垃圾焚烧飞灰浸出毒性及生物可利用性研究

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1、垃圾焚烧飞灰浸出毒性及生物可利用性研究摘要：指出了垃圾焚烧飞灰堆积过程中，会在浸出液或酸雨影响下导致重金属浸入土壤及水体，造成污染，并伴随营养级对生物造成不利影响。阐述了垃圾焚烧飞灰的污染特性，探讨了pH值、飞灰粒径、液固比和重金属形态对焚烧飞灰中重金属浸出的影响，对比总结了生物模拟法和植物指示法相关重金属的生物可利用性的研宂方法。关键词：飞灰；重金属；浸出毒性；生物可利用性屮图分类号：X705文献标识码：A文章编号：16749944(2017)100003031引言生活垃圾焚烧处理凭借其设施占地少、减量效果明显等特点，在土地

2、资源稀缺的大背景下，已成为城市垃圾处置的主要方式。但其燃烧过程中会产生含宥二?f英类和易于浸出的Pb、Zn、Cr、Cd等多种重金属有害物质的飞灰，其污染问题也引起了广泛的关注。由于焚烧飞灰中含有对周围环境和人体健康具有潜在危害，《国家危险废物名录》己将生活垃圾焚烧飞灰列为危险废物。飞灰在渗滤液或酸雨作用下，会导致重金属浸入土壤或水体中，不仅会污染周围环境，而且会被植物或动物吸收，通过食物链在各个营养级上富集、放大，造成对动植物的巨大伤害，而评价重金属对生物的危害，就涉及到对其生物可利用性的相关研宄。笔者对垃圾焚烧飞灰的污染特性

3、进行了说明，对现有飞灰内重金属浸出影响因素进行了探讨，对其生物可利用性的研宄方法进行了对比和总结，可为控制焚烧飞灰中重金属的浸出和探宂浸出重金属对生物的危害提供参考依据。2生活垃圾焚烧飞灰的污染特性城市垃圾焚烧过程中会产生相当于原垃圾质量3%〜5%的垃圾焚烧飞灰，生活垃圾焚烧飞灰的粒径基本分布在10〜50um,比表面积为4.08m2/g［l］。飞灰中除了含Ca、K、Si、Al、Mg等金属元素的氧化物及氯化物和含硫化合物等其他复杂组分外［2］，还富集了二?f英和呋喃等有机污染物。2.1重金属焚烧飞灰屮重金属含量一般占飞灰总量的0

4、.5%〜3%，有的甚至达到了9.3%,其中Zn、Pb、Cu和Cr的含量较高［3］,主要来源于废旧电池、电器、镀金材料等原件。我国典型生活垃圾焚烧1$灰巾Zn—般范围为2088〜14129mg/kg;Pb为782.6〜9901mg/kg;Cu为728.0〜2162mg/kg；Cr为232.0〜716.23mg/kg［4］。重金属不能被生物降解，一旦进入动植物体内，在食物链的生物放大作用下，成倍进行富集，最后进入人体，与人体内的酶及蛋白质等发生反应，使其失去活性，或在人体某器官内积累，引起慢性中毒。2.2二？f英垃圾焚烧过程中会产

5、生二?f英类及其他痕量有机污染物，飞灰对二?f英排放的贡献占总排放源的58%〜88%［7］，且二?f英的形成起着重要作用，飞灰上吸附的各种金属元素，及其氯化物和氧化物为二?f英形成的所需物质及催化剂。二?f英中主要污染物为多氯联苯并二?f英(PCDDs)和多氯联苯并呋喃（PCDFs）［5］，长期在人体内累积会对人体免疫功能和生殖功能造成巨人损伤。3焚烧飞灰中重金属的浸出焚烧飞灰堆积过程中，在浸出液或酸雨影响下，其中含有的重金属会浸出，重金属浸出过程受多种因素的影响，如pH值、飞灰粒径、液固比、重金属形态等。3.1浸提液pH值飞

6、灰中的大多数重金属易在酸性条件下浸出，而且这种规律性与飞灰一般呈碱性有关，飞灰中重金属的浸出受到浸提液pH值和飞灰本身的pH值二者间的共同作用。张乔等［6］改变浸提液的pH值，得到Cd、As、Cr等重金属在浸取液pH值＜4.89时的浸出浓度远远大于pH值＞4.89时的，即在巾性和碱性条件下均小于酸性条件下的浸出量。丁世敏等［7］使用水平振荡法研究也得到了相似的结果，重金属的浸出量随初始pH值升高而减小。3.2焚烧飞灰粒径一般而言，飞灰孔隙率较高，比表面积越大，其重金属吸附能力越强，所浸出重金属量越多，而飞灰比表面积与粒径呈现了

7、一种相关性。邝薇等［8］研究得到焚烧飞灰中含量较高的重金属均呈现像小颗粒富集的趋势，而含量较少的与粒径未表现出明显的相关性;王春峰等［9］通过TCLP实验，得到Cu、Pb、Zn的浸出量随飞灰粒径增大先增大后?p小，而As和V的浸出量逐渐增大；以欧盟标准进行实验时，Cii和Pb的浸出量随粒径增大而减小，As和V随粒径增人而增人。3.3液固比液固比也是影响重金属浸出的因素之一，席北斗等［10］研宂得到在醋酸缓冲溶液中，重金属浸出质量浓度随液固比的增加而先升高再降低，且均在液固比为40L/kg时达到最大浸出量。谭中欣等［11］将液固

8、比从10:1上升至20:1时，重金属Cd、Cr、Pb、Cu、Hg、Mn的浸出率都呈现增加的趋势。3.4焚烧飞灰中重金属形态焚烧飞灰中的重金属形态会直接影响重金属的浸出行为和自然界中的迁移转化，一般将重金属化学形态分成可交换态、碳酸盐态、铁锰氧化态、有机结合态、原生硫化态和残渣