二噁英及其类似物的危害与对策

2008-05-28 来源:安全文化网热度: 收藏发表评论 0

　　摘　要：介绍了二噁英及其类似物的毒性、特性、危害与生成条件。由于二噁英主要来源于含氯垃圾的焚烧，故可以通过控制垃圾焚烧过程来抑制二噁英及其类似物的生成，就此介绍了几种处理方法的原理和流程。

　　关键词：二噁英；二噁英类似物毒性；垃圾焚烧

　　二噁英简记为PCDD/Fs，将具有二噁英活性的卤代芳烃化合物统称为二噁英类似物(Dioxin-like compounds)，包括多氯联苯(PCBs)、氯代二苯醚和氯代萘、溴代(PBDD/Fs和PBBs)及其他混合卤代化合物。

　　人类接触二噁英类物质的途径有两条，即环境和食物。WHO认为，二噁英一旦摄入体内很难排出并引发癌变并于1997年宣布TCDD是最毒的二噁英，是世界上头号致癌物质, 一滴即可使1000人致死。?

　　二噁英类物质的生成应具备如下条件：?

　　①>含苯环的化合物(苯、酚等)；?

　　②含氯元素的化合物(氯化氢、氯气等)；?

　　③反应催化剂(铁、铜等)；?

　　④反应温度在300～600℃之间。?

　　二噁英类物质的熔、沸点高，常温下是固体，不溶于水，易溶于四氯化碳。PCDD/Fs在环境中稳定性高，生物降解性迟缓，在低温下稳定存在，一般加热到800℃才降解，然而要大量破坏时温度需要超过1000℃，一旦冷却又可重新合成。

　　1 　抑制技术

　　二噁英不是天然产物，是含氯的碳氢化合物在燃烧过程中形成的。1900年人类发明了把盐电解为钠和氯的方法，后来游离氯被广泛用于制造杀虫剂、溶剂、塑料等，从那时起二噁英即开始在环境中聚积。?

　　据统计，95%以上的二噁英来源于垃圾的焚烧。城市固体垃圾焚烧产生的飞灰中含有PCDD/Fs，其中2,3,7,8-TCDD为0.1～7.5 ng/m3，而1,2,3,7,8-P5CDD的含量是其3～10倍，2,3,7,8-TCDF含量为0.1～50ng/m3。在含有聚氯乙烯的垃圾焚烧飞灰中含量可能更高。

　　由二噁英产生机理可知，在垃圾焚烧过程中氯元素被氧化成氯化氢或氯气，加上废气中含有大量的粉尘，则在一定的焚烧温度范围内很容易产生二噁英类物质。

　　图1所示为一次有代表性的焚烧试验过程中各阶段产生的二噁英的比例，由此可见在垃圾焚烧过程中加热起燃和降温熄火以及正常运行时段二噁英类物质都可能产生。迅速升温和降温并尽可能使正常运行温度高达800℃可大大减少这三个阶段产生的二噁英量。

　　此外还应保证使垃圾完全燃烧和稳定燃烧，足够的停留时间可使未燃烧的气体与空气充分混合，要维持适宜的氧气浓度并使之缓慢流动，要便于进行自动燃烧控制。在气体冷却过程中回收热量以使燃烧气体迅速冷却、防止粉煤灰的载体过量、防止粉煤灰积累并进行除氯。还应通过集尘过程使排放气体低温化，添加denovo合成抑制物。有关资料显示，日本1995年以后新建的垃圾焚烧炉，无论全连续炉、准连续炉还是间歇炉，在采取了适当的控制措施后，设备、焚烧灰和飞灰中的二噁英类物质浓度都有显著降低。?

　　2　二噁英类物质的处理

　　垃圾焚烧中可采取相应措施处理二噁英类物质。?

　　①捕集技术：包括电炉集尘器和袋式除尘器，活性炭吸附法。?

　　②分解技术：焚烧法、热分解法、光分解法、化学分解法、臭氧分解法、超临界水分解法、生物分解法、催化氧化分解法等。?　城市和工业垃圾以及污泥处理的热解法比焚烧法在技术上要求更高、操作控制条件更严格，因而设备和处理成本也高，但热解技术相比焚烧有显著优点，它不仅回收热量，还可以回收燃气，另外因热解法在缺氧条件下运行，故废气量和含尘量较少，可有效减少排入大气中的二噁英类物质，在日本等国家应用较多。?

　　在电除尘器中进行电晕放电可分解二噁英类物质，使其分子内化学键断裂，彻底去除污染物。

　　催化氧化分解法是利用催化剂使废气中的污染物燃点降低，从而在较低温度下氧化分解的净化方法(见图2)。加入催化剂后二噁类可在250～350℃下分解，可降低能耗和对反应器材质的要求。日本一公司开发出能快速降解二噁英类物质的催化剂，主要用于城市垃圾焚烧炉及工业垃圾燃烧炉，它能使气体中的二噁英成分快速降解(达99%)，此催化剂及装置安置在排气道的任何位置都有效。