干垃圾篩分過程空氣監(jiān)測因子分布及其相關(guān)性分析

陸 魯，張美蘭

（1.上海城投環(huán)境（集團）有限公司，上海 200060；2.上海老港廢棄物處置有限公司，上海 201302）

1 引言

隨著經(jīng)濟快速發(fā)展和城市人口的日益增長，我國垃圾的產(chǎn)生量和處置量也逐年增加，總產(chǎn)生量已位于世界高產(chǎn)國前列，增長量居世界首位。據(jù)專家預(yù)測，2030 年全國垃圾產(chǎn)生量將高達(dá)4.09×108t［1-2］。垃圾分類前，填埋是我國生活垃圾處置的主要手段。截至2019 年，全國存在無害化生活垃圾處理廠（場）1 183 座。2019 年生活垃圾無害化處理量為2.401 28×108t，其中生活垃圾衛(wèi)生填埋量為1.094 80×108t［3-6］。

近期隨著各地對“垃圾分類就是新時尚”政策的積極響應(yīng)，其相關(guān)分類條例陸續(xù)出臺。上海市率先于2019 年7 月1 日正式施行《上海市生活垃圾管理條例》，截至2020 年底，已建成生活垃圾全程分類體系，2021 年底可基本實現(xiàn)原生生活垃圾零填埋目標(biāo)。在《上海市關(guān)于進一步加強塑料污染治理的實施方案》中，也對干垃圾中塑料廢棄物等零填埋的實現(xiàn)做出具體管理要求。隨著垃圾產(chǎn)生量的增加，人們對生活垃圾所帶來的惡臭和微生物氣溶膠污染及其健康風(fēng)險的關(guān)注程度日益增加。在惡臭影響方面，國內(nèi)外已開展了較多的關(guān)于設(shè)施和點位的惡臭強度、惡臭氣體成分、擴散規(guī)律及其對于人體健康影響的研究［7-10］，GBZ 2.1—2019 工作場所有害因素職業(yè)接觸限值第1 部分：化學(xué)有害因素，對甲醛等有害物質(zhì)在工作場所的接觸限值做了具體規(guī)定［11-14］。生活垃圾中也存在著有害微生物，能夠隨著空氣氣溶膠進行傳播［15-17］。本項目針對位于上海市老港固廢基地的干垃圾篩分工程作業(yè)現(xiàn)場，進行氣態(tài)污染物的在線監(jiān)測，初步分析分選過程中的污染特征及其潛在的健康風(fēng)險，對于環(huán)境污染和衛(wèi)生風(fēng)險管控具有重要的現(xiàn)實意義。

2 干垃圾篩分概況

2.1 篩分流程

干垃圾篩分場地主要功能區(qū)包括垃圾儲存坑（室外）、篩分設(shè)備區(qū)（室內(nèi)）和篩出物暫存間（室內(nèi)）。室內(nèi)空間大小為30 m （長） ×22 m（寬）×7 m（高）。篩分流程如圖1 所示。

圖1 干垃圾篩分流程Figure 1 The process of residual waste sorting

2.2 干垃圾組分

2020 年10 月12 日至2021 年2 月7 日篩分的干垃圾組分分布情況如圖2 所示。篩上輕質(zhì)物（62.68%）和篩下細(xì)料（32.64%）是干垃圾的主要成分。抽樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)，篩上輕質(zhì)物的成分包括紙類（21.96%）、 PP 餐 盒（4.19%）、 PET 瓶 類（0.40%）、膜類（15.17%）、紡織類（4.19%）、電線（1.00%）和其他（53.09%）。

圖2 干垃圾組分Figure 2 The composition of residual waste

3 監(jiān)測因子與方法

為了實時跟蹤監(jiān)測篩分現(xiàn)場的環(huán)境污染狀況，在距離篩分設(shè)備1 m、高度1.8 m 處墻壁上安裝實時環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)（NANO 500，上海迪勤智能科技），如圖3 所示。結(jié)合現(xiàn)場實際運行情況，本次選取了PM2.5、溫度、濕度、甲醛（HCHO）和總揮發(fā)性有機物（TVOCs）指標(biāo)評估篩分現(xiàn)場狀況，實時環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

圖3 現(xiàn)場空氣在線監(jiān)測設(shè)備Figure 3 Air real-time monitoring equipment in site

表1 實時環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)Table 1 Technical parameters of real-time environment monitoring system

4 監(jiān)測結(jié)果與討論

4.1 監(jiān)測數(shù)據(jù)隨時間變化情況

圖4 為2020 年10 月12 日至2021 年2 月7日干垃圾篩分車間各空氣監(jiān)測因子監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化情況。PM2.5主要為0～60μg/m3，其中超過75μg/m3的天數(shù)為3 d；而CO2、TVOCs、溫度、濕度和甲醛則分別為400～650 mg/m3、150～750μg/m3、6～25 ℃、44%～89% 和9～61 mg/m3。以上指標(biāo)均滿足GBZ 2.1—2019 對工作場所內(nèi)空氣質(zhì)量的要求［14］。

圖4 監(jiān)測數(shù)據(jù)隨時間變化情況Figure 4 The changes of monitoring data over time

4.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)分布情況

圖5 為各空氣監(jiān)測因子在2020 年10 月12 日至2021 年2 月7 日的總體分布情況。由圖5可知，PM2.5主要為0～100 μg/m3，其占比為98.85%，而>150μg/m3的占比為1.15%，說明干垃圾篩分車間基本符合二級濃度限值要求［13］。CO2在400～450、450～550、550～650、650～750、750～850 mg/m3占比分別為64.64%、23.09%、8.88%、3.24%和0.15%。參照GB/T 18883—2002 室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，CO2濃度符合其標(biāo)準(zhǔn)要求（CO2限值1 000 mg/m3）。結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，由于篩分車間空間較大，通風(fēng)效果好，所以CO2的濃度較低。

圖5 空氣監(jiān)測因子分布情況Figure 5 The distribution of air monitoring factors

而TVOCs 濃度>300 μg/m3的占比為34.16%，該濃度范圍的空氣會讓人產(chǎn)生不適感。結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，明顯可感受到異味。甲醛在篩分車間的濃度基本為10～20 mg/m3, 占比為45.41%，其余濃度為0～10、20～30、30～40、50～100、≥100 mg/m3，占比分別為31.97%、13.16%、4.86%、2.59%和2.01%。該監(jiān)測結(jié)果表明，大部分甲醛濃度在工業(yè)場所接觸限值范圍內(nèi)［14,16］。

4.3 相關(guān)性分析

圖6 為空氣監(jiān)測因子熱力圖。其中深紅色到白色的顏色變化表示相關(guān)性從-0.2 到1.0 的變化，即顏色越深負(fù)相關(guān)越強，反之亦然。由圖6 可知，PM2.5與其他影響因子相關(guān)性在-0.2～0.2，說明相關(guān)性相對較弱。而CO2與TVOCs、溫度和濕度相關(guān)性范圍為0.2～0.4，顏色為深紅色，說明彼此具有一定的相關(guān)性；而TVOCs 與甲醛的相關(guān)性為0.345，其原因為甲醛是TVOCs 其中的1 種［18-19］。

圖6 空氣監(jiān)測因子的熱力圖Figure 6 The thermodynamic diagram of air monitoring factors

圖7 為空氣監(jiān)測因子的分層熱力圖，該圖表示影響因子之間影響的權(quán)重。由圖7 可知，TVOCs和CO2的相關(guān)性比其他的影響因子更強，TVOCs主要是由干垃圾本身散發(fā)惡臭和微生物的滋生所引起的。CO2濃度與微生物活動的強弱有關(guān)，因此，TVOCs 和CO2存在較強的正相關(guān)性。其余因素與TVOCs 的相關(guān)性順序為甲醛>溫度>濕度>PM2.5，這些因素都將直接影響到微生物的生長，進而對TVOCs 濃度有一定的影響。

圖7 空氣監(jiān)測因子的分層熱力圖Figure 7 The layered thermodynamic diagram of air monitoring factors

5 結(jié)論

本項目監(jiān)測時間為2020 年10 月12 日至2021年2 月7 日，通過在干垃圾篩分現(xiàn)場安裝實時監(jiān)測設(shè)備，評估了現(xiàn)場的空氣質(zhì)量狀況，分析了氣象因子的相關(guān)性。監(jiān)測指標(biāo)為PM2.5、CO2、TVOCs、溫度、濕度和甲醛，一共獲得72 410 組數(shù)據(jù)；PM2.5主要為0～60 μg/m3，CO2、TVOCs、溫度、濕度和甲醛分別為400～650 mg/m3、150～750μg/m3、6～25 ℃、44%～89%和9～61μg/m3，以上均滿足GBZ 2.1—2019 對工作場所內(nèi)空氣質(zhì)量的要求。其中，TVOCs 和CO2的相關(guān)性比其他的影響因子更強，干垃圾中的TVOCs 主要是由干垃圾本身散發(fā)惡臭和微生物的滋生所引起的，CO2是伴隨著微生物生長過程而被釋放；對TVOCs 影響強度因子的排序為甲醛>溫度>濕度>PM2.5。

對于垃圾資源化現(xiàn)場，特別是分選現(xiàn)場應(yīng)充分考慮以上空氣因子對于空氣質(zhì)量的影響，盡可能選取潔凈的干垃圾作為分選原料，同時做好通風(fēng)措施。