某生活垃圾焚燒企業(yè)周邊住宅小區(qū)土壤和室內積塵中二噁英類研究及風險評估

張宗祥，毛 慧，吳 晶，于建飛

(1.江蘇省泰州環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 泰州 225300;2.江蘇省環(huán)境保護土壤有機物監(jiān)測重點實驗室，江蘇 泰州 225300)

0 引言

隨著我國城鎮(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，生活垃圾處理處置問題備受關注[1-3]。近年來，生活垃圾焚燒發(fā)電已在各大、中型城市建設并廣泛應用，成為我國主要的垃圾減量化處置方式[4-6]。同時生活垃圾焚燒企業(yè)運營期間對周邊環(huán)境的影響也已引起廣泛關注。目前，關于在垃圾焚燒企業(yè)周邊開展環(huán)境空氣和土壤介質的健康風險的研究報道較多[7-10]，但鮮有涉及住宅小區(qū)室內積塵進行的風險評估。由于居民生活絕大部分的時間是停留在室內，故人體接觸室內積塵的頻次較高，尤其是兒童經(jīng)口攝入室內積塵的暴露不容忽視。系統(tǒng)監(jiān)測城市垃圾焚燒企業(yè)周邊住宅小區(qū)的土壤和室內積塵中的二噁英，對研究垃圾焚燒企業(yè)周邊住宅小區(qū)人群健康風險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)測對象，研究該企業(yè)在正常生產(chǎn)情況下焚燒生活垃圾產(chǎn)生的廢氣擴散至周邊住宅小區(qū)內土壤和室內積塵中二噁英的濃度水平和分布特征，以此初步評估住宅小區(qū)居民的二噁英暴露水平。根據(jù)不同時間段監(jiān)測結果，比較不同人群對室內積塵和土壤的暴露風險，科學評價生活垃圾焚燒行業(yè)周邊環(huán)境的安全和周邊居民的健康風險，以促進社會和諧發(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，煙氣通過高80 m 煙囪排入環(huán)境中。根據(jù)監(jiān)測期間所處的主導風向和居民住宅的分布情況，在垃圾焚燒企業(yè)周邊的上風向選擇1 個代表性的住宅小區(qū)，下風向選擇3 個代表性的住宅小區(qū)，小區(qū)的編號分別為XQ1，XQ2，XQ3 和XQ4。上風向XQ1 距離垃圾焚燒企業(yè)800 m，下風向XQ2，XQ3，XQ4 分別距離垃圾焚燒企業(yè)800，1 500 和2 000 m。樣品采集時間分別設定在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)測技術規(guī)范》[11]，深度為0 ～20 cm。室內積塵樣品在住宅小區(qū)內選擇一樓的住戶室內，收集靠重力自然沉降的灰塵，采樣時間為1 個月。每次土壤和室內積塵各采集1 個樣品。

分析土壤采用國家標準分析方法HJ 77.4—2008《土壤和沉積物二噁英類的測定同位素稀釋高分辨氣相色譜-高分辨質譜法》[12]。室內積塵樣品由于無相關分析標準，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-高分辨質譜聯(lián)用儀。

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

主要試劑：威靈頓EPA 1613 系列標準溶液、提取內標和進樣內標、CNW 二氯甲烷、正己烷、甲苯、丙酮等，Sigma 壬烷、多層復合硅膠柱、活性碳柱。國藥鹽酸、無水硫酸鈉。

1.3 樣品前處理流程

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

1.4 風險評估模型及參數(shù)

依據(jù)HJ 875—2017 《環(huán)境污染物人群暴露評估技術指南》[13]，經(jīng)口攝入土壤或室內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)口攝入土壤或室內積塵中二噁英的質量分數(shù)，ng/kg；IRS為土壤或室內積塵中二噁英的攝入量，mg/d；CF為質量轉換因子，1×10-6kg/mg；EF為暴露頻率，d/a；ED為暴露持續(xù)時間，a；BW為人群平均體重，kg；AT為平均暴露時間，d。

依據(jù)《中國人群暴露參數(shù)手冊（成人卷）》[14]和《中國人群暴露參數(shù)手冊（兒童卷：0 ～5 歲）》[15]中的平均水平進行暴露參數(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)的取值見表1。

表1 不同人群經(jīng)口暴露參數(shù)

2 結果與分析

2.1 土壤中二噁英分布特征

各住宅小區(qū)內土壤和室內積塵中二噁英含量及毒性當量見表2。由表2 可以看出，測出4 個代表性的住宅小區(qū)內土壤中二噁英的質量分數(shù)范圍為25.2 ～377 ng/kg，毒性當量（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GB 36600—2018 《土壤環(huán)境質量 建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》[16]中第一類用地的篩選值TEQ為1 × 10-5mg/kg，小區(qū)內土壤中二噁英濃度水平未超篩選值，滿足居住用地需求，對人體健康造成的影響可以忽略不計。XQ3 和XQ4 土壤中二噁英的濃度明顯高于XQ1 且下風向小區(qū)位于住宅集中區(qū)，周邊無其他污染源，說明垃圾焚燒企業(yè)產(chǎn)生的廢氣通過高空擴散，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)測期間受氣流傳輸?shù)挠绊?，廢氣中二噁英擴散的最大落地距離小于2 000 m。

表2 土壤和室內積塵中二噁英含量及TEQ

同時，由表2 可以看出，4 個住宅小區(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果略低于第一和第四季度的結果。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，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)關注土壤中二噁英的累積情況，客觀評價生活垃圾焚燒企業(yè)周邊環(huán)境的安全影響。

2.2 室內積塵中二噁英分布特征

由表2 可以看出，4 個代表性的住宅小區(qū)室內積塵中二噁英的質量分數(shù)范圍為44.1 ～211 ng/kg，TEQ范圍為1.1 ～4.9 ng/kg。XQ3 和XQ4 室內積塵中二噁英的TEQ均值分別為4.5 和3.6 ng/kg，均高于XQ1 室內積塵中二噁英的TEQ均值（1.3 ng/kg），且XQ3 的結果較XQ4 高。XQ2 室內積塵中二噁英的TEQ均值為2.4 ng/kg。參考GB 36600—2018 中建設用地第一類用地篩選值，室內積塵中二噁英濃度水平均未超篩選值。室內積塵中二噁英在4 個小區(qū)內的分布規(guī)律與土壤中二噁英的分布規(guī)律一致，說明室內積塵與土壤中二噁英具有一定的同源性。XQ1，XQ2，XQ3，XQ4 4 個住宅小區(qū)內室內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)測時段數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，室內積塵中二噁英的TEQ略高于土壤中，說明室內積塵中二噁英對人體的暴露風險大于土壤中。居民生活絕大部分時間在室內活動，人體接觸室內積塵的頻次也高于室外土壤，故人體經(jīng)口攝入室內積塵中二噁英的暴露需要引起重視。

2.3 風險評估

生活垃圾焚燒企業(yè)排放的二噁英首先進入環(huán)境空氣中，再通過傳輸、遷移和沉降等方式轉移到土壤和室內積塵中[18]。二噁英積聚在人體后不易排出體外，威脅人體健康。以土壤和室內積塵作為人體經(jīng)口攝入暴露主要途徑，4 個住宅小區(qū)內居民的環(huán)境暴露量計算所涉及的土壤和室內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估結果見表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)口攝入室內積塵中二噁英的日均暴露量為5.34× 10-6～1.85 × 10-5ng/(kg·d)。結果表明，成人和兒童經(jīng)口攝入室內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，說明室內積塵對人體健康的暴露風險高于土壤暴露風險。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積塵接觸的頻次較高，故經(jīng)口攝入土壤或室內積塵中二噁英的頻率高于成人；另一方面可能因為兒童體重比成人輕，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估結果

3 結論

通過對華東地區(qū)某生活垃圾焚燒處理廠附近上、下風向代表性住宅小區(qū)內土壤和室內積塵中二噁英的濃度水平和分布特征進行分析研究發(fā)現(xiàn)，4 個住宅小區(qū)內土壤和室內積塵中二噁英濃度水平均處于較低水平，下風向小區(qū)XQ3 和XQ4由于處于排放源的主導風方向，土壤和室內積塵中二噁英濃度水平較對照點位XQ1 高，說明本研究區(qū)域內二噁英主要來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)測時段數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，室內積塵中二噁英的TEQ略高于土壤中，說明室內積塵對人體的暴露風險大于土壤暴露風險。居民生活大部分時間在室內活動，人體接觸室內積塵的頻次也高于室外土壤，經(jīng)口攝入室內積塵的暴露需引起重視。通過人群健康風險評估發(fā)現(xiàn)，成人和兒童經(jīng)口攝入室內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，說明室內積塵對人體健康的暴露風險高于土壤暴露風險。由于兒童經(jīng)口攝入土壤和室內積塵的日均暴露量是成人的12 倍，所以兒童經(jīng)口攝入暴露風險應得到更多重視。