二恶英调研报告

二恶英调研报告目录1调研的目的及意义........................................................................................................................22二恶英结构与性质........................................................................................................................22.1二恶英结构.........................................................................................................................22.2二恶英的物化性质.............................................................................................................32.3二恶英的毒性.....................................................................................................................33二恶英与垃圾焚烧........................................................................................................................33.1环境中二恶英的来源.........................................................................................................33.2我国垃圾焚烧现状............................................................................................................43.3垃圾焚烧中二恶英的产生机理.........................................................................................53.4垃圾焚烧中二恶英控制政策.............................................................................................64.二恶英检测技术............................................................................................................................74.1二恶英在线检测技术研究现状.........................................................................................74.2二恶英在线检测技术研究进展.........................................................................................85总结...............................................................................................................................................91调研的目的及意义伴随着城市化进程的加快、垃圾产生量的增大和热值的提高，国内越来越多的城市已经或计划采用焚烧方式处理生活垃圾，而提到垃圾焚烧就不可避免的想到了二恶英。我国虽然缺乏有说服力的二恶英污染数据，但是根据国外的经验和有限的数据来看，在人体血液,母乳和湖泊底泥中都检出了二恶英，尽管其浓度水平较低，但也说明了二恶英在我国环境中的存在。由于二恶英的强毒性，让许多人对垃圾焚烧是谈虎色变。然而德国研究表明,大部分的垃圾被运往焚烧厂时，二恶英含量就已达50ng/Nm3。生活垃圾经过焚烧后，向空气中二恶英排放量只相当于原有含量的1%（[0.48ng/kg]/[50ng/kg]），向环境中所有介质排放量为17.63ngTEQ/kg垃圾，相当于原有含量的35.3%，这也说明经过垃圾焚烧，其中垃圾中原有二恶英的64.7%得到分解，因此，通过垃圾焚烧处理，环境中的二恶英净含量是下降的。此外，在垃圾焚烧过程中，二恶英的产生是可控的，通过控制焚烧炉内温度，停留时间等因素，能够有效抑制二恶英的产生，而且生活垃圾焚烧具有减量减容大，占地面积小，充分实现资源化等优势。因此，生活垃圾焚烧是目前处理生活垃圾最好的选择。2二恶英结构与性质2.1二恶英结构二恶英是指含有2个或1个氧键连结2个苯环的含氯有机化合物,它的英文名字“Dioxin”。由于Cl原子在1～9的取代位置不同,构成75种异构体多氯代二苯并-对-二恶英(PCDD)和135种异构体多氯二苯并呋喃(PCDF),通常总称为二恶英。其结构如图12.2二恶英的物化性质二恶英在标准状态下呈固态，熔点约为303～305℃。二恶英极难解溶于水，在常温情况下其溶解度在水中仅为7.2×10-6mg/L。而同样在常温情况下，其在二氯苯中的溶解度高达1400mg/L，这说明二恶英很容易溶解于脂肪，所以它容易在生物体内积累，并难以被排出。二恶英在705℃以下时是相当稳定的，高于此温度即开始分解。另外，二恶英的蒸汽压很低，在标准状态下低于1.33×10-8Pa，这么低的蒸汽压说明二恶英在一般环境温度下不易从表面挥发。这一特性加上热稳定性和在水中的低溶解度，是决定二恶英在环境中去向的重要特性。2.3二恶英的毒性二恶英是一种含Cl的强毒性有机化学物质,在自然界中几乎不存在,只有通过化学合成才能产生,是目前人类创造的最可怕的化学物质,被称为“地球上毒性最强的毒物”。500℃开始分解,800℃时21s完全分解,其中有17种(2、3、7、8位被Cl取代的)被认为对人类和生物危害最为严重。3二恶英与垃圾焚烧3.1环境中二恶英的来源环境中二恶英的来源包括自然和人为源两大类。自然源包括氯酚的微生物或矿物表面的合成、光化学作用、森林火灾和火山喷发等。根据联合国环境规划署(UnitedNationsEnvironmentProgramme，简称UNEP)编写的《二恶英和呋喃排放识别和量化标准工具包（简称《工具包》），人为二恶英的主要来源包括十个子类，即废物焚烧、钢铁及有色金属冶炼、供热和发电、矿物制品生产、交通运输、露天焚烧、化学品和消费品的生产和使用、混杂过程（如生物质干燥、焚尸炉、干洗和吸烟），处置过程（如填埋、污水处理和堆肥）和热点（污染严重）地区（如有机氧农药和氯酚生产地区）。下图为我国二恶英类的年排放估算图2.我国二恶英类的年排放量估算（以2004年为基准年）我国潜在二恶英类污染源分布很广，数量很大，对这些潜在污染源尚不能全面监测和监管，图2.显示了初步估计我国二恶英类的年排放量（主要基于我国2004年度各行业生产量），各类污染源的总排放量在10kgTEQ左右，其中向大气的排放量在5kgTEQ左右。近年来随着对废弃物焚烧炉的改进以及安装更先进的污控装置,废弃物焚烧排放二恶英类的量急剧下降。分析表明，我国生活垃圾焚烧总的二恶英类排放量在为338gTEQ，其中向大气排放126gTEQ；以目前规划中生活垃圾焚烧厂所采用的焚烧技术和污控措施分析，在保持现有焚烧设施的情况下，如果生活垃圾年焚烧量达到2000万吨时，焚烧设施向大气排放二恶英类的量可能会增加25gTEQ，达到150gTEQ左右。但如果关停、淘汰一些小型焚烧厂，增加垃圾焚烧量，生活垃圾焚烧二恶英类的排放量还有可能不升反降。3.2我国垃圾焚烧现状到2008年，中国城市生活垃圾处理量占总量的62%，其中卫生填埋占81%，焚烧以东部沿海为主，约占16.5%。由于销路和技术原因，堆肥只占3%。垃圾焚烧产业发展迅速，目前全国已建成焚烧厂72座，另有50多座在建。其主要特点为：（1）焚烧技术多样化。国外技术有日本、德国、美国、比利时的炉排炉，也有部分日本的流化床炉，国内技术有具有自主知识产权的循环流化床垃圾焚烧炉。（2）焚烧设备向大型化发展。早期单台焚烧炉规模只有100吨/日，现在有600~800吨/日，四个直辖市已建成5个焚烧厂，预计世界最大的焚烧厂将在中国产生。（3）流化床技术发展迅速，在建项目中一半采用该技术。流化床技术逐步成熟，由于设备配置投资低，利用国家政策添加煤助燃，大幅降低政府需要支付的处理补贴费用。（4）以过去引进进口设备为主向引进技术国内生产转变为主。至2008年，引进设备建焚烧厂的23座，占22%；引进技术的11座，占10%；引进技术国产炉排炉46座，占42%；国产技术流化床30座，占28%。目前国内72座垃圾焚烧厂占垃圾无害化处理能力的16%，并且每年以1%速度增长。总体来说，我们国家垃圾焚烧技术是“万国牌”的技术，目前全世界最先进垃圾焚烧技术都已经进入中国。就焚烧炉的情况看，德国马丁和日本三菱合作开发的技术最早进入中国，目前有相当多的实践，如深圳、广州；日本田熊公司开发的SN型的焚烧炉，在国内也有相当多的应用，如北京、天津；欧洲西格斯焚烧技术也进入中国，应用在苏州、深圳；日本的日立造船焚烧炉应用在成都；日本JFE焚烧炉应用在青岛等等。应该说全世界各类焚烧技术在中国几乎都应用。目前阿尔斯通Sity2000型焚烧技术的已实现国产化，应用在重庆、福州等地。同时，我们国内也自己研发了一些国产化的焚烧技术，如二段式焚烧技术等。3.3垃圾焚烧中二恶英的产生机理(l)燃烧含有微量PCDD的垃圾，在其排出废气中必然产生PCDD；(2)在有两种或多种有机氯化物存在的情况下，它们是形成PCDD的前体物，由于“二聚作用(dimerization)”，这些化合物（氯酚）在适当的温度和氧气条件下，就会结合并生成PCDD；(3)单分子的前体化合物的不完全氧化，也可生成PCDD，例如PCB5（多氯化二酚）的不完全氧化；(4)氯（氯化物）会破坏碳氢化合物（芳香族）的基本结构，而与木质素，如木材、蔬菜等废弃物相结合，促使生成PCDD.例如，由于HCl或焚烧含氯塑料在烟道废气中出现其他氯源，成由于含氯无机盐类的反应，冲击未完全热分解的木炭颗粒，即可生成PCDD排放物，特别是在燃烧木材时，常常发现PCDD和PCDF化合物．木材的主要成分是木质素，在燃烧纸的过程中不产生上述化合物，因为纸张中大多不含有木质素．3.4垃圾焚烧中二恶英控制政策（1）国外控制政策由于二恶英已构成对人体健康的危害和环境污染，各国制定了相应的日容许摄人量(TDI)。美国国家科学院(NSA)专家委员会制定的TDI为100pg/(kg.d)；欧洲各国的TDI为1～10pg/(kg．d)；WHO(世界卫生组织)的TDI为1～10pg/(kg．d)；1984年，日本厚生省专家委员会制定的TDI为100pg/(kg.d)，后改为10pg/(kg.d)。同时，各国针对二恶英的排放、收集、运输和贮存，制订了严格的政策和法规，例如，美国的资源保护和回收法(RCRA)明确规定了二恶英类排放物为剧毒有害废弃物，对于收集、贮存的装置，采用国家许可证制度，并针对排放源提出特殊的规定和标准。日本厚生省在1996年成立“垃圾处理过程中二恶英削减对策研讨委员会”，提出