垃圾焚烧厂PBDEs的排放特征、形成机制及其环境影响

王默雷

广西大学资源环境与材料学院 广西 南宁 530004

多溴联苯醚(PBDEs)作为一类添加型溴代阻燃剂，广泛应用于各种纺织品、电子产品和塑料中，在工业生产和商业领域都有重要应用。虽然《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》已将部分PBDEs列为禁限的新型持久性有机污染物，但商用十溴联苯醚仍在世界范围内被广泛生产和使用。随着溴代阻燃剂(BFRs)在生产与使用中的减少，直接排放的PBDEs迅速减少，垃圾焚烧已成为重要的PBDEs排放源。

本文综述了垃圾焚烧厂烟气、飞灰和炉渣三种介质中PBDEs的排放特征，重点探讨了BFRs在焚烧过程中生成PBDEs的机制，讨论了当前研究中焚烧产生的PBDEs对周边环境及人体健康的影响，展望了未来在垃圾焚烧中PBDEs的环境研究趋势。

1 垃圾焚烧厂PBDEs排放特征

垃圾焚烧厂焚烧过程中PBDEs以烟气、飞灰和炉渣三种形式释放，现阶段关于垃圾焚烧烟气、飞灰和炉渣中PBDEs含量及分布特征的研究很有限。Wang等[2]报道了台湾某含工业废物较多(占城市生活垃圾总量的60%)的城市生活垃圾焚烧厂烟气中PBDEs的浓度为109 ng/Nm3，明显高于含工业废料较少(占城市生活垃圾总量的20%)的城市垃圾焚烧炉(26.1 ng/Nm3)[3]。

垃圾焚烧过程中烟气经活性炭吸附后残余的颗粒等物质在布袋除尘器被捕集，从而产生垃圾焚烧飞灰。PBDEs在飞灰中广泛存在。Wang等[10]在台湾某大型城市生活垃圾焚烧炉袋式除尘器中检测到飞灰样品的总PBDEs含量为4618pg/g。有研究对使用活性炭吸附的城市垃圾焚烧炉中PBDEs含量进行分析，测得炉渣样品中PBDEs平均浓度为12.9ng/g[3]，低于未使用活性炭吸附的垃圾焚烧炉，这表明活性炭可能通过物理吸附作用，减少PBDEs在垃圾焚烧炉中的排放。

2 垃圾焚烧过程中PBDEs的形成机制

2.1 物理过程 探究垃圾焚烧过程中PBDEs的形成机制对于减少PBDEs的生成、完善焚烧工艺、减少对环境的污染具有重要意义。垃圾焚烧过程中PBDEs可以通过含PBDEs产品的挥发、磨损、风化等物理机械过程产生。Lin―Chi Wang等[3]研究指出垃圾焚烧后部分未经破坏的PBDEs会凝结在飞灰上或残留在烟气中，该发现表明焚烧过程中含PBDEs的原始垃圾产品可能通过物理挥发残留在烟气或飞灰中。

2.2 化学转化 有研究发现十溴联苯醚经焚烧后百分含量低于垃圾原料中的百分含量，且十溴联苯醚与八溴、九溴联苯醚的排放因子彼此呈正相关，表明焚烧过程中BDE209发生降解。

除烟气、飞灰和炉渣介质外，目前已有较多学者对垃圾焚烧厂周边环境介质中的PBDEs展开研究，并发现PBDEs可能存在脱溴降解的转化机制。张文睿[25]分析了清远市某电子垃圾拆解地焚烧厂周围表层土壤中的PBDEs污染水平，发现Octa―BDE和Nona―BDE的平均含量分别为356.1ng/g和579.0ng/g，占PBDEs总含量的53%和86%，明显高于除焚烧厂外其他场地周边土壤中的平均含量，这可能与含有Deca―BDE的元器件在焚烧厂中经高温脱溴降解有关。

由于现阶段关于垃圾焚烧过程中PBDEs的形成机制研究较少，未来的研究热点可能会集中在PBDEs溴取代个数和分布特征，以及含BFRs的垃圾原料和焚烧温度在真实焚烧处理过程中生成PBDEs的影响因素方面。

3 垃圾焚烧厂PBDEs排放对周边环境的影响

大气和大气中的颗粒物是造成PBDEs污染的重要载体，而大气环境与人体健康联系紧密，因此研究垃圾焚烧厂排放的PBDEs对周边大气环境的影响十分必要。聂海峰发现在气―粒分配中，PBDEs高溴代同系物主要分布在颗粒相中，低溴代主要分配在气相中，随着溴原子取代个数的增加和离垃圾焚烧厂距离增大，高溴代同系物的迁移能力逐渐减弱，低溴代同系物含量上升，而低溴代PBDEs同系物往往比高溴代同系物具有更高的毒性，因此会加剧对周边大气环境的污染。

聂海峰对北京高安屯垃圾焚烧厂多介质中PBDEs生态风险进行评估，发现垃圾焚烧厂附近及周边土壤、大气中PBDEs对当地居民终身致癌风险较低，但对苋菜中PBDEs评估指出若长期大量食用该蔬菜，可能会对当地居民健康造成潜在危害。

4 结语

综合国内外对垃圾焚烧厂PBDEs排放特征、形成机制和环境影响的研究进展来看，目前焚烧厂PBDEs的来源主要为含BFRs产品的热处理过程，烟气、飞灰和炉渣中排放的PBDEs主要以BDE209为主，除此之外低溴代同系物含量高于高溴代，这可能与垃圾组分和PBDEs形成机制有关。随着部分BFRs被禁用，越来越多含BFRs得产品在使用周期结束后进行焚烧处理，PBDEs的环境和健康风险将会增加。可以预见，加强垃圾焚烧厂不同介质中PBDEs的排放特征和形成机制研究将成为PBDEs环境研究待解决的重点，将进一步为PBDEs环境行为研究和污染控制提供理论基础与技术支撑。