典型废玻璃回收厂区污染物释放特征及健康风险评价

来源 :上海第二工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yeshi804883653
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作为玻璃生产和使用的大国,我国每年产生大量的废玻璃,而回收量仅占50%左右,废玻璃无法焚烧,无法在填埋中自然降解,而如将废玻璃加以回收利用则能产生显著的经济和环境效益。因而对废玻璃的回收处置是缓解资源瓶颈约束,减轻环境污染的有效途径,符合国家发展循环经济的根本需求。废玻璃回收包括多项复杂工艺流程,尽管针对废玻璃的回收和分拣已有少量相关指导标准,但处理过程中的人工分拣、破碎、清洗、干燥、除杂等工艺环节均有可能带来一定的环境风险。如破碎过程中易产生噪声及较高浓度的粉尘,废玻璃中可能含少量的重金属因而易造成含重金属粉尘的释放和迁移,加热及干燥过程中易造成有机污染物的分解及挥发等。目前针对典型城市矿产基地污染物释放及环境影响研究大多针对四机一脑等废弃电子电器产品(WEEE),而针对废玻璃回收处理企业的污染物释放规律和环境影响方面的研究却鲜有报道。综上,有必要对废玻璃回收过程中的污染物释放规律及环境影响进行研究和评价。本研究以某典型废玻璃回收厂区为研究对象,监测和分析了厂区内部及周边噪声强度、空气颗粒物(PM2.5、PM10、TSP)浓度、降尘及土壤中重金属浓度、挥发性有机物(VOCs)浓度等;其次,解析了空气颗粒物、挥发性有机物的组分及形貌特征,并对其在厂区及车间内部的时空分布特征进行了研究;利用噪声控制模型、高斯扩散模型、重金属风险评价模型、颗粒物在人体呼吸系统中沉积模型来分析污染物对环境的影响和对人体健康的影响;此外,分析和建立了废玻璃回收厂区空气颗粒物排放清单编制方法,并对空气颗粒物的排放系数及年排放量进行了分析与核算。厂区内噪声监测和分析结果表明,工人日常工作车间(生产车间)内噪声强度为86.9dB,稍高于《工业场所有害因素职业接触限值》(GBZ2.2-2007)中规定的噪声限值(85dB),可通过安装隔声罩,隔音耳塞等手段进行控制;设备非工作时段下的噪声强度(54.8dB)满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》中规定的噪声限值(70dB);办公区和宿舍区的噪声强度满足昼夜间规定的噪声强度,对厂区内工作人员的办公和休息无显著影响;此外,针对生产车间噪声强度超标的问题,依据噪声控制模型引入隔声罩,模拟并计算了隔声罩对车间内噪声强度的控制,结果表明引进隔声罩后噪声强度由99.5dB降至67dB,表明隔声罩对车间内的噪声强度有显著的降低作用。对厂区内空气颗粒物的监测和分析结果表明,生产车间和成品车间内空气颗粒物(PM2.5、PM10、TSP)浓度较高,其中干法清洗区工作时段颗粒物浓度最高,PM2.5为3725μg/m~3,PM10为4055μg/m~3,TSP为10670μg/m~3;厂区内总悬浮颗粒物中大部分为细颗粒物,表明空气颗粒物对人体的危害主要来源于PM2.5;重金属在不同粒径颗粒物中的分布规律表现为以下两个个方面:首先,重金属Cd、Ni、Pb更容易吸附在小于2.5微米的细颗粒中,而Cu和Zn更容易吸附在粗颗粒中;其次,各类金属在PM2.5中浓度均高于PM10,在PM10中浓度均高于TSP。同时,利用激光粒度仪对各粒径范围的颗粒物样品进行粒度分布研究,结果表明PM10中颗粒物粒径平均约为8微米,TSP中颗粒物平均粒径为13微米,而降尘的粒径显著高于PM10及TSP,平均粒径约为20-30微米;此外,降尘的粒径随着样品采集高度的升高而逐渐降低,颗粒物的比表面积随着粒径的降低而升高,其中PM10中颗粒物的比表面积可达8784 cm~2/cm~3。除颗粒物分布规律研究外,本研究对颗粒物中重金属的健康风险进行了评估,结果表明在工人操作环境中通过三种暴露途径(经口摄入、呼吸吸入、皮肤接触)进入人体的重金属危险指数HI小于1,不会对工人产生显著性非致癌性风险,同时也无显著致癌性风险;此外,PM10在人体呼吸系统不同器官的沉积通量不同,90%以上的颗粒物沉积在人体较浅的位置(鼻咽喉部),每小时约有1.278mg的颗粒物进入工人的呼吸系统。本研究基于工艺过程排放测算及物料平衡原则精细定量了各排放环节的排放系数及年均排放量。结果显示各环节PM2.5、PM10及TSP的总排放因子分别为233 g/t、1214 g/t和1766 g/t;而年均排放量分别为100 t、520 t和753 t;同时,通过各释放途径排放系数及年均排放量比较可知,废玻璃回收厂区主要的排放环节为装卸/运输环节。厂区内挥发性有机物浓度较小,不会对工人造成影响;从降尘、土壤、成品中重金属浓度可知,由于成品玻璃中Zn浓度较高导致车间内降尘、土壤中Zn浓度较高。此外,对厂区周边环境的监测和分析结果表明,噪声强度在62-67.5dB范围内,低于《工业企业厂界噪声排放标准》;由于生产车间的排放使厂区外下风向颗粒物浓度大于上风向,高斯扩散模型分析结果表明,经袋式除尘器排出尾气中的空气颗粒物对厂区周边环境影响在可控范围内。以上研究结果表明,废玻璃回收处理过程中会产生一系列的污染物,为了减轻过程中对工人的危害,需要采取一定的防护措施,例如对产生高噪声的设备进行隔声处理;对于空气颗粒物可以采用更加高效的过滤技术等,也可通过将流水线改为更加智能的自动化流水线,从源头上减少操作工人的参与,从而降低废玻璃回收过程对工人及周边环境的影响。综上,本研究为废玻璃高效、环保的处理提供了理论支撑和实践经验,也可为制定废玻璃回收行业污染物及噪声排放标准提供参考数据及理论依据。
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