我国生活垃圾焚烧飞灰毒性行为及其资源化利用过程的风险评估

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1、中图分类号：单位代号：10280密级：学号：10810055博士学位论文SHANGHAIUNIVERSITYDOCTORALDISSERTATION题我国生活垃圾焚烧飞灰毒性行为目及其资源化利用过程的风险评估作者潘赟学科专业环境工程导师钱光人完成日期2015.05上海大学本论文经答辩委员会全体委员审查,确认符合上海大学博士学位论文质量要求。答辩委员会签名：主任：委员：导师：答辩日期：I原创性声明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其

2、他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：本论文使用授权说明本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：II上海大学工学博士学位论文我国生活垃圾焚烧飞灰毒性行为及其资源化利用过程的风险评估姓名：潘赟导师：钱光人学科专业：环境工程2015年5月IIIADissert

3、ationSubmittedtoShanghaiUniversityfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEnvironmentalEngineeringToxicitybehaviorofMSWIsflyashandassessmentofitsrecyclingriskinChinaPh．D．Candidate：PANYunSupervisor：QIANGuangrenMajor：EnvironmentalEngineeringShanghaiUniversityM

4、ay,2015IV摘要生活垃圾焚烧飞灰由于含有重金属等有毒物质被定义为危险废物，其产生量约为垃圾焚烧量的3%-5%，预计到2015年底我国生活垃圾焚烧飞灰产量将达400万t/y。日益增长的飞灰量与缺乏的飞灰处理处置设施之间的矛盾，资源化需求激增与缺乏技术标准和规范支持的矛盾逐步成为制约飞灰处理处置发展的两大问题。在资源化利用过程中，焚烧飞灰中含有的重金属、二噁英对人体健康和环境的风险评估是我国飞灰管理中亟待解决的重点和难点，但目前国内尚缺乏系统的飞灰现状评估和风险评估体系。为完善飞灰污染现状评估体系

5、并促进风险评估方法建立，本课题采集我国多个典型城市生活垃圾焚烧飞灰，对飞灰中重金属和二噁英分布和富集特征进行评估，对原灰和水洗灰的毒性与制约毒性的因素进行研究，对原灰、水洗灰及稳定化飞灰中重金属稳定性进行探索，最后构建飞灰资源化风险评估体系，并基于前述研究结果，对评估体系中三个概念化场景进行风险评估实证，对添加飞灰的混合体系中污染物质最大允许量和飞灰允许添加量提出建议，以期为我国国家或地方制定飞灰资源化利用管理政策和标准提供数据支撑和技术支持。主要结果和结论如下：针对国内缺少对飞灰污染现状系统分析的

6、情况，采集15家典型城市生活垃圾飞灰，对原灰及分粒径飞灰中重金属和二噁英含量进行分析。飞灰中重金属总浓度按Zn>Pb>Cu>Cr>Ni>Cd>Hg不断递减。PCDD/Fs和dl-PCB毒性当量浓度为0.034-2.5ng-TEQ/g，其主要贡献者为1,2,3,7,8-PeCDD和2,3,4,7,8-PeCDF。飞灰中重金属（Zn，Pb，Cu和Cd）和二噁英均在细颗粒（≤10μm）中富集，在后期评估人体经呼吸摄入飞灰颗粒的风险中应考虑富集浓度。采用毒性溶出程序（TCLP）、生物有效性浸提（PBET）方

7、法对飞灰毒性进行评估，并对毒性影响因子进行探究。飞灰中重金属浸出毒性与化学形态中弱酸提取态存在显著相关性，导致飞灰中总量低的Cd浸出毒性最大。与原灰相比，水洗灰中Zn与Cr浓度出现了增大的趋势，但重金属浸出毒性降低，尤其Pb浸出浓度由原灰的1.1-76.3mg/L降低至0.8-5.12mg/L，水洗效果突出。基于化学形态的RAC指数法表明构成飞灰高风险的元素主要为Cd和Pb，水洗后灰中高V风险和极高风险样品数量显著减少。飞灰中重金属在生物体中的生物有效性非常低，远远低于重金属每日允许摄入量(TDI)

8、，有效性最大的Cu比TDI小两个数量级，在经口摄入飞灰风险评估中需选用生物有效性值进行校正。重金属的长期稳定性是飞灰资源化利用中最受关注的焦点，本文采用淋滤柱实验（CLT）、多次重复浸出实验（MEP）以及模拟酸雨和碳酸化交替实验对重金属浸出行为进行研究。在长期模拟酸雨淋滤下，只有稳定化后的水洗灰中Pb的浸出达到GB/T14848-93的Ⅳ类水标准，其余试样均超标，Zn和Cd均达标。重金属累积浸出值按CLT