发荣2陈志海1,3#聂继华3李 敏4

(1.江苏力维检测科技有限公司，江苏 无锡214000；2.国家海洋局第一海洋研究所，山东 青岛266061；3.苏州大学医学部公共卫生学院，江苏 苏州215000；4.邢台学院化学工程与生物技术学院，河北 邢台054001)

2015年11月至2016年1月在浙江嘉兴、江西南昌和江苏淮安的3个垃圾焚烧厂(MSWI)周围进行了环境空气中二噁英(PCDD/Fs)的浓度测定，并对其组成特征进行了分析，同时采用VLIER-HUMAAN模型评估其对人体的健康风险。结果表明，浙江嘉兴的MSWI周围环境空气中PCDD/Fs质量浓度为1.876～6.032pg/m3，江西南昌为1.365～4.745pg/m3，江苏淮安为1.526～1.777pg/m3。1,2,3,4,6,7,8-七氯代二苯并二噁英(1,2,3,4,6,7,8-HpCDD)、八氯代二苯并二噁英(OCDD)、1,2,3,4,6,7,8-七氯代二苯并呋喃(1,2,3,4,6,7,8-HpCDF)和八氯代二苯并呋喃(OCDF)是3个MSWI周围环境空气中主要的PCDD/Fs单体。健康风险评估结果表明，在3个MSWI周围的居民均处于较为安全的状态，但儿童的PCDD/Fs呼吸日暴露量约是成人的11倍。

垃圾焚烧厂 二噁英VLIER-HUMAAN模型 健康风险评估

多氯代二苯并二噁英(PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(PCDFs)统称为二噁英(PCDD/Fs)，具有致畸、致癌和致突变的作用[1]，能够在环境中长期留存，能够通过空气吸入、皮肤接触和摄食等途径进入人体[2]。研究表明，垃圾焚烧厂(MSWI)是PCDD/Fs排放的最主要途径之一[3]。据统计，2007—2013年，我国的MSWI增加了100家，垃圾处理能力增加了3 000万t[4]。

自首次发现MSWI周围环境空气中存在PCDD/Fs后[5]1000，关于MSWI周围环境空气中PCDD/Fs的研究越来越多[6]。研究表明，MSWI周围环境空气中PCDD/Fs含量与MSWI的飞灰、烟气中PCDD/Fs含量密切相关[5]1002。我国对PCDD/Fs污染的研究起步相对较晚。目前，大多数研究是关于MSWI周围环境空气中PCDD/Fs的源解析[7]。虽然也有不同季节、不同风向以及不同温度对PCDD/Fs含量分布影响的报道，但相对较少[8]。研究地点大多集中在东莞[9]、广州[10]、上海[11]等大城市，对小城市MSWI周围环境空气中的PCDD/Fs缺乏关注。本研究分析了江苏淮安、浙江嘉兴和江西南昌的MSWI周围环境空气中PCDD/Fs浓度，并采用VLIER-HUMAAN模型分析周围居民经呼吸途径受到的健康风险。

1 实验部分

1.1样品采集

分别在浙江嘉兴、江苏淮安和江西南昌选择了3个日处理能力(600～700t/d)相近的MSWI。参照《环境空气和废气 二噁英类的测定 同位素稀释高分辨气相色谱—高分辨质谱法》(HJ77.2—2008)，采用同心圆布点法进行样品采集。其中，浙江嘉兴某MSWI周围采集了两个采样点，A1距污染源约为2.0km，A2距污染源约为1.0km ；江西南昌某MSWI周围采集了6个采样点，B1距污染源约为1.5km，B2距污染源约为1.7km，B3距污染源约为2.6km，B4距污染源约为1.0km，B5距污染源约为1.5km，B6距污染源约为0.8km；江苏淮安某MSWI周围采集了4个采样点，C1、C2、C3和C4距污染源均约为1.0km。

根据有关季节性PCDD/Fs含量的研究，冬季空气中PCDD/Fs含量最高[12]，因此在2015年冬季(2015年11月至2016年1月)进行了样品采集。为了保证数据的可靠性，所有采样点均连续采集7d，采样器为意大利 Tecora 公司的ECHO HIVOL型大流量空气采样器，用聚氨酯泡沫(PUF)收集空气中的PCDD/Fs。采样前，将采样内标EPA23SSS添加到PUF上，每个样品连续采集48h，每24h更换1次石英滤膜，采样流速为300L/min，采集完成后的 PUF 和石英滤膜均密封保存于低温冰箱中。

1.2样品分析

根据美国环境保护署(USEPA)《同位素稀释高分辨气相色谱—高分辨质谱(HRGC/HRMS)测定4～8氯二噁英》(Method1613)、《水、土壤、沉积物、生物固体和组织中的氯代联苯类化合物的HRGC/HRMS测定法》(Method1668)及环境保护部标准HJ77.2—2008，在样品提取前加入13C标记的提取内标EPA23ISS，加速溶剂萃取仪中用甲苯作为提取液提取，浓缩至1mL左右，经复合层析柱净化，加入进样内标EPA23RSS。采用Agilent6890N/Waters Autospec Premier高分辨气相色谱—高分辨质谱分析二噁英。色谱条件：He为载气，载气流速为1.0mL/min；色谱柱为DB-5MS (60m×0.25mm×0.25μm)，初始温度140℃，保持2min，然后以8℃/min升至220℃，再以14℃/min升至260℃，最后以4℃/min升至310℃，保持4min；进样量为1μL，不分流进样，进样口温度为280℃。质谱条件:质量校准标准物质为全氟煤油(PFK)；电离方式为电子电离(EI)，电离能为35eV；离子源温度为250℃；选择性离子扫描(SIM)。共分析了2,3,7,8-四氯代二苯并二噁英(2,3,7,8-TCDD)、1,2,3,7,8-五氯代二苯并二噁英(1,2,3,7,8-PeCDD)、1,2,3,4,7,8-六氯代二苯并二噁英(1,2,3,4,7,8-HxCDD)、1,2,3,6,7,8-六氯代二苯并二噁英(1,2,3,6,7,8-HxCDD)、1,2,3,7,8,9-六氯代二苯并二噁英(1,2,3,7,8,9-HxCDD)、1,2,3,4,6,7,8-七氯代二苯并二噁英(1,2,3,4,6,7,8-HpCDD)、八氯代二苯并二噁英(OCDD)、2,3,7,8-四氯代二苯并呋喃(2,3,7,8-TCDF)、1,2,3,7,8-五氯代二苯并呋喃(1,2,3,7,8-PeCDF)、2,3,4,7,8-五氯代二苯并呋喃(2,3,4,7,8-PeCDF)、1,2,3,4,7,8-六氯代二苯并呋喃(1,2,3,4,7,8-HxCDF)、1,2,3,6,7,8-六氯代二苯并呋喃(1,2,3,6,7,8-HxCDF)、1,2,3,7,8,9-六氯代二苯并呋喃(1,2,3,7,8,9-HxCDF)、2,3,4,6,7,8-六氯代二苯并呋喃(2,3,4,6,7,8-HxCDF)、1,2,3,4,6,7,8-七氯代二苯并呋喃(1,2,3,4,6,7,8-HpCDF)、1,2,3,4,7,8,9-七氯代二苯并呋喃(1,2,3,4,7,8,9-HpCDF)、八氯代二苯并呋喃(OCDF)共17种二噁英单体。

采样空白和实验室空白的检出结果均低于方法检出限；17种单体的7d精密度均小于10%；提取内标EPA23ISS回收率为77%～139%；采样内标EPA23SSS回收率为61%～119%；方法检出限为0.0047～0.0690pg/m3：均符合Method1613、Method1668和HJ77.2—2008的要求。在数据处理过程中，浓度低于检出限的均以检出限计。

1.3健康风险评估

为了评估MSWI周围居民通过空气吸入PCDD/Fs而受到的健康风险，通过VLIER-HUMAAN模型(见式(1))计算PCDD/Fs呼吸日暴露量[13]。

IP=Vr×C×AF/W

(1)

式中：IP为PCDD/Fs呼吸日暴露量，以国际毒性当量因子I-TEQ计，pg I-TEQ/(kg·d)；Vr为呼吸吸入PCDD/Fs的速率，m3/d，成人取0.25m3/d，儿童取0.51m3/d；C为空气中PCDD/Fs的毒性当量浓度，pg I-TEQ/m3；AF为空气吸入因子，成人取0.343，儿童取0.462；W为体重，成人取60.6kg，儿童取15.0kg。根据世界卫生组织(WHO)的PCDD/Fs日最大暴露量4.0pg I-TEQ/(kg·d)进行评估，PCDD/Fs的呼吸日暴露量应为PCDD/Fs日最大暴露量的1%～5%。

2 结果与讨论

2.1PCDD/Fs总量分析

3个MSWI周围环境空气中PCDD/Fs的浓度分布如图1所示。浙江嘉兴两个采样点A1、A2的PCDD/Fs平均质量浓度分别为1.876、6.032pg/m3；江西南昌6个采样点B1、B2、B3、B4、B5、B6的PCDD/Fs平均质量浓度分别为1.841、1.984、1.541、4.745、1.563、1.365pg/m3；江苏淮安4个采样点C1、C2、C3、C4的PCDD/Fs平均质量浓度分别为1.669、1.526、1.535、1.777pg/m3。B6是6个采样点中距离MSWI最近的，约为0.8km，但是其PCDD/Fs浓度最低，通常称为“灯下黑”现象。A2和B4的PCDD/Fs平均浓度相对较高，这是因为两者离相应的MSWI距离均为1.0km，超过了“灯下黑”区域，但又比较近。江苏淮安的4个采样点距离MSWI均约为1.0km，但是其PCDD/Fs浓度均明显低于A2和B4，这可能与城市本身的空气质量、气象条件有关。换算成国际毒性当量浓度，所有样品的PCDD/Fs国际毒性当量浓度为0.0726～0.1760pg I-TEQ/m3。

图1 3个MSWI周围环境空气中PCDD/Fs质量浓度分布Fig.1 Mass concentration distribution of PCDD/Fs in ambient air around MSWI

2.2 PCDD/Fs单体分析

浙江嘉兴、江西南昌和江苏淮安的17种PCDD/Fs单体浓度分布分别如图2、图3、图4所示。同一MSWI周围不同距离和不同方向上的PCDD/Fs单体浓度分布明显不同。A1中主要的PCDD/Fs为1,2,3,4,6,7,8-HpCDD、OCDD、1,2,3,4,6,7,8-HpCDF和OCDF，A2中主要的PCDD/Fs为OCDF；B1中主要的PCDD/Fs为1,2,3,4,6,7,8-HpCDD、OCDD和1,2,3,4,6,7,8-HpCDF，B2中主要的PCDD/Fs为OCDD和OCDF，B3中主要的PCDD/Fs为1,2,3,7,8,9-HxCDD、1,2,3,4,6,7,8-HpCDD和OCDD，B4中主要的PCDD/Fs为OCDF，B5中主要的PCDD/Fs为1,2,3,4,6,7,8-HpCDD、OCDD和1,2,3,4,6,7,8-HpCDF，B6中主要的PCDD/Fs为OCDD；C1中主要的PCDD/Fs为1,2,3,4,6,7,8-HpCDD和OCDD，C2中主要的PCDD/Fs为OCDD，C3中主要的PCDD/Fs为OCDD、1,2,3,4,6,7,8-HpCDF和OCDF，C4中主要的PCDD/Fs为1,2,3,4,6,7,8-HpCDD、OCDD。总体而言，1,2,3,4,6,7,8-HpCDD、OCDD、1,2,3,4,6,7,8-HpCDF和OCDF在各采样点中的浓度相对较高。

图2 浙江嘉兴PCDD/Fs单体分布Fig.2 The congeners distribution of PCDD/Fs in Jiaxing of Zhejiang

图3 江西南昌PCDD/Fs单体分布Fig.3 The congeners distribution of PCDD/Fs in Nanchang of Jiangxi

图4 江苏淮安PCDD/Fs单体分布Fig.4 The congeners distribution of PCDD/Fs in Huai’an of Jiangsu

Table 1 Daily exposure dose of PCDD/Fs by respiration in ambient air for people around 3 MSWI 10-3pg I-TEQ/(kg·d)

2.3 健康风险评估

PCDD/Fs本身具有致畸、致癌、致突变性以及难降解性，通过空气可以进入人体并容易在人体中积累。因此，本次研究采用VLIER-HUMAAN模型对成人和儿童吸入的PCDD/Fs进行健康风险评估。由表1可见，3个MSWI周围环境空气中PCDD/Fs对成人的IP为0.000 103～0.000 250 pg I-TEQ/(kg·d)，对儿童的IP为0.001 200～0.002 800 pg I-TEQ/(kg·d)。若以PCDD/Fs的呼吸日暴露量为日最大暴露量的1%为标准进行评估，即0.04 pg I-TEQ/(kg·d)，3个MSWI周围环境空气中PCDD/Fs对成人和儿童均不存在健康风险。但是儿童的IP基本都比成人高1个数量级(约11倍)，说明儿童更容易受危害，属于重点保护对象。

3 结 论

(1) 浙江嘉兴两个采样点A1、A2的PCDD/Fs平均质量浓度分别为1.876、6.032pg/m3；江西南昌6个采样点B1、B2、B3、B4、B5、B6的PCDD/Fs平均质量浓度分别为1.841、1.984、1.541、4.745、1.563、1.365pg/m3；江苏淮安4个采样点C1、C2、C3、C4的PCDD/Fs平均质量浓度分别为1.669、1.526、1.535、1.777pg/m3。

(2) 同一MSWI周围不同距离和不同方向上的PCDD/Fs单体浓度分布明显不同。总体而言，1,2,3,4,6,7,8-HpCDD、OCDD、1,2,3,4,6,7,8-HpCDF和OCDF在3个MSWI周围环境空气中浓度相对较高。

(3)3个MSWI周围环境空气中PCDD/Fs对成人和儿童均不存在健康风险。但是儿童的IP基本都比成人高1个数量级，说明儿童更容易受危害，属于重点保护对象。

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ConcentrationsdistributionofPCDD/Fsanditshealthriskassessmentinambientairaroundmunicipalsolidwasteincinerations

SUNJie1,LIHuajuan1,ZHOUMiaomiao1,TANGJinshun1,CHENFarong2,CHENZhihai1,3,NIEJihua3,LIMin4.

(1.JiangsuLeveiTestingCo.,Ltd.,WuxiJiangsu214000;2.TheFirstInstituteofOceanography,StateOceanicAdministration,QingdaoShandong266061;3.SchoolofPublicHealth,MedicalCollegeofSoochowUniversity,SuzhouJiangsu215000;4.CollegeofChemicalEngineeringandBiotechnology,XingtaiUniversity,XingtaiHebei054001)

The concentrations of PCDD/Fs in ambient air were determined around municipal solid waste incinerations (MSWI) in Jiaxing of Zhejiang,Nanchang of Jiangxi and Huai’an of Jiangsu from November 2015 to January 2016. The characteristics of PCDD/Fs composition was analyzed. Besides,health risks were evaluated for the local residents by using VLIER-HUMAAN model. Results showed that the concentrations of PCDD/Fs were 1.876-6.032 pg/m3in Jiaxing of Zhejiang,1.365-4.745 pg/m3in Nanchang of Jiangxi and 1.526-1.777 pg/m3in Huai’an of Jiangsu,respectively. 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD,OCDD,1,2,3,4,6,7,8-HpCDF and OCDF were main PCDD/Fs congeners around 3 MSWI. The result of health risk assessment indicated that the local residents around 3 MSWI were at safe level,but the daily exposure dose of PCDD/Fs by respiration for children was about 11 times of that for adults.

municipal solid waste incineration； PCDD/Fs； VLIER-HUMAAN model； health risk assessment

孙 杰，男，1989年生，硕士，主要从事挥发性有机物和半挥发性有机物的源解析及风险评估研究。#

。

*国家自然科学基金资助项目(No.81402626、No.81172707、No.81302382)；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(No.2014G13)；无锡市社会化示范科技基金资助项目(No.CSE12N1605)。

10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.03.011

2016-05-31)