多氯聯(lián)苯廢物焚燒設(shè)施事故排放風(fēng)險(xiǎn)評估研究

王堅(jiān)

摘? ?要：為表征危險(xiǎn)廢物焚燒設(shè)施的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，本研究以PCBs廢物焚燒設(shè)施為對象，利用多煙團(tuán)模型模擬研究事故排放條件下污染物的擴(kuò)散情況和風(fēng)險(xiǎn)水平。結(jié)果表明，模擬的幾種污染物的最大地面濃度隨著風(fēng)速增加而下降，隨大氣穩(wěn)定度增加而下降;最大地面濃度出現(xiàn)的位置隨風(fēng)速增加和大氣穩(wěn)定度增加而明顯變遠(yuǎn)。PCBs、HCl、CO、SO2、Cd、Pb、Hg等污染物的最大地面濃度均低于大氣毒性終點(diǎn)限值。二噁英的最大地面濃度高于均限大氣毒性終點(diǎn)限值;距離焚燒設(shè)施2400m和2200m的敏感點(diǎn)上，在一定風(fēng)速和大氣穩(wěn)定度下，二噁英有超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。二噁英是焚燒設(shè)施事故排放時(shí)的重點(diǎn)關(guān)注污染物，在一定氣象條件下距離設(shè)施超過2000m的敏感點(diǎn)的二噁英風(fēng)險(xiǎn)水平不可接受。

關(guān)鍵詞：焚燒設(shè)施? 危險(xiǎn)廢物? 事故排放? 風(fēng)險(xiǎn)評估? ?多煙團(tuán)模型

中圖分類號：X503.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（a）-0122-03

1? 背景

危險(xiǎn)廢物具有毒性、易燃性、爆炸性、腐蝕性、化學(xué)反應(yīng)性或傳染性，控制管理不善將對水、氣、土等環(huán)境介質(zhì)造成污染，并危害人體健康。危險(xiǎn)廢物焚燒是我國危險(xiǎn)廢物處置的主要方式之一，具有處置范圍廣、無害化徹底、減量化好等特點(diǎn)。

在法律、政策和市場的多種因素作用下，近年來我國區(qū)域性危險(xiǎn)廢物焚燒處置設(shè)施建設(shè)得到快速發(fā)展，危險(xiǎn)廢物處置缺口問題逐漸得到解決。但隨之而來，焚燒設(shè)施運(yùn)行污染物排放、擴(kuò)散對大氣、土壤及水體所造成的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)控制已成為危險(xiǎn)廢物處置設(shè)施運(yùn)行面臨的首要問題。特別是焚燒設(shè)施高溫運(yùn)行、處置廢物復(fù)雜，運(yùn)行過程中一旦出現(xiàn)事故，可能引起嚴(yán)重的污染后果[1]。

化工設(shè)施事故狀態(tài)下的風(fēng)險(xiǎn)評估已有較為成熟的方法體系，通過估算最大可信事故概率和最大可信事故后果（危害），計(jì)算得到事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)[2]。本研究以多氯聯(lián)苯（PCBs）廢物焚燒設(shè)施為例，參考上述風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)體系，利用多煙團(tuán)模型研究事故排放條件下污染物的擴(kuò)散情況和風(fēng)險(xiǎn)水平，以期對危險(xiǎn)廢物處置設(shè)施的運(yùn)行管理和同類研究提供參考。

2? 研究方法

2.1 焚燒設(shè)施及周邊情況

研究的焚燒設(shè)施為PCBs專用高溫焚燒處置設(shè)施，規(guī)模為15t/d，采用熱解-高溫氧化-深度尾氣處理技術(shù)工藝。

研究模擬區(qū)域常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镾SW，多年平均風(fēng)速3.5m/s。周邊敏感受體為A村和B村，人口分別為400和2200人，距離設(shè)施分別為2400m和2200m。

2.2 事故模擬條件

經(jīng)風(fēng)險(xiǎn)識別和源項(xiàng)分析[3]，確定該焚燒設(shè)施的最大可信事故為尾氣凈化系統(tǒng)故障，導(dǎo)致煙氣直排。

設(shè)定事故發(fā)生時(shí)排放參數(shù)如下：煙氣排放量為2.47Nm3/s，持續(xù)時(shí)間為20min，煙氣主要污染物濃度為：PCBs 21g/m3，二噁英0.1gTEQ/m3，HCl 2.2g/m3，CO 4g/m3，SO2 1.2g/m3，Cd 3mg/m3，Pb 13mg/m3，Hg 0.2mg/m3。

焚燒設(shè)施排氣筒高度為40m，排氣筒內(nèi)徑1.6m，煙氣出口溫度130°C。

2.3 模擬方法

應(yīng)用多煙團(tuán)模型[4]對焚燒中心周邊5km范圍內(nèi)地面大氣濃度進(jìn)行模擬，考慮不同風(fēng)速（0.3m/s、1.8m/s、3.5m/s）下、不同大氣穩(wěn)定度（B、C、D）污染物的擴(kuò)散情況和風(fēng)險(xiǎn)水平。

3? 結(jié)果與討論

3.1 污染物擴(kuò)散規(guī)律

參考美國能源部急性毒性暴露水平限值[5]，確定主要污染物的大氣毒性終點(diǎn)濃度（即短期暴露將導(dǎo)致人體健康危害或死亡的濃度），如表1所示。

事故條件下，不同風(fēng)速（0.3m/s、1.8m/s、3.5m/s）、不同大氣穩(wěn)定度（B、C、D）時(shí)，污染物地面濃度如表2所示。結(jié)果表明，模擬的幾種污染物PCBs、二噁英、HCl、CO、SO2、Cd、Pb、Hg的最大地面濃度隨著風(fēng)速增加而下降，隨大氣穩(wěn)定度增加而下降;最大地面濃度出現(xiàn)的位置隨風(fēng)速增加和大氣穩(wěn)定度增加而明顯變遠(yuǎn)。

與表1所列的大氣毒性終點(diǎn)濃度比較，除二噁英外，其他指標(biāo)的最大地面濃度在模擬的風(fēng)速和大氣穩(wěn)定度均低于相應(yīng)限值;而二噁英的最大地面濃度在所有模擬的風(fēng)速和大氣穩(wěn)定度下均高于限值，表明最大地面濃度出現(xiàn)位置的風(fēng)險(xiǎn)不可接受。

3.2 敏感點(diǎn)地面污染物濃度及風(fēng)險(xiǎn)評估

事故條件下，不同風(fēng)速（0.3m/s、1.8m/s、3.5m/s）、不同大氣穩(wěn)定度（B、C、D）時(shí)，敏感點(diǎn)污染物地面濃度如表3所示，以大氣穩(wěn)定度D為例，不同風(fēng)速下事故發(fā)生后敏感點(diǎn)B村處污染物地面濃度隨時(shí)間變化如圖1所示。

結(jié)果表明，對于某個(gè)敏感點(diǎn)來說，事故發(fā)生后，某種污染物的濃度先增加，至最大值持續(xù)一定時(shí)間后，開始下降。污染物最大地面濃度隨著風(fēng)速增加而先增加后降低、隨著大氣穩(wěn)定度增加而增加。

關(guān)注的污染物中，PCBs、HCl、CO敏感點(diǎn)最大濃度在不同風(fēng)速和大氣穩(wěn)定度條件下，均低于毒性限值。二噁英最大濃度在兩個(gè)敏感點(diǎn)上、風(fēng)速1.8m/s、大氣穩(wěn)定度為D時(shí)超過PAC-2限值，可能造成不可逆的嚴(yán)重危害;在風(fēng)速1.8m/s和3.5m/s時(shí)，超過PAC-1限值。

以上結(jié)果表明，焚燒設(shè)施發(fā)生事故排放時(shí)，在某些天氣組合的情況下，可能對周邊敏感受體造成影響，主要需要關(guān)注的污染物為二噁英。

4? 結(jié)論

本研究以PCBs廢物焚燒設(shè)施為對象，利用多煙團(tuán)模型模擬研究事故排放條件下污染物的擴(kuò)散情況和風(fēng)險(xiǎn)水平。結(jié)果表明：

（1）模擬的幾種污染物的最大地面濃度隨著風(fēng)速增加而下降，隨大氣穩(wěn)定度增加而下降;最大地面濃度出現(xiàn)的位置隨風(fēng)速增加和大氣穩(wěn)定度增加而明顯變遠(yuǎn)。

（2）PCBs、HCl、CO、SO2、Cd、Pb、Hg等污染物的最大地面濃度均低于大氣毒性終點(diǎn)限值。

（3）二噁英的最大地面濃度高于均限大氣毒性終點(diǎn)限值;距離焚燒設(shè)施2400m和2200m的敏感點(diǎn)上，在一定風(fēng)速和大氣穩(wěn)定度下，二噁英有超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉華峰，于可利，李金惠，等.危險(xiǎn)廢物焚燒設(shè)施的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià).環(huán)境科學(xué)研究，2005，18（Suppl）：48-52.

[2] HJ/T 169-2018.建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則. 2018

[3] 胡二邦.環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)實(shí)用技術(shù)、方法和案例.北京： 中國環(huán)境科學(xué)出版社，2009.

[4] 武偉男，楊平.液氨泄漏事故擴(kuò)散模擬——多煙團(tuán)與SLAB模型對比.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2017，14（8）：24-28.

[5] 美國能源部.Protective Action Criteria （2016年5月）. https：//sp.eota.energy.gov/pac