某生活垃圾焚烧企业周边住宅小区土壤和室内积尘中二噁英类研究及风险评估

张宗祥，毛 慧，吴 晶，于建飞

(1.江苏省泰州环境监测中心，江苏 泰州 225300;2.江苏省环境保护土壤有机物监测重点实验室，江苏 泰州 225300)

0 引言

随着我国城镇化的快速发展和人民生活水平的日益提高，城镇生活垃圾产生量快速增长，生活垃圾处理处置问题备受关注[1-3]。近年来，生活垃圾焚烧发电已在各大、中型城市建设并广泛应用，成为我国主要的垃圾减量化处置方式[4-6]。同时生活垃圾焚烧企业运营期间对周边环境的影响也已引起广泛关注。目前，关于在垃圾焚烧企业周边开展环境空气和土壤介质的健康风险的研究报道较多[7-10]，但鲜有涉及住宅小区室内积尘进行的风险评估。由于居民生活绝大部分的时间是停留在室内，故人体接触室内积尘的频次较高，尤其是儿童经口摄入室内积尘的暴露不容忽视。系统监测城市垃圾焚烧企业周边住宅小区的土壤和室内积尘中的二噁英，对研究垃圾焚烧企业周边住宅小区人群健康风险具有非常重要的意义。

以华东地区某生活垃圾焚烧企业为监测对象，研究该企业在正常生产情况下焚烧生活垃圾产生的废气扩散至周边住宅小区内土壤和室内积尘中二噁英的浓度水平和分布特征，以此初步评估住宅小区居民的二噁英暴露水平。根据不同时间段监测结果，比较不同人群对室内积尘和土壤的暴露风险，科学评价生活垃圾焚烧行业周边环境的安全和周边居民的健康风险，以促进社会和谐发展。

1 材料与方法

1.1 样品采集与分析

某生活垃圾焚烧企业的烟气净化系统采用“SNCR 脱硝+（半干法+ 干法）脱酸+ 活性炭喷射+ 布袋除尘器”的烟气处理工艺，烟气通过高80 m 烟囱排入环境中。根据监测期间所处的主导风向和居民住宅的分布情况，在垃圾焚烧企业周边的上风向选择1 个代表性的住宅小区，下风向选择3 个代表性的住宅小区，小区的编号分别为XQ1，XQ2，XQ3 和XQ4。上风向XQ1 距离垃圾焚烧企业800 m，下风向XQ2，XQ3，XQ4 分别距离垃圾焚烧企业800，1 500 和2 000 m。样品采集时间分别设定在2021年一季度、二季度、三季度和四季度，以获得全年各住宅小区土壤和室内积尘中二噁英的浓度水平和分布特征。土壤样品采集参照HJ/T 166—2004《土壤环境监测技术规范》[11]，深度为0 ～20 cm。室内积尘样品在住宅小区内选择一楼的住户室内，收集靠重力自然沉降的灰尘，采样时间为1 个月。每次土壤和室内积尘各采集1 个样品。

分析土壤采用国家标准分析方法HJ 77.4—2008《土壤和沉积物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》[12]。室内积尘样品由于无相关分析标准，参照土壤分析方法执行。

1.2 主要仪器与试剂

主要分析仪器：Thermo DFS 高分辨气相色谱-高分辨质谱联用仪。

前处理仪器：ASE 350 加速溶剂萃取仪、Heidolph 旋转蒸发仪、Rocket 火箭蒸发器。

主要试剂：威灵顿EPA 1613 系列标准溶液、提取内标和进样内标、CNW 二氯甲烷、正己烷、甲苯、丙酮等，Sigma 壬烷、多层复合硅胶柱、活性碳柱。国药盐酸、无水硫酸钠。

1.3 样品前处理流程

利用高分辨气相色谱-高分辨质谱联用仪测定二噁英。利用甲苯溶剂进行索氏提取萃取土壤和室内积尘样品，提取时间为18 h 以上，利用多层复合硅胶柱和活性炭柱分别对萃取液进行净化，期间使用同位素提取内标进行质量控制，最后加入一定量的同位素进样内标，浓缩定容至40 μL。

1.4 风险评估模型及参数

依据HJ 875—2017 《环境污染物人群暴露评估技术指南》[13]，经口摄入土壤或室内积尘中二噁英日均暴露量公式为：

式中：ADDoral-soil为经口摄入土壤或室内积尘中二噁英的日均暴露量，ng/(kg·d)；CS为经口摄入土壤或室内积尘中二噁英的质量分数，ng/kg；IRS为土壤或室内积尘中二噁英的摄入量，mg/d；CF为质量转换因子，1×10-6kg/mg；EF为暴露频率，d/a；ED为暴露持续时间，a；BW为人群平均体重，kg；AT为平均暴露时间，d。

依据《中国人群暴露参数手册（成人卷）》[14]和《中国人群暴露参数手册（儿童卷：0 ～5 岁）》[15]中的平均水平进行暴露参数估算，成人和儿童分别指年龄在18 岁及以上和0 ～5 岁的人群，成人和

儿童暴露参数的取值见表1。

表1 不同人群经口暴露参数

2 结果与分析

2.1 土壤中二噁英分布特征

各住宅小区内土壤和室内积尘中二噁英含量及毒性当量见表2。由表2 可以看出，测出4 个代表性的住宅小区内土壤中二噁英的质量分数范围为25.2 ～377 ng/kg，毒性当量（TEQ）范围为0.8 ～4.8 ng/kg。其中XQ3 和XQ4 的TEQ均值分别为4.3 和3.7 ng/kg，均高于XQ1 的TEQ均值（1.0 ng/kg）。XQ2 的TEQ均值为1.8 ng/kg。依据我国GB 36600—2018 《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》[16]中第一类用地的筛选值TEQ为1 × 10-5mg/kg，小区内土壤中二噁英浓度水平未超筛选值，满足居住用地需求，对人体健康造成的影响可以忽略不计。XQ3 和XQ4 土壤中二噁英的浓度明显高于XQ1 且下风向小区位于住宅集中区，周边无其他污染源，说明垃圾焚烧企业产生的废气通过高空扩散，自然沉降富集在土壤中。由于XQ3 和XQ4 距离垃圾焚烧企业分别是1 500，2 000 m，XQ3 土壤中二噁英的TEQ高于XQ4，推断原因是由于在监测期间受气流传输的影响，废气中二噁英扩散的最大落地距离小于2 000 m。

表2 土壤和室内积尘中二噁英含量及TEQ

同时，由表2 可以看出，4 个住宅小区第一、二、三、四季度土壤中二噁英的浓度范围分别为25.2 ～377，33.8 ～298，65.4 ～178，35.8 ～279 ng/kg，TEQ范围分别为1.1 ～4.5，0.8 ～3.8，0.9 ～4.1，1.0 ～4.8 ng/kg。从数值上看，第二季度和第三季度的结果略低于第一和第四季度的结果。推断原因主要由于秋、冬季受到冷高压的影响，气流下沉，形成逆温天气，使近地面大气不易流动，造成污染容易堆积，污染物沉降并富集到土壤中[17]，后期需持续关注土壤中二噁英的累积情况，客观评价生活垃圾焚烧企业周边环境的安全影响。

2.2 室内积尘中二噁英分布特征

由表2 可以看出，4 个代表性的住宅小区室内积尘中二噁英的质量分数范围为44.1 ～211 ng/kg，TEQ范围为1.1 ～4.9 ng/kg。XQ3 和XQ4 室内积尘中二噁英的TEQ均值分别为4.5 和3.6 ng/kg，均高于XQ1 室内积尘中二噁英的TEQ均值（1.3 ng/kg），且XQ3 的结果较XQ4 高。XQ2 室内积尘中二噁英的TEQ均值为2.4 ng/kg。参考GB 36600—2018 中建设用地第一类用地筛选值，室内积尘中二噁英浓度水平均未超筛选值。室内积尘中二噁英在4 个小区内的分布规律与土壤中二噁英的分布规律一致，说明室内积尘与土壤中二噁英具有一定的同源性。XQ1，XQ2，XQ3，XQ4 4 个住宅小区内室内积尘中全年二噁英的TEQ分别为：1.1 ～4.9，2.1 ～2.6，4.1 ～4.9，3.0 ～4.1 ng/kg，土壤中TEQ分别为0.8 ～1.1，1.5 ～2.2，3.8 ～4.8，3.4 ～3.9 ng/kg。比较同一住宅小区、同一监测时段数据发现，室内积尘中二噁英的TEQ略高于土壤中，说明室内积尘中二噁英对人体的暴露风险大于土壤中。居民生活绝大部分时间在室内活动，人体接触室内积尘的频次也高于室外土壤，故人体经口摄入室内积尘中二噁英的暴露需要引起重视。

2.3 风险评估

生活垃圾焚烧企业排放的二噁英首先进入环境空气中，再通过传输、迁移和沉降等方式转移到土壤和室内积尘中[18]。二噁英积聚在人体后不易排出体外，威胁人体健康。以土壤和室内积尘作为人体经口摄入暴露主要途径，4 个住宅小区内居民的环境暴露量计算所涉及的土壤和室内积尘中二噁英浓度均为年度平均值。各住宅小区人群经口摄入二噁英暴露剂量评估结果见表3。由表3可以看出，成人经口摄入土壤中二噁英的日均暴露量为3.35 × 10-7～1.44 × 10-6ng/(kg·d)，经口摄入室内积尘中二噁英的日均暴露量为4.36 × 10-7～1.51×10-6ng/(kg·d)，儿童经口摄入土壤中二噁英的日均暴露量为4.11×10-6～1.77×10-5ng/(kg·d)，经口摄入室内积尘中二噁英的日均暴露量为5.34× 10-6～1.85 × 10-5ng/(kg·d)。结果表明，成人和儿童经口摄入室内积尘中二噁英的日均暴露量明显高于经口摄入土壤的日均暴露量，说明室内积尘对人体健康的暴露风险高于土壤暴露风险。根据数据分析，儿童经口摄入土壤中二噁英的日均暴露量成人的12 倍，经口摄入室内积尘中二噁英的日均暴露量也是是成人的12 倍。一方面由于儿童在生活中与土壤或室内积尘接触的频次较高，故经口摄入土壤或室内积尘中二噁英的频率高于成人；另一方面可能因为儿童体重比成人轻，在同一生活环境中，儿童受二噁英的威胁更大，这一结论与雷鸣等[19]的研究一致。

表3 经口摄入二噁英暴露剂量评估结果

3 结论

通过对华东地区某生活垃圾焚烧处理厂附近上、下风向代表性住宅小区内土壤和室内积尘中二噁英的浓度水平和分布特征进行分析研究发现，4 个住宅小区内土壤和室内积尘中二噁英浓度水平均处于较低水平，下风向小区XQ3 和XQ4由于处于排放源的主导风方向，土壤和室内积尘中二噁英浓度水平较对照点位XQ1 高，说明本研究区域内二噁英主要来源于该生活垃圾焚烧企业的影响。比较同一住宅小区、同一监测时段数据发现，室内积尘中二噁英的TEQ略高于土壤中，说明室内积尘对人体的暴露风险大于土壤暴露风险。居民生活大部分时间在室内活动，人体接触室内积尘的频次也高于室外土壤，经口摄入室内积尘的暴露需引起重视。通过人群健康风险评估发现，成人和儿童经口摄入室内积尘的日均暴露量明显高于经口摄入土壤的日均暴露量，说明室内积尘对人体健康的暴露风险高于土壤暴露风险。由于儿童经口摄入土壤和室内积尘的日均暴露量是成人的12 倍，所以儿童经口摄入暴露风险应得到更多重视。