摘要：本文以一生活垃圾總處理能力為800t/d項目為例，根據(jù)該項目生產(chǎn)過程煙氣中二噁英的排放量、在大氣中的沉降規(guī)律以及在土壤中的累積規(guī)律，分析了土壤環(huán)境影響評價預(yù)測參數(shù)的選取確定過程，探討了二噁英沉降對土壤的環(huán)境影響。
關(guān)鍵詞：二噁英；沉降；土壤；環(huán)境影響；預(yù)測
二噁英(Dioxin)是多氯代二苯并-對-二噁英(PCDDs)及多氯代二苯并呋喃(PCDFs)的總稱，是《斯德哥爾摩公約》中首批必須優(yōu)先控制的持久性有機污染物(POPs)之一，具有致畸、致癌和致突變作用。本文結(jié)合垃圾焚燒發(fā)電項目，探討其在生產(chǎn)過程中煙氣二噁英對土壤的環(huán)境影響。
1煙氣中二噁英去除工藝
二噁英的催化光化學(xué)分解技術(shù)光化學(xué)分解是PCDD和PCDF在環(huán)境中轉(zhuǎn)化的主要途徑。其產(chǎn)物為氯化程度較低的同系物。而其中毒性最大的TCDD的光化學(xué)分解條件較為苛刻，除必須有紫外光外，一般還應(yīng)有質(zhì)子給予體和光傳導(dǎo)層存在，在自然界中這種條件很難實現(xiàn)。但近年來的研究發(fā)現(xiàn)，納米二氧化鈦這一特性可以有效的治理有機物污染。日本名古屋工業(yè)技術(shù)研究所已開發(fā)出使用納米二氧化鈦做光催化劑的凈化裝置，該裝置在長1m左右的圓筒中填充10L涂敷了TiO2的硅膠，將它置于焚燒爐排出氣體通過的地方，在290W的紫外線燈光照射下，該裝置據(jù)稱能夠清除廢氣中99%的二噁英和55%的氮氧化物。
二噁英的催化過濾技術(shù)：該技術(shù)由1998年美國戈爾公司研發(fā)的Remedia工藝實現(xiàn)。該技術(shù)主要通過催化濾袋解決垃圾焚燒中的二噁英控制難題，成為一種新的技術(shù)。Remedia技術(shù)其實是一種“表面過濾”技術(shù)與“催化過濾”技術(shù)的復(fù)合技術(shù)。工藝系統(tǒng)由ePTFE薄膜與催化底布所組成。底部是一種針刺結(jié)構(gòu)，纖維是由膨體聚四氟乙烯復(fù)合催化劑所組成。這種覆膜的催化劑材料能夠把PCDD/F在一個低溫態(tài)(180~260℃)通過催化反應(yīng)來摧毀PCDD/F，同時在催化介質(zhì)表面將二噁英分解成CO2、H2O和HCl。這種技術(shù)實現(xiàn)了對氣態(tài)二噁英污染物的摧毀與分解，而不是轉(zhuǎn)移，使廢氣排放完全達(dá)到歐洲標(biāo)準(zhǔn)，它適合于干法除酸工藝中對二噁英污染的控制。
二噁英的紫外光/臭氧分解技術(shù)：臭氧直接氧化法是利用臭氧的強氧化性直接氧化分解有機污染物，是治理有機污染物的一種重要方法。但此方法不可直接應(yīng)用于氣態(tài)二噁英的治理，因為二噁英的性質(zhì)及其穩(wěn)定，只在高溫下發(fā)生氧化反應(yīng)，而在此溫度下臭氧并不能穩(wěn)定存在。但如果二噁英溶解于水中，則可以通過催化作用使臭氧分解成OH自由基，大大提高分解二噁英的效率。2002年日本倉紡公司開始著手研發(fā)的紫外光/臭氧分解技術(shù)正是應(yīng)用了這一原理。該技術(shù)通過紫外光照射溶解在水中的臭氧，使其分解產(chǎn)生OH自由基，自由基對水中的二噁英進(jìn)行氧化分解。該技術(shù)的最終目標(biāo)是分解水中99.9%的二噁英。目前該技術(shù)不能用于直接分解煙氣中的氣態(tài)二噁英，但可以用于廢物焚燒飛灰浸出液的二噁英處理。
二噁英的活性炭吸附技術(shù)：活性炭吸附脫除煙氣中的二噁英是目前世界上應(yīng)用最為廣泛的廢物焚燒煙氣凈化技術(shù)。該技術(shù)主要操作是向煙氣中噴入活性炭粉末，以吸收煙氣中的二噁英。該方法不僅可以吸附二噁英氣體，同時也可以吸附其他多種有害氣體，而且還具有投資少、效率高、方便使用，技術(shù)門檻低等優(yōu)點，因此廣受各廢物焚燒企業(yè)歡迎。但其缺點也十分明顯，一是營運成本高，需要消耗大量高價的活性炭粉末，無形中增加了運行成本；二是與其他可以破壞二噁英的處理方法相比，活性炭吸附法只是實現(xiàn)了二噁英的轉(zhuǎn)移，降低了它的危害性，并沒有徹底的解決問題。目前較為流行的處理方法是將使用后的活性炭粉加瀝青或水泥固化，直接用作路基或建材，或直接安全填埋，防止其吸收的二噁英繼續(xù)污染環(huán)境。
2項目概況
項目生活垃圾總處理能力為800t/d（兩臺400t/d爐排焚燒爐），年處理垃圾量為29.2萬t/a，配套2臺7.5MW凝汽式汽輪發(fā)電機組，發(fā)電容量15MW，年發(fā)電量為9509.7萬kwh/a。項目熔煉爐爐膛燃燒室溫度均達(dá)到1100℃以上，可使原生二噁英絕大部分得以分解；熔煉煙氣離開爐膛后迅速被蓄熱體冷卻至200℃以下，有效避免爐外二噁英再生成；項目煙氣末端處理系統(tǒng)采用“旋風(fēng)除塵器+布脈沖袋除塵器+活性炭吸附床”的組合系統(tǒng)，對煙氣二噁英設(shè)計凈化效率80%。
3環(huán)境影響預(yù)測
3.1預(yù)測模式確定
單位質(zhì)量土壤中某種物質(zhì)的增量可用式（1）計算：ΔS=n(IS-LS-RS)/(ρb×A×D)（1）式中：
ΔS——單位質(zhì)量表層土壤中某種物質(zhì)的增量，g/kg；
IS——預(yù)測評價范圍內(nèi)單位年份表層土壤中某種物質(zhì)的輸入量，g；
LS——預(yù)測評價范圍內(nèi)單位年份表層土壤中某種物質(zhì)經(jīng)淋溶排出的量，g；RS——預(yù)測評價范圍內(nèi)單位年份表層土壤中某種物質(zhì)經(jīng)徑流排出的量，g；ρb——表層土壤容重，kg/m3；
A——預(yù)測評價范圍，m2；
D——表層土壤深度，m；n——持續(xù)年份，a。
單位質(zhì)量土壤中某種物質(zhì)的預(yù)測值可用式（2）計算：
S=Sb+ΔS（2）式中：
Sb——單位質(zhì)量土壤中某種物質(zhì)的現(xiàn)狀值，g/kg；
S——單位質(zhì)量土壤中某種物質(zhì)的預(yù)測值，g/kg。
上述預(yù)測方法適用于某種物質(zhì)可概化為以面源形式進(jìn)入土壤環(huán)境的影響預(yù)測。本項目主要為煙氣二噁英大氣沉降污染，該預(yù)測方法較為符合本項目可能發(fā)生的土壤污染途徑分析結(jié)果。
3.2預(yù)測參數(shù)確定
3.2.1輸入量IS的確定
本項目的輸入量IS實際為煙氣二噁英在評價范圍內(nèi)土壤中的沉降量，因此二噁英輸入量可取煙氣排放量的80%，即IS=0.077g。
3.2.2輸出量LS、Rs的確定
根據(jù)土壤評價導(dǎo)則要求，涉及大氣沉降影響的，可不考慮輸出量。從數(shù)據(jù)易獲得性、實際可操作性及環(huán)評預(yù)測保守性的要求考慮，因此本項目亦可不考慮土壤二噁英輸出量，即LS=0g、RS=0g。
3.2.3土壤容重ρb的確定
土壤容重即自然壘結(jié)狀態(tài)下單位容積土體(包括土粒和孔隙)的質(zhì)量，一般可通過實際取樣檢測活動數(shù)據(jù)，本項目所在區(qū)域周邊土壤容重為1.1kg/m3。
3.2.4預(yù)測評價范圍A的確定
二噁英的傳輸、擴散及沉降主要跟地形復(fù)雜程度、氣象條件等有關(guān)。本項目判定為一級評價，且屬于污染影響型，經(jīng)綜合考慮，預(yù)測評價范圍為項目周邊半徑1千米的圓形范圍，即A=3140000m2。
3.2.5表層土壤深度D的確定
一般而言，大氣中二噁英類污染物進(jìn)入土壤后，由于土壤的固定作用，淺層土壤中二噁英毒性當(dāng)量濃度明顯高于深層土壤，短時間內(nèi)難以從表層土壤向下層土壤遷移。根據(jù)導(dǎo)則要求，表層土壤深度一般可取D=0.2m。
3.2.6持續(xù)年份n的選擇
污染物影響持續(xù)年份主要和企業(yè)項目經(jīng)營生產(chǎn)延續(xù)時間有關(guān)，為更加直觀的反應(yīng)污染物對土壤的累積影響，可間隔選取多個持續(xù)年份，在此主要考慮項目投產(chǎn)1年、5年、10年、30年后的項目二噁英污染對土壤的影響。
3.2.7污染物現(xiàn)狀值Sb的獲取
污染物現(xiàn)狀值主要采用實際調(diào)查監(jiān)測的方法獲得數(shù)據(jù)。根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查，本項目周邊區(qū)域土壤中二噁英類濃度Sb=3.57×10-6g/kg。
3.3預(yù)測結(jié)果
根據(jù)上述預(yù)測模式及確定的預(yù)測參數(shù)，可得出本項目投產(chǎn)1年、5年、10年、30年后的二噁英在評價范圍內(nèi)土壤的預(yù)測結(jié)果，在正常情況下，本項目在投產(chǎn)1年、5年、10年、30年后周邊區(qū)域土壤二噁英累積量較小，均未超過《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB36600-2018）中的第二類建設(shè)用地風(fēng)險篩選值。上述預(yù)測結(jié)果表明垃圾焚燒發(fā)電企業(yè)在做好污染防治措施的前提下，項目的建設(shè)投產(chǎn)對周邊土壤環(huán)境影響有限。
4結(jié)束語
綜上所述，土壤導(dǎo)則推薦的預(yù)測模式對垃圾焚燒發(fā)電項目煙氣二噁英沉降研究具有指導(dǎo)意義，但如需精準(zhǔn)預(yù)測評價結(jié)果，則需深入開展垃圾焚燒發(fā)電項目二噁英沉降分布、遷移和轉(zhuǎn)化規(guī)律研究，更加合理科學(xué)的確定輸入量、輸出量、評價范圍等預(yù)測參數(shù)。
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