某生活垃圾焚燒企業(yè)周邊住宅小區(qū)土壤和室內(nèi)積塵中二噁英類研究及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

張宗祥，毛 慧，吳 晶，于建飛

(1.江蘇省泰州環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇 泰州 225300;2.江蘇省環(huán)境保護(hù)土壤有機(jī)物監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 泰州 225300)

0 引言

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展和人民生活水平的日益提高，城鎮(zhèn)生活垃圾產(chǎn)生量快速增長(zhǎng)，生活垃圾處理處置問(wèn)題備受關(guān)注[1-3]。近年來(lái)，生活垃圾焚燒發(fā)電已在各大、中型城市建設(shè)并廣泛應(yīng)用，成為我國(guó)主要的垃圾減量化處置方式[4-6]。同時(shí)生活垃圾焚燒企業(yè)運(yùn)營(yíng)期間對(duì)周邊環(huán)境的影響也已引起廣泛關(guān)注。目前，關(guān)于在垃圾焚燒企業(yè)周邊開展環(huán)境空氣和土壤介質(zhì)的健康風(fēng)險(xiǎn)的研究報(bào)道較多[7-10]，但鮮有涉及住宅小區(qū)室內(nèi)積塵進(jìn)行的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。由于居民生活絕大部分的時(shí)間是停留在室內(nèi)，故人體接觸室內(nèi)積塵的頻次較高，尤其是兒童經(jīng)口攝入室內(nèi)積塵的暴露不容忽視。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)城市垃圾焚燒企業(yè)周邊住宅小區(qū)的土壤和室內(nèi)積塵中的二噁英，對(duì)研究垃圾焚燒企業(yè)周邊住宅小區(qū)人群健康風(fēng)險(xiǎn)具有非常重要的意義。

以華東地區(qū)某生活垃圾焚燒企業(yè)為監(jiān)測(cè)對(duì)象，研究該企業(yè)在正常生產(chǎn)情況下焚燒生活垃圾產(chǎn)生的廢氣擴(kuò)散至周邊住宅小區(qū)內(nèi)土壤和室內(nèi)積塵中二噁英的濃度水平和分布特征，以此初步評(píng)估住宅小區(qū)居民的二噁英暴露水平。根據(jù)不同時(shí)間段監(jiān)測(cè)結(jié)果，比較不同人群對(duì)室內(nèi)積塵和土壤的暴露風(fēng)險(xiǎn)，科學(xué)評(píng)價(jià)生活垃圾焚燒行業(yè)周邊環(huán)境的安全和周邊居民的健康風(fēng)險(xiǎn)，以促進(jìn)社會(huì)和諧發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與分析

某生活垃圾焚燒企業(yè)的煙氣凈化系統(tǒng)采用“SNCR 脫硝+（半干法+ 干法）脫酸+ 活性炭噴射+ 布袋除塵器”的煙氣處理工藝，煙氣通過(guò)高80 m 煙囪排入環(huán)境中。根據(jù)監(jiān)測(cè)期間所處的主導(dǎo)風(fēng)向和居民住宅的分布情況，在垃圾焚燒企業(yè)周邊的上風(fēng)向選擇1 個(gè)代表性的住宅小區(qū)，下風(fēng)向選擇3 個(gè)代表性的住宅小區(qū)，小區(qū)的編號(hào)分別為XQ1，XQ2，XQ3 和XQ4。上風(fēng)向XQ1 距離垃圾焚燒企業(yè)800 m，下風(fēng)向XQ2，XQ3，XQ4 分別距離垃圾焚燒企業(yè)800，1 500 和2 000 m。樣品采集時(shí)間分別設(shè)定在2021年一季度、二季度、三季度和四季度，以獲得全年各住宅小區(qū)土壤和室內(nèi)積塵中二噁英的濃度水平和分布特征。土壤樣品采集參照HJ/T 166—2004《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》[11]，深度為0 ～20 cm。室內(nèi)積塵樣品在住宅小區(qū)內(nèi)選擇一樓的住戶室內(nèi)，收集靠重力自然沉降的灰塵，采樣時(shí)間為1 個(gè)月。每次土壤和室內(nèi)積塵各采集1 個(gè)樣品。

分析土壤采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法HJ 77.4—2008《土壤和沉積物二噁英類的測(cè)定同位素稀釋高分辨氣相色譜-高分辨質(zhì)譜法》[12]。室內(nèi)積塵樣品由于無(wú)相關(guān)分析標(biāo)準(zhǔn)，參照土壤分析方法執(zhí)行。

1.2 主要儀器與試劑

主要分析儀器：Thermo DFS 高分辨氣相色譜-高分辨質(zhì)譜聯(lián)用儀。

前處理儀器：ASE 350 加速溶劑萃取儀、Heidolph 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、Rocket 火箭蒸發(fā)器。

主要試劑：威靈頓EPA 1613 系列標(biāo)準(zhǔn)溶液、提取內(nèi)標(biāo)和進(jìn)樣內(nèi)標(biāo)、CNW 二氯甲烷、正己烷、甲苯、丙酮等，Sigma 壬烷、多層復(fù)合硅膠柱、活性碳柱。國(guó)藥鹽酸、無(wú)水硫酸鈉。

1.3 樣品前處理流程

利用高分辨氣相色譜-高分辨質(zhì)譜聯(lián)用儀測(cè)定二噁英。利用甲苯溶劑進(jìn)行索氏提取萃取土壤和室內(nèi)積塵樣品，提取時(shí)間為18 h 以上，利用多層復(fù)合硅膠柱和活性炭柱分別對(duì)萃取液進(jìn)行凈化，期間使用同位素提取內(nèi)標(biāo)進(jìn)行質(zhì)量控制，最后加入一定量的同位素進(jìn)樣內(nèi)標(biāo)，濃縮定容至40 μL。

1.4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型及參數(shù)

依據(jù)HJ 875—2017 《環(huán)境污染物人群暴露評(píng)估技術(shù)指南》[13]，經(jīng)口攝入土壤或室內(nèi)積塵中二噁英日均暴露量公式為：

式中：ADDoral-soil為經(jīng)口攝入土壤或室內(nèi)積塵中二噁英的日均暴露量，ng/(kg·d)；CS為經(jīng)口攝入土壤或室內(nèi)積塵中二噁英的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，ng/kg；IRS為土壤或室內(nèi)積塵中二噁英的攝入量，mg/d；CF為質(zhì)量轉(zhuǎn)換因子，1×10-6kg/mg；EF為暴露頻率，d/a；ED為暴露持續(xù)時(shí)間，a；BW為人群平均體重，kg；AT為平均暴露時(shí)間，d。

依據(jù)《中國(guó)人群暴露參數(shù)手冊(cè)（成人卷）》[14]和《中國(guó)人群暴露參數(shù)手冊(cè)（兒童卷：0 ～5 歲）》[15]中的平均水平進(jìn)行暴露參數(shù)估算，成人和兒童分別指年齡在18 歲及以上和0 ～5 歲的人群，成人和

兒童暴露參數(shù)的取值見(jiàn)表1。

表1 不同人群經(jīng)口暴露參數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤中二噁英分布特征

各住宅小區(qū)內(nèi)土壤和室內(nèi)積塵中二噁英含量及毒性當(dāng)量見(jiàn)表2。由表2 可以看出，測(cè)出4 個(gè)代表性的住宅小區(qū)內(nèi)土壤中二噁英的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為25.2 ～377 ng/kg，毒性當(dāng)量（TEQ）范圍為0.8 ～4.8 ng/kg。其中XQ3 和XQ4 的TEQ均值分別為4.3 和3.7 ng/kg，均高于XQ1 的TEQ均值（1.0 ng/kg）。XQ2 的TEQ均值為1.8 ng/kg。依據(jù)我國(guó)GB 36600—2018 《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》[16]中第一類用地的篩選值TEQ為1 × 10-5mg/kg，小區(qū)內(nèi)土壤中二噁英濃度水平未超篩選值，滿足居住用地需求，對(duì)人體健康造成的影響可以忽略不計(jì)。XQ3 和XQ4 土壤中二噁英的濃度明顯高于XQ1 且下風(fēng)向小區(qū)位于住宅集中區(qū)，周邊無(wú)其他污染源，說(shuō)明垃圾焚燒企業(yè)產(chǎn)生的廢氣通過(guò)高空擴(kuò)散，自然沉降富集在土壤中。由于XQ3 和XQ4 距離垃圾焚燒企業(yè)分別是1 500，2 000 m，XQ3 土壤中二噁英的TEQ高于XQ4，推斷原因是由于在監(jiān)測(cè)期間受氣流傳輸?shù)挠绊懀瑥U氣中二噁英擴(kuò)散的最大落地距離小于2 000 m。

表2 土壤和室內(nèi)積塵中二噁英含量及TEQ

同時(shí)，由表2 可以看出，4 個(gè)住宅小區(qū)第一、二、三、四季度土壤中二噁英的濃度范圍分別為25.2 ～377，33.8 ～298，65.4 ～178，35.8 ～279 ng/kg，TEQ范圍分別為1.1 ～4.5，0.8 ～3.8，0.9 ～4.1，1.0 ～4.8 ng/kg。從數(shù)值上看，第二季度和第三季度的結(jié)果略低于第一和第四季度的結(jié)果。推斷原因主要由于秋、冬季受到冷高壓的影響，氣流下沉，形成逆溫天氣，使近地面大氣不易流動(dòng)，造成污染容易堆積，污染物沉降并富集到土壤中[17]，后期需持續(xù)關(guān)注土壤中二噁英的累積情況，客觀評(píng)價(jià)生活垃圾焚燒企業(yè)周邊環(huán)境的安全影響。

2.2 室內(nèi)積塵中二噁英分布特征

由表2 可以看出，4 個(gè)代表性的住宅小區(qū)室內(nèi)積塵中二噁英的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為44.1 ～211 ng/kg，TEQ范圍為1.1 ～4.9 ng/kg。XQ3 和XQ4 室內(nèi)積塵中二噁英的TEQ均值分別為4.5 和3.6 ng/kg，均高于XQ1 室內(nèi)積塵中二噁英的TEQ均值（1.3 ng/kg），且XQ3 的結(jié)果較XQ4 高。XQ2 室內(nèi)積塵中二噁英的TEQ均值為2.4 ng/kg。參考GB 36600—2018 中建設(shè)用地第一類用地篩選值，室內(nèi)積塵中二噁英濃度水平均未超篩選值。室內(nèi)積塵中二噁英在4 個(gè)小區(qū)內(nèi)的分布規(guī)律與土壤中二噁英的分布規(guī)律一致，說(shuō)明室內(nèi)積塵與土壤中二噁英具有一定的同源性。XQ1，XQ2，XQ3，XQ4 4 個(gè)住宅小區(qū)內(nèi)室內(nèi)積塵中全年二噁英的TEQ分別為：1.1 ～4.9，2.1 ～2.6，4.1 ～4.9，3.0 ～4.1 ng/kg，土壤中TEQ分別為0.8 ～1.1，1.5 ～2.2，3.8 ～4.8，3.4 ～3.9 ng/kg。比較同一住宅小區(qū)、同一監(jiān)測(cè)時(shí)段數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)積塵中二噁英的TEQ略高于土壤中，說(shuō)明室內(nèi)積塵中二噁英對(duì)人體的暴露風(fēng)險(xiǎn)大于土壤中。居民生活絕大部分時(shí)間在室內(nèi)活動(dòng)，人體接觸室內(nèi)積塵的頻次也高于室外土壤，故人體經(jīng)口攝入室內(nèi)積塵中二噁英的暴露需要引起重視。

2.3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

生活垃圾焚燒企業(yè)排放的二噁英首先進(jìn)入環(huán)境空氣中，再通過(guò)傳輸、遷移和沉降等方式轉(zhuǎn)移到土壤和室內(nèi)積塵中[18]。二噁英積聚在人體后不易排出體外，威脅人體健康。以土壤和室內(nèi)積塵作為人體經(jīng)口攝入暴露主要途徑，4 個(gè)住宅小區(qū)內(nèi)居民的環(huán)境暴露量計(jì)算所涉及的土壤和室內(nèi)積塵中二噁英濃度均為年度平均值。各住宅小區(qū)人群經(jīng)口攝入二噁英暴露劑量評(píng)估結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可以看出，成人經(jīng)口攝入土壤中二噁英的日均暴露量為3.35 × 10-7～1.44 × 10-6ng/(kg·d)，經(jīng)口攝入室內(nèi)積塵中二噁英的日均暴露量為4.36 × 10-7～1.51×10-6ng/(kg·d)，兒童經(jīng)口攝入土壤中二噁英的日均暴露量為4.11×10-6～1.77×10-5ng/(kg·d)，經(jīng)口攝入室內(nèi)積塵中二噁英的日均暴露量為5.34× 10-6～1.85 × 10-5ng/(kg·d)。結(jié)果表明，成人和兒童經(jīng)口攝入室內(nèi)積塵中二噁英的日均暴露量明顯高于經(jīng)口攝入土壤的日均暴露量，說(shuō)明室內(nèi)積塵對(duì)人體健康的暴露風(fēng)險(xiǎn)高于土壤暴露風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，兒童經(jīng)口攝入土壤中二噁英的日均暴露量成人的12 倍，經(jīng)口攝入室內(nèi)積塵中二噁英的日均暴露量也是是成人的12 倍。一方面由于兒童在生活中與土壤或室內(nèi)積塵接觸的頻次較高，故經(jīng)口攝入土壤或室內(nèi)積塵中二噁英的頻率高于成人；另一方面可能因?yàn)閮和w重比成人輕，在同一生活環(huán)境中，兒童受二噁英的威脅更大，這一結(jié)論與雷鳴等[19]的研究一致。

表3 經(jīng)口攝入二噁英暴露劑量評(píng)估結(jié)果

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)華東地區(qū)某生活垃圾焚燒處理廠附近上、下風(fēng)向代表性住宅小區(qū)內(nèi)土壤和室內(nèi)積塵中二噁英的濃度水平和分布特征進(jìn)行分析研究發(fā)現(xiàn)，4 個(gè)住宅小區(qū)內(nèi)土壤和室內(nèi)積塵中二噁英濃度水平均處于較低水平，下風(fēng)向小區(qū)XQ3 和XQ4由于處于排放源的主導(dǎo)風(fēng)方向，土壤和室內(nèi)積塵中二噁英濃度水平較對(duì)照點(diǎn)位XQ1 高，說(shuō)明本研究區(qū)域內(nèi)二噁英主要來(lái)源于該生活垃圾焚燒企業(yè)的影響。比較同一住宅小區(qū)、同一監(jiān)測(cè)時(shí)段數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)積塵中二噁英的TEQ略高于土壤中，說(shuō)明室內(nèi)積塵對(duì)人體的暴露風(fēng)險(xiǎn)大于土壤暴露風(fēng)險(xiǎn)。居民生活大部分時(shí)間在室內(nèi)活動(dòng)，人體接觸室內(nèi)積塵的頻次也高于室外土壤，經(jīng)口攝入室內(nèi)積塵的暴露需引起重視。通過(guò)人群健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估發(fā)現(xiàn)，成人和兒童經(jīng)口攝入室內(nèi)積塵的日均暴露量明顯高于經(jīng)口攝入土壤的日均暴露量，說(shuō)明室內(nèi)積塵對(duì)人體健康的暴露風(fēng)險(xiǎn)高于土壤暴露風(fēng)險(xiǎn)。由于兒童經(jīng)口攝入土壤和室內(nèi)積塵的日均暴露量是成人的12 倍，所以兒童經(jīng)口攝入暴露風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)得到更多重視。