紹興市廢棄物焚燒企業(yè)周邊土壤環(huán)境影響研究

文_戚楊健 葛小芳 孟峰 王曉燕 吳瑩

1.紹興市固體廢物管理中心 2.紹興市環(huán)保科技服務(wù)中心

紹興作為東部發(fā)達(dá)地區(qū)中等城市，廢棄物處理方式逐步向趨零填埋轉(zhuǎn)變，廢棄物焚燒處置企業(yè)快速發(fā)展。本次針對紹興地區(qū)廢棄物焚燒企業(yè)周邊土壤污染環(huán)境影響的研究，可為今后實施紹興地區(qū)廢棄物焚燒企業(yè)污染防治和土壤、固廢污染防治規(guī)劃實施提供科學(xué)依據(jù)。

1 廢棄物焚燒企業(yè)基本情況及特征污染物的確定

通過對紹興地區(qū)多家典型廢棄物焚燒企業(yè)調(diào)查以及查閱相關(guān)環(huán)保資料，發(fā)現(xiàn)各家廢棄物焚燒企業(yè)都會有廢水、廢氣、二次產(chǎn)生的固體廢物等污染物產(chǎn)生。目前各廢棄物焚燒企業(yè)滲濾液通過企業(yè)內(nèi)部預(yù)處理后達(dá)標(biāo)排入城市污水管網(wǎng)，最終經(jīng)城市污水處理廠處理達(dá)標(biāo)后排放。二次產(chǎn)生的固體廢物有些通過自身處置，有些再次委托相關(guān)單位進(jìn)行處置，沒有排放現(xiàn)象。因此對附近土壤能夠產(chǎn)生影響的主要是廢氣污染物。其中生活垃圾焚燒企業(yè)廢氣產(chǎn)生主要原理為，垃圾進(jìn)入焚燒爐后，在爐膛進(jìn)行充分燃燒，焚燒煙氣在爐內(nèi)溫度850℃以上的焚燒區(qū)域停留時間大于2s，以確保二噁英的充分分解。焚燒煙氣通過由SNCR（選擇性非催化還原脫硝＋半干法脫酸＋干法脫酸+活性炭噴射吸附＋布袋除塵器）組成的煙氣處理系統(tǒng)，將煙氣中的氮氧化物、酸性氣體（二氧化硫、氯化氫等）、重金屬、二噁英類和煙塵等煙氣污染物去除達(dá)標(biāo)后高空排放。危險廢物焚燒企業(yè)廢氣產(chǎn)生經(jīng)過一系列過程。回轉(zhuǎn)窯連續(xù)旋轉(zhuǎn)，物料不停翻動、加熱、干燥、汽化和燃燒，燃燒溫度500～1000℃，殘渣自二燃室底部落入渣斗水封，由出渣系統(tǒng)連續(xù)排出。燃燒產(chǎn)生的煙氣從窯尾螺旋進(jìn)入二燃室、三燃室，燃燒溫度1100～1200℃，停留時間在2s以上。二燃室充分燃燒后，進(jìn)入三燃室持續(xù)燃燒并旋風(fēng)去除一定量灰渣。然后進(jìn)行余熱鍋爐回收熱量，余熱鍋爐出口煙氣（約550℃）經(jīng)急冷塔快速冷卻至200℃，煙氣停留時間小于規(guī)范的1.0s，可以有效防止二噁英的再次合成。煙氣再進(jìn)入干法脫酸塔、布袋除塵器，通過文丘里管噴消石灰粉和活性炭粉進(jìn)入干法脫酸塔，使煙氣中的酸性氣體與氫氧化鈣中和，經(jīng)氫氧化鈣中和處理及活性炭吸附后進(jìn)入布袋除塵器除去粉塵。之后再進(jìn)入碳纖維吸附和堿液噴淋塔，經(jīng)再熱器后進(jìn)入煙囪，排入大氣。

廢棄物焚燒企業(yè)在焚燒過程中的特征污染物主要包括重金屬和二噁英。通過進(jìn)一步調(diào)查，典型廢氣特征污染物主要包括二氧化硫、煙塵、氮氧化物、氯化氫、一氧化碳、銅、鎳、鉻、鋅、砷、汞、鎘、鉛、二噁英、氨、硫化氫、粉塵等。調(diào)查的6家典型廢棄物焚燒企業(yè)特征污染物如表1所示。

表1 紹興地區(qū)典型廢棄物焚燒企業(yè)特征污染物情況表

依據(jù)對紹興地區(qū)典型生活垃圾和污泥焚燒企業(yè)的特征污染物的分析和調(diào)查，確定這類企業(yè)產(chǎn)生的污染物會對周邊土壤產(chǎn)生影響的主要為重金屬和二噁英，監(jiān)測因子為銅、鎳、鉻、鋅、鉛、砷、鎘、汞和二噁英，另加一個反應(yīng)土壤物理特性的pH。

2 周邊土壤環(huán)境檢測點(diǎn)位的確定

根據(jù)相關(guān)研究結(jié)論，通過采集某城市生活垃圾焚燒爐周邊0～7km范圍內(nèi)的33個農(nóng)田土壤樣本，垃圾焚燒廠煙氣排放對周邊農(nóng)田土壤中二噁英濃度的影響隨距離的增加呈現(xiàn)下降的趨勢，主要影響區(qū)域集中在周邊0～500m的范圍內(nèi)。因此本次研究確定紹興地區(qū)廢棄物焚燒企業(yè)對土壤的影響主要集中在0～500m之間，因此對于廢棄物焚燒企業(yè)周邊土壤影響布點(diǎn)可以安排在廢棄物焚燒企業(yè)主導(dǎo)風(fēng)向上、下風(fēng)向500m左右距離進(jìn)行布點(diǎn)采樣，點(diǎn)位設(shè)置數(shù)量可以滿足土壤分析需要，并和該類型企業(yè)原環(huán)評審批時的監(jiān)測點(diǎn)位進(jìn)行對比，最好能和原有環(huán)評審批的監(jiān)測點(diǎn)位形成對比，從而發(fā)現(xiàn)其變化過程。同時在點(diǎn)位設(shè)置中應(yīng)對當(dāng)?shù)乇尘巴寥肋M(jìn)行采集。廢棄物焚燒企業(yè)對周邊土壤造成的影響主要為重金屬和二噁英，該類污染物遷移性較差，因此在對周邊土壤進(jìn)行采樣時一般采集0～0.2m表層土樣。建設(shè)用地土壤環(huán)境調(diào)查與監(jiān)測按HJ25.1、HJ25.2 及相關(guān)技術(shù)規(guī)定要求執(zhí)行。

3 周邊區(qū)域特征污染物檢測結(jié)果及時空分布分析

紹興地區(qū)廢棄物焚燒企業(yè)周邊土壤污染檢測數(shù)據(jù)通過調(diào)取廢棄物焚燒企業(yè)周邊土壤監(jiān)測歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)場布點(diǎn)檢測獲取。此次共調(diào)取了其中5家廢棄物焚燒企業(yè)的歷史檢測數(shù)據(jù)，對全部納入調(diào)查的廢棄物焚燒企業(yè)上風(fēng)向、下風(fēng)向各500m左右設(shè)置現(xiàn)狀土壤采樣點(diǎn)取樣分析。經(jīng)實驗室分析，各采樣點(diǎn)pH基本在6～9，Cu的濃度在9～31 mg/kg、Ni的濃度在13～37 mg/kg、Cr的濃度在20～94 mg/kg、Zn的濃度在44～130 mg/kg、Pb的濃度在9～31 mg/kg、As的濃度在3～10 mg/kg、Cd的濃度在0.05～0.43mg/kg、Hg的濃度在0.031～0.259mg/kg、二噁英的濃度在0.25～36ng/kg，廢棄物焚燒企業(yè)周邊土壤中Cu、Ni、Cr、Zn、Pb、As、Cd、Hg均可以滿足《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618-2018）中相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)限值。二噁英指標(biāo)可以滿足《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）工業(yè)用地篩選值。從目前檢測結(jié)果看，紹興地區(qū)危廢、污泥等焚燒企業(yè)周邊土壤的污染并不嚴(yán)重。雖然從目前的監(jiān)測數(shù)據(jù)看，廢棄物焚燒企業(yè)對周邊土壤影響不是很敏感，但仍需加強(qiáng)對該類企業(yè)的監(jiān)管，同時廢棄物焚燒企業(yè)也應(yīng)加大自行監(jiān)測力度，隨時監(jiān)控污染物的變化情況。

特征污染物的時間分布主要通過對照廢棄物焚燒企業(yè)歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)和現(xiàn)有監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而來分析廢棄物焚燒企業(yè)在長期的生產(chǎn)過程中對土壤重金屬和二噁英產(chǎn)生的累積影響。通過分析典型廢棄物焚燒企業(yè)周邊土壤歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)狀數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，紹興廢棄物焚燒企業(yè)建成后這幾年沒有明顯的累積效應(yīng)，數(shù)據(jù)分布均有高有低，沒有規(guī)律性。需要進(jìn)一步加強(qiáng)對廢棄物焚燒企業(yè)周邊土壤的定期檢測工作，以獲得更多的數(shù)據(jù)來分析重金屬和二噁英在時間上的累積效應(yīng)。

特征污染物的空間分布首先通過調(diào)查國內(nèi)廢棄物焚燒企業(yè)土壤污染相關(guān)課題的研究，資料表明垃圾焚燒廠周圍土壤上述重金屬濃度未發(fā)現(xiàn)明顯高累積現(xiàn)象，垃圾焚燒廠煙氣排放對周邊農(nóng)田土壤中二噁英濃度的影響隨距離的增加呈現(xiàn)下降的趨勢，主要影響區(qū)域集中在周邊0～500m的范圍內(nèi)，對1.5km半徑外的區(qū)域影響甚微。為更充分地反映紹興地區(qū)的實際情況，通過對典型危廢和污泥焚燒企業(yè)產(chǎn)生廢氣重金屬和二噁英采用EPA推薦的第二代法規(guī)模式——AERMOD模式進(jìn)行預(yù)測。AERMOD是穩(wěn)態(tài)煙雨擴(kuò)散模式，可基于大氣邊界層數(shù)據(jù)特征模擬點(diǎn)源、面源、體源等排放出的污染物在短期和長期的濃度分布預(yù)測，適用于農(nóng)村或城市地區(qū)、簡單或復(fù)雜地形。通過氣象風(fēng)向條件，根據(jù)環(huán)評大氣預(yù)測模型預(yù)測紹興地區(qū)典型廢棄物焚燒企業(yè)污染物最大值落地濃度基本位于353～430m之間，向內(nèi)和向外均呈現(xiàn)遞減趨勢，對1.5km半徑外的區(qū)域影響甚微。因此紹興地區(qū)典型廢棄物焚燒企業(yè)在重金屬和二噁英對土壤環(huán)境的影響上，也基本和大氣污染物對地面落地濃度吻合，和已有的各類研究結(jié)論向一致。

4 結(jié)語

通過調(diào)查紹興地區(qū)典型廢棄物焚燒企業(yè)的生產(chǎn)工藝、污染物產(chǎn)生及治理情況，基本明確該類型企業(yè)易對土壤造成污染的特征污染物為銅、鎳、鉻、鋅、鉛、砷、鎘、汞和二噁英，分析廢棄物焚燒企業(yè)周邊土壤重金屬和二噁英的時間變化情況。經(jīng)過研究分析得到廢棄物焚燒企業(yè)對周邊土壤重金屬和二噁英的累積作用不明顯，歷史數(shù)據(jù)沒有明顯規(guī)律規(guī)律性，在空間分布上基本和大氣污染物對地面落地濃度吻合，在300～500米范圍內(nèi)廢棄物焚燒企業(yè)對土壤環(huán)境影響最大。