固体废物浸出毒性鉴别方法研究

湖南华科检测技术有限公司 张凤杰，王国庆

一、固体废物的概念

固体废物是被国家纳入《固体废物污染环境防治法》名单，或者根据国家相关部门的规定，需要进行危险废物鉴别的废物。这类废物广泛地分布于重金属领域及其他有毒有害废弃物领域[1]。

二、固体废物的浸出毒性鉴别标准

浸出毒性鉴别标准是由国家环保部发布的《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》这一判断标准给出的判断逻辑[2]。按照这一判断标准，固体废弃物按照一定的方法制备浸出液，对浸出液实施浓度梯度测定，按照梯度测定的浓度标准与标准化的废弃物标准值进行比对。如果超出国家规定的浸出液浓度限定范围，则属于固体废物浸出毒性物质[3]。目前在我国的浸出毒性鉴别标准中，主要有有机汞、汞及其化合物、铅、镉、六价铬及其化合物、氰化物、氯化物等毒性元素，监管部门对这些元素均给出了严格的限定范围[4]，超出这一范围则属于浸出毒性显性，不符合国家相关规定。所包含的不同元素的有毒要素，通过缓慢释放的形式，逐渐与固体所接触的环境进行融合，从而使其毒素分散进入到新的机理环境中[5]。

固体废物的毒性浸出过程则是指通过专业的实验方法、技术标准等，在安全保障的情况下，对带有毒性的过滤物进行浸出液溶解。当溶解之后，这些浸出液和有毒元素充分的混合，进入液相一态化过程，从而提取其标准溶液来经过不同的提炼、测定、对比、分析，找出这些毒性的含量及其元素构成，这一过程叫做浸出毒性判定。

由于固体废弃物在潮湿环境中或者是邻水的环境下，均会将自身所携带的毒性元素与周围的土壤、空气、水体等相互接触，从而使得其有毒元素出现扩散。因此，在这一浸出毒性测定过程中，必须用不同的指标评价法来测定每一种不同的固体废弃物的毒性大小，从而构建基于可识别环境下的固体废弃物测定架构。

三、固体废物的浸出毒性鉴别方法实施过程—以电解铝为例

铝产品的生产在我国已经成为一大支柱性工业部门，工业铝的生产在我国持续增多，经过不断的发展，截至2021年末，我国铝产量已经达到2540万吨。由于大量的电解铝在生产过程中需要使用碳阳极技术来降低电解铝对电能的损耗，这样大量的电解铝炭阳极不断堆积，造成固体污染。一般碳阳极内部容易形成氧化还原反应和布达反应。这些反应使得碳阳极表面产生凹凸不平的凹槽，最终凹槽内部碳骨料不断地从碳阳极上剥落形成碳渣。由于这些残渣中含有氟化物、硫化物等有毒元素，所以必须对这些电解铝碳阳极残渣实施固体废弃物浸出毒性鉴别。

电解铝碳阳极残渣固体废弃物浸出毒性鉴别的主要步骤：

（1）样品采集。实施样品采集是在不同的铝矿企业中，按照固体废弃物采集标准措施，对电解铝中的阳极碳残留和碳堆集进行采样。本文中样品采集自湖南省不同地区3家已投产的电解铝厂，采集方法依照《工业固体废物采样制样技术规范》（HJ／T 20-1998）执行。

采样按照等距离间隔采样，以取得分布均匀的样品为主。在这里可以对电解铝生产企业中的碳阳极残堆进行分层。采样按照每次采样面积为15-20CM的矩阵进行总体采样，这些采样汇集成50个采样矩形，按照不同的层次进行编号，随后随机对50个碳阳极残堆进行抽取检验，选择其中的十个编号矩形碳阳极残堆进行检测。

（2）固体废弃物浸出毒性鉴别方法选择。由于电解铝碳阳极固体废弃物残堆中含有大量氟化钙，而《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB 50827-007）中规定，浸出液中危害成分无机氟化物不包括氟化钙，故这里使用《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》（GB557—2010）来进行电解铝碳阳极固体废弃物浸出液。

（3）电解铝碳阳极固体废弃物浸出液毒性鉴别。

步骤如下：

①先对样品电解铝阳极残渣进行等质量的样品称取，选取8个100克的样品干基为基准样品，将这些样品分别放入8个玻璃提取瓶中。

②再向玻璃提取瓶中加入浸润剂（即按照国标GB／T 6682二级标准要求的去离子），随后将玻璃提取瓶放入水平震荡仪器上，持续进行震荡浸润，振荡频率为110-120次/min，振幅为35-40mm。在25度温度下，对该玻璃提取瓶中的电解铝阳极残渣混合液进行充分混合，震荡8个小时后，实施静置操作16小时。

③完成以上静置操作后，进行滤纸过滤。采用中档速度过滤滤纸进行过滤，过滤后得出的液体即为电解铝阳极残渣固体废弃物中的浸出液体。

④最后使用电极分离法对以上浸出液进行分离。采用国标T155-1995这一方法来执行分离操作。当电极与含氟化物、硫化物的液体融合时，氟离子、硫离子等元素的电极势能会因高低不同而产生相位的变化和移动。同时，使用PHS-3C型PH分析仪对浸出液进行pH值测定，最终得出电解铝阳极残渣固体废弃物浸出液的PH值。

⑤结果讨论和分析。由于电解铝阳极残渣固体废弃物浸出液中含有氟化物，在《国家危险废物鉴别技术规范标准》（GB 508-2007）中，对提取出的固体废弃物做浸出毒液测定时，如果其检测结果有超过一半的玻璃提取瓶中的测定氟化物（不包括氟化钙）的含量超过100mg/L，则此时的电解铝阳极残堆就会对整个区域内的土壤产生毒性威胁，是一种超过标准化的固体废物毒性浸出液。（见表1）

表1 电解铝阳极残堆固体废物毒性浸出测定结果（mg/L）

从测定结果可以看出，泸溪电解铝公司提取的编号样本显示，该公司电解铝阳极残堆固体废物浸出测定结果有6个样本超出100mg/L。根据《国家危险废物鉴别技术规范标准》（GB 508-2007）相关规定，泸溪电解铝公司取样地土壤中电解铝固体废物毒性浸出液超过了国家标准。创元电解铝公司电解铝固体废物毒性浸出液测定结果显示，该公司所测定的样本均大幅高于国家标准中的100mg/L的相关标准，因此该公司电解铝阳极残堆固体废物毒性浸出严重超标。湘铝电解铝公司阳极残堆固体废物浸出测定结果中有6个样本显示出小于100mg/L的国家标准，所以该公司电解铝阳极残堆固体废物毒性浸出毒性符合国家标准。

同样使用同一类型的方法进行硫化物的浸出毒性测定，按照同样的测定步骤对电解铝阳极残堆进行固体废弃物中的浸出毒性测定操作，最终确定硫化物浸出物的毒性标准是否超标。如果超标，则代表电解铝中的碳阳极残堆堆放地会对周围的土壤、空气等环境产生有毒废物影响。

四、固体废物的浸出毒物管理对策

第一，确保固体废物浸出毒性评判标准不断更新修订

由于我国生产工业品不断增多，许多工业制成品中也含有大量的新型有毒元素。伴随着工业复杂化的推进，许多有毒元素分布的范围也逐渐扩张。因此，为了科学化地浸出有毒元素，判定标准就应当定期定时的更新。元素的测定标准和测定数据也要同步更新，按照实地勘察和对不同的废弃物处置方式进行分类，不断提高浸出毒性评价指标中清除项目的更新换代，确保各种类型的有毒元素都应纳尽纳，使我国固体废弃物的浸出毒性评估系统有着较为创新性、常备性、便利性的划定指标。

第二，加快固体废物浸出毒物处理的技术改造

当前对于固体废弃物的废液浸出物进行相关的技术处理有膜渗透处理技术、分离渗透处理技术、反渗透分离技术等，其中较为先进的方法是采用膜渗透分离技术。由于膜渗透分离技术是在高压情况下，溶液经过成膜系统实施分阶段的浸出物与水相互分离，则渗透膜的孔径往往能够建立自动的分离关口，有效地将固体废物中的有毒物质、各类胶体物质、微生物、有机物等进行多层分离。总之，使用渗透膜可以有效地将固体废弃物中的有毒物质进行全面的收集处理，以避免固体废弃物有毒有害成分进行扩散。而反渗透膜技术则是使用高压等工业添加条件，创造一个正压较大的环境，将固体废物浸出液从固体废物中加压分离，从而实现了多种有害有毒固体液的全面清除与收集管理。

第三，推进固体废物浸出毒物处理体系构建

一些工厂企业在实施固体废弃物有毒液的处理上，没有构建较为完善的处理体系，大量的工业废弃物浸出液处理环节不对接，导致环境被大大污染。面对这种情况，应当构建全面的、体系化的固体废弃物浸出液管理体系。行政部门应当构建一体化的行政执法管理系统，有效地对工矿企业的固体废弃物实施常态化监管。工商企业应当广泛地利用不同的方式来建立常态化的固体废弃物有毒液管理框架，实施常态化管理，责任到人，并且要建立系统性的固体废弃物处理开发模式，通过稳固化、填埋或焚烧以及再回收处理等模式来进行有效的分类处理。此外，政府应积极实施市场化的运作，构建完整的工业企业生态链，建立集中一体式的固体废弃物回收管理机制，以会员制和股份制等不同的模式，将那些固体废弃物产生量较大的企业纳入统一的固体废弃物管理过程中，实施统一的市场化招标，建立统一的固体废弃物处理系统，以规模化的优势来降低各工厂企业的固体废弃物处理成本。

第四，优化固体废物浸出毒物环境管理体系

企业固体废弃物监管部门也应当实施更加明确的固体废弃物监管分工。首先，对不同的固体废弃物给出明确的监管标准、处理工艺流程标准和分类标准，对不同的固体废弃物如何实施分离、如何实施处理、如何进行有效的后续利用，都要进行全面的制度性安排。要对不同的企业员工实施定期、定时的固体废弃物培训，通过强化培训来加强企业员工对固体废弃物的管理责任意识，增加企业员工的固体废物处理认知度。通过政策激励管理规范和产业引导等，促使企业加大对环境保护相关机器设备的安装、投入、使用力度，建设高效率、精准化、集聚性、规模式的固体废弃物利用体系。通过强化培训来加强企业员工对固体废弃物的管理责任意识，增加企业员工的固体废物处理认知度。通过政策激励管理规范和产业引导等，促使企业加大对环境保护相关机器设备的安装、投入、使用力度，建设高效率、精准化、集聚性、规模式的固体废弃物利用体系。

第五，加速固体废弃物回收利用效率

进一步加快完善固体废弃物处置回收利用机制建设。一是借鉴国内外先进的固体废弃物治理方法、治理技术和思维，通过引进先进的管理理念，加快管理结构改革，推进企业固体废弃物管理标准化操作，实现管理人才的培养，从而构建固体废弃物处置回收要素能力建设。另一方面，通过建立市场、企业、政府共同参与的固体废弃物回收处置机制，有效地管控固体废弃物的利用，加快引入社会资本，让市场在固体废弃物回收处置利用中起决定性作用。引入关键的核心技术，打破行业垄断，构建固体废弃物处理市场交易场所，通过市场化的交易来实现固体废弃物的资本管理，从而减少固体废弃物再利用回收处置过程中效率过低、速度过慢、积极性不足等问题。

总而言之，对固体废物浸出毒性鉴别方法的把握，应当充分考量不同有毒物质的特性，有针对性地选择不同的浸出毒性鉴别方法，严格按照标准操作程序进行，才会使固体废物管理中浸出毒性鉴别效率优化提升。此外，还需要加快固体废弃物的技术改进提升，推动固体废弃物处理体系的全面构建，实施固体废弃物管理体系，优化在机器设备、资金投入、资本管理等方面实施高效率的体系建设，加快推动固体废弃物回收利用效率。引入新的技术环节，实现市场化固体废弃物的处置和交易。只有通过综合的政策框架，全面有效地构建精准化、全面性的固体废弃物管理，才能实施有效的固体废弃物环保系统建设。