垃圾焚燒煙氣污染物的形成及其危害是什么

垃圾焚燒煙氣污染物以氣態(tài)或固態(tài)形式存在,一般分為四類:酸性氣態(tài)污染物、不完全燃燒的產(chǎn)物、顆粒污染物和重金屬污染物。


1 　酸性氣體

焚燒煙氣中的酸性氣體主要由SOX 、NOX 、HCl 、HF 組成,均來源于相應(yīng)垃圾組分的燃燒。SOX 由含硫化合物焚燒時氧化所致,大部分為SO2 。NOX 包括NO、NO2 、N2O3等,主要由垃圾中含氮化合物分解轉(zhuǎn)換或由空氣中的氮在燃燒過程中高溫氧化生成。HCl 來源于垃圾中的有機氯化物和無機氯化物: (1) 含氯有機物如PVC 塑料、橡膠、皮革等高溫燃燒時分解生成HCl ; (2) 大量的無機氯化物NaCl、MgCl2 等與其它物質(zhì)反應(yīng)也會產(chǎn)生HCl ,如: H2O +2NaCl + SO2 + 0. 5O2 →Na2 SO4 + 2HCl ,這是垃圾焚燒爐煙氣中HCl 的主要來源。HF 由含氟塑料燃燒產(chǎn)生。

各類酸性氣體中,以HCl 的生成量最多,危害最大。常溫下,HCl 為無色氣體,有刺激性氣味,極易溶于水而形成鹽酸。HCl 對人體的危害很大,能腐蝕皮膚和粘膜,致使聲音嘶啞,鼻粘膜潰瘍,眼角膜混濁,咳嗽直至咯血,嚴(yán)重者出現(xiàn)肺水腫以至死亡。對于植物,HCl 會導(dǎo)致葉子褪綠,進而出現(xiàn)變黃、棕、紅至黑色的壞死現(xiàn)象。焚燒產(chǎn)生的酸性氣體除污染環(huán)境外,還會對焚燒爐膛及其配套的熱能回收鍋爐造成過熱器高溫腐蝕和尾 部受熱面的低溫腐蝕。如深圳市垃圾焚燒爐過熱器曾經(jīng)僅運行100 天就被HCl高溫腐蝕損毀。

2 　微量有機化合物

主要是垃圾中的氯、碳水化合物等在特殊溫度場和特殊觸媒作用下反應(yīng)生成的微量有機化合物,如多環(huán)芳烴(PAHs) 、多氯聯(lián)苯( PCBs) 、甲醛、二惡英( PCDD) 及呋喃(PCDF) 等。

聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署于20 世紀(jì)末公布的報告《焚化爐與人類健康》中指出,垃圾焚燒是二惡英的最大來源。估計在全球范圍內(nèi),由垃圾焚燒爐排放出的二惡英約占總排放量的10 %～40 %。垃圾本身可能含有微量成分的二惡英,但主要是焚燒過程中形成的。二惡英形成途徑可以歸納為: (1) 攜帶著過渡金屬元素和有機氯化合物的垃圾在焚燒爐內(nèi)高溫分解后,能夠產(chǎn)生分子氯和氯游離基以及各種二惡英的前驅(qū)物,它們通過分子重排、自由基縮合、脫氯或 其它分子反應(yīng)等過程形成二惡英; (2) 由于燃燒不充分,煙氣中存在過多的未燃燼物質(zhì),如殘?zhí)?并與適量的觸媒物質(zhì),主要是過渡金屬,特別是銅,在300～500 ℃的溫度環(huán)境下,使高溫燃燒中已經(jīng)分解的二惡英重新生成。

二英、呋喃等有機化合物在常溫下穩(wěn)定,難溶于水,易溶于脂肪并在生物體內(nèi)積累,不僅具有致癌性,還具有生殖毒性、內(nèi)分泌毒性和免疫抑制作用。其中2 ,3 ,7 ,8 -四氯二苯并二惡英是目前人類發(fā)現(xiàn)的最毒的物質(zhì),其毒性相當(dāng)于氰化鉀的1000 倍以上。我國于2003 年6 月1 日起實施的《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18485 - 2001) 規(guī)定二惡英的排放標(biāo)準(zhǔn)為1. 0ng - TEQPm3 。

3 　重金屬

垃圾焚燒煙氣中的金屬化合物一般由垃圾中所含的金屬氧化物和鹽類組成。這些金屬來源于垃圾中的油漆、電池、燈管、化學(xué)溶劑、廢油、油墨等,其中含有汞、鎘、 鉛等微量有害元素。重金屬在焚燒過程中不能被生成和破壞,它們將發(fā)生遷移和轉(zhuǎn)化,最后幾乎以相同的數(shù)量排入環(huán)境,最終通過大氣、飲水、食物等渠道為人體所 攝取而造成危害。

在焚燒過程中,揮發(fā)態(tài)的重金屬及其化合物隨著煙氣離開焚燒區(qū)域后將經(jīng)歷冷凝過程,形成直徑很小的顆粒,這些富集了有毒金屬的細小顆粒會被排放到大氣中,亦會一直停留在灰燼及其它殘余物內(nèi)。垃圾焚燒排放粉塵中所含的重金屬主要存在于可吸入顆粒物中,這些粉塵可溶于水和酸中。

重金屬不能被微生物分解且能在生物體內(nèi)富集,或形成其它毒性更強的化合物,對人體的組織器官產(chǎn)生致癌、致變作用。目前隨著空氣污染控制技術(shù)的不斷改良,除汞 外焚燒爐煙氣中的重金屬含量已大為降低。然而,現(xiàn)代化焚燒爐所排放的重金屬數(shù)量,仍有可能在環(huán)境和人體中累積起來。并且煙氣中重金屬的含量降低將意味著更 多的重金屬進入灰燼中,當(dāng)灰燼隨意被棄置時仍會造成環(huán)境污染。

4 　煙塵

主要是煙氣中夾帶的不可燃物質(zhì)及燃燒產(chǎn)物。垃圾中可燃組分因燃燒不完全會形成黑煙,黑煙中含有大量的碳粒子,對人體危害大的重金屬主要集中于小于3μm 的顆粒物中。據(jù)資料介紹,在20 世紀(jì)70 年代中期,芝加哥地區(qū)垃圾焚燒爐排放的粉塵中含鉛量達6. 9 %左右,其中粉塵粒度小于2μm 的固體鉛含量大于95 %。由于一般存在于煙氣的化合物,均同時包含于焚燒爐的灰燼和其它殘余物內(nèi),故飛灰及底灰均需妥善處理。