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焚烧过程中二噁英黎鲍网污染及治理问题的初探

时间:2020-02-14 16:24来源:ca88亚洲城 作者:张亮影 点击:
焚烧过程中二噁英污染及治理问题的初探,摘要:本文介绍了二噁英的定义及理化性质,对其焚烧过程中产生机理与来
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北极星环境监测网讯:摘要:本文介绍了二噁英的定义及理化性质,对其焚烧过程中产生机理与来源作了详细阐述,对二噁英管理措施及治理技术进行了初探。

关键词:二噁英;焚烧过程;管理措施

前言

二噁英是人类生产活动过程中的非目标产物,其来源非常广泛。主要来源于焚烧过程、化学物质的制造过程、金属冶炼过程、生物及光化学过程、水处理等生产过程。二噁英性质稳定,在人体内降解缓慢,主要蓄积在脂肪组织中,不但能够导致皮肤性疾病,而且具有不可逆的致畸、致癌、致突变“三致”毒性。对环境中二噁英的潜在危害及其防治对策的研究已成为我国当前环境科学领域的重大课题之一。

1二噁英的定义及理化性质

1.1定义

二噁英类物质(Dioxins,PCDD/Fs)是指含有1个或2个氧键连接2个苯环的含氯有机化合物,是一种持久性有机污染物(POPs)。包括2类210种含氯化合物,其中75种多氯二苯-并-对-二噁英(polychlorinated dibenzo-p-dioxins,简称PCDDs)和135种多氯二苯并呋喃(polychlorinated dibenzofurans PCDFs)。二噁英类物质中以2,3,7,8位四氯代二噁英(2,3,7,8-TCDD)的毒性最强,其毒性相当于氰化钾(KCN)毒性的1000倍,被称为“地球上毒性最强的毒物”,同时被国际癌症研究中心列为人类一级致癌物。

1.2理化性质

二噁英类化合物在常温下为白色晶体状态,熔点303~306℃、沸点421~447℃、相对分子量322、25℃时密度1.827g/cm3;在强酸强碱中保持稳定,极难溶于水(水中溶解度为0.2 ng/L),可溶于大部分有机溶剂(在甲醇、苯、二氯苯中分别为1.048 g/L、57 g/L和14 g/L);分解温度大于700℃,高温降解需1300℃以上;自然环境中的微生物降解、水解及光分解作用对二噁英分子结构的影响均很小,尤其是对高氯代二噁英。

二噁英类化合物具有高度脂溶性和亲脂性,可通过脂质转移而富集于食物链并积聚于脂肪组织内,排出人体和动物体的半衰期为5~10年,平均为7年;自然界中极难自然降解,在土壤中的半衰期为9~12年;其蒸汽压极低(为2.3×10-4Pa),在空气中除可被气溶胶体颗粒吸附之外很少能游离存在,主要积聚于富有机质的基体中,如土壤、水系沉积物等。

2二噁英的产生机理及来源

2.1二噁英的形成机理

二噁英在焚烧中生成机理非常复杂,已被证实的焚烧中二噁英生成机理有4种方式。(1)焚烧物质本身含有微量二噁英类物质,在未燃烧充分的条件下,导致继续在固体残渣和烟气中存在。(2)前驱物合成:物质中本身含有或在不完全燃烧及飞灰表面的不均匀催化反应生成有机气相前驱物(如氯酚、氯苯、多氯联苯等),这些前驱物在一定的温度以及重金属的催化作用下,通过氯化、缩合、氧化等反应转化为二噁英类物质。(3)高温气相合成:除水分外含碳氢成分的低沸点有机物挥发后与空气中的氧反应生成水和二氧化碳,形成暂时缺氧状况,使部分有机物同氯化氢反应,生成二噁英。(4)从头合成:碳、氢、氧和氯等元素通过基元反应生成PCDDs/PCDFs , 称为二噁英类的“从头合成(de novo synthesis)”。飞灰中的大分子的碳(残碳)与有机或无机氯在低温下(约250~350℃)条件下,经飞灰中某些具有催化作用的成分(如Fe、Cu等过渡元素或其氧化物催化)生成二噁英。

具体哪种机理起主导作用取决于炉型、工作状态和燃烧条件。从已有的研究结果来看,当燃烧条件恶劣时,烟气中形成了大量二噁英前驱物,此时二噁英的生成主要通过前驱物生成;而当燃烧条件较好的情况下,在飞灰表面发生的从头合成反应的二噁英占主导地位。

如上所述,二噁英类物质不论以何种方式形成,都应具备以下因素:含苯环的化合物(苯、酚等);含氯元素的化合物(氯化氢、氯气等);反应催化剂(铁、铜等);反应温度在250~600℃之间。

2.2二噁英的来源

环境中的二噁英来源大致有以下几种:(1)垃圾焚烧、各种燃料燃烧和一些高温处理过程。(2)工业生产过程副产物,如苯酚类的除草剂、木材防腐剂等的生产过程。(3)金属的冶炼和精炼过程中(铁矿冶炼、钢材制造和金属边角料的处理过程)。(4)二噁英能够在特定的环境条件下生成,如微生物在降解氯酚类化合物的同时能够生成二噁英,相似的氯酚类化合物在光降解的过程中也能够生成二噁英化合物。(5)纸浆和造纸工业的氯气漂白过程,在造纸的污泥和排水中含有多种二噁英化合物,其浓度不等。(6)水处理的过程,由于使用氯气消毒可以产生二噁英。(7)此外,汽车(使用二氯乙烷为溶剂的高辛烷植含四乙基铅汽油)的尾气、森林火灾,秸秆焚烧、香烟燃烧等都有少量二噁英的排放。虽然自然界的活动可以产生二噁英,但是环境中的二噁英大部分来自人类活动。

3二噁英的管理措施及治理技术

3.1管理措施

(责任编辑:admin)
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