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印染污泥脫水車間污染特征及源

發布時間:2019-06-26   |  所屬分類:工業設計:論文發表  |  瀏覽:  |  加入收藏

  這篇論文主要介紹的是印染污泥脫水車間污染特征及源的內容,本文作者就是通過對印染污泥脫水車間的相關內容做出詳細的闡述與介紹,特推薦這篇優秀的文章供相關人士參考。

印染污泥脫水車間污染特征及源

  關鍵詞:大氣顆粒物;多環芳烴;印染污泥脫水車間;源解析

  大氣PM10、PM2.5作為主要的大氣污染物,可吸附多種多環芳烴(PAHs)[1]。由于PAHs具有致癌性和致畸性,故其在環境中遷移轉化對人體造成的影響受到廣泛關注[2-3]。目前,16種PAHs被美國環保署(USEPA)列為優先控制的污染物。根據我國環境統計年報,近年來我國印染行業日排放印染污泥約1.5萬t,其染料廢水中可能含有大量PAHs[4]。印染污泥主要在污泥脫水車間經高壓過濾脫水,其車間室內空氣污染情況對生產車間工人健康造成不可忽視的影響。PAHs可富集在空氣PM10和PM2.5中,經吸入途徑進入人體,造成嚴重危害[5-7]。筆者針對廣州市南沙區一家典型的印染廢水處理廠污泥脫水車間,于夏、秋季分別采集污泥脫水車間的空氣PM10、PM2.5進行PAHs含量分析,同時在廣州市番禺區大學城設置空白背景點,分析印染污泥脫水車間空氣顆粒物中PAHs污染特征及來源,為制定有效的PAHs污染控制措施提供參考依據。

  1材料與方法

  1.1樣品采集對廣州市某印染廢水處理廠的污泥脫水車間及一般辦公車間(背景點)進行室內空氣顆粒物采樣,采樣時間為夏季(2017年8月14—20日)及秋季(2017年11月1—7日)。使用兩臺2031型智能大流量采樣器(青島嶗應環境科技有限公司,流量為1m3/min)分別采集PM2.5和PM10,每個樣品采樣時間為24h,采樣濾膜為石英濾膜(QMA,美國Whatman公司,20.3cm×25.4cm)。共采集PM2.5和PM10樣品各28個。樣品用錫箔紙包裹并存放于-20℃冰箱保存至分析。1.2樣品前處理用鑷子取濾膜樣品的1/4并剪碎,放入具塞錐形瓶中,加入氘代物(芘-d10、芴-d10)作為回收率指示物,加入提取液(V二氯甲烷∶V正己烷=1∶1)15ml,在放置冰袋的KQ-300D數控超聲波清洗儀(東莞科橋超聲波設備廠)以水溫20℃超聲10min,提取3次,合并提取液,經旋轉蒸發儀濃縮至1ml,用硅膠氧化鋁復合凈化分離,得到目標PAHs組分,旋蒸、氮吹濃縮至1ml待用。1.3樣品分析采用7890B氣相色譜-質譜聯用儀(美國Agilent公司)對16種USEPA優控的PAHs濃度進行檢測,包括萘(Nap)、苊烯(Acy)、苊(Ace)、芴(Flu)、菲(Phe)、蒽(Ant)、熒蒽(FIA)、芘(Pyr)、苯并[a]蒽(BaA)、屈(Chr)、苯并[b]熒蒽(BbF)、苯并[k]熒蒽(BkF)、苯并[a]芘(BaP)、茚并[1,2,3-c,d]芘(IcdP)、二苯并[a,h]蒽(DBahA)、苯并[g,h,i]苝(BgihP)。色譜柱為石英毛細管色譜柱(30m×250μm,0.25μm),載氣為氦氣。分析條件為:進樣口溫度:290℃;升溫程序:柱溫80℃保持1min,以3℃/min升溫至161℃;以5℃/min升溫至220℃;以10℃/min升溫至310℃,保持5min。質譜條件:EI為電離源,掃描方式為選擇離子掃描。采用標準曲線法進行定量。1.4質量控制石英纖維濾膜使用前用馬弗爐450℃灼燒5h,除去有機物。濾膜稱量前后均置于干燥器中平衡24h。PAHs分析過程進行空白對照及加標回收率實驗。空白實驗中未檢測到16種優控PAHs目標化合物。所有PM2.5、PM10樣品均加入氘代物(芘-d10、芴-d10)作為回收率指示物。16種PAHs的回收率在76.2%~112.1%之間,滿足《環境空氣和廢氣氣相和顆粒物中多環芳烴的測定氣相色譜-質譜法》(HJ646—2013)的要求。1.5來源解析方法采用特征比值法對PM10、PM2.5中PAHs進行來源解析,根據特定單體之間的相對含量判斷PAHs來源[8]。本研究選用BaP/BghiP、Flua/(Flua+Pyr)、IcdP/(IcdP+BghiP)、BaA/(BaA+Chr)4種特定的質量濃度比對大氣PM10、PM2.5中PAHs來源進行分析。判定依據:當0.40.35時,表明PAHs來自燃燒源[13]。1.6PAHs毒性評價方法BaP作為具有強致癌性的PAHs代表物,與其他15種PAHs具有一定的相關性,目前多用來進行健康風險評估。本研究采用BaP為標準參考物,定義其毒性當量因子(TEFs)為1,其他15種PAHs單體與BaP進行對比,計算相應的毒性當量濃度,并將16種PAHs的TEFs相加得到總PAHs毒性當量濃度[14]。通過公式(1)計算:TEQBaP=∑Ci×TEFi(1)式中:Ci為第i個PAHs濃度;TEFi為毒性當量因子;TEQBaP為BaP毒性當量濃度。1.7統計學分析采用Excel2010軟件進行數據統計和分析。

  2結果

  2.1夏秋季PM10、PM2.5中PAHs的質量濃度變化特征污泥脫水車間與背景點夏秋季大氣PM10、PM2.5中PAHs濃度見表1。污泥脫水車間夏季PM10、PM2.5中PAHs濃度變化范圍分別為39.69~52.91、25.03~37.06ng/m3,秋季分別為96.43~150.76、66.31~108.27ng/m3;夏季均值分別為46.45、29.26ng/m3,秋季分別為124.57、83.24ng/m3。對照背景點的夏季PM10、PM2.5中PAHs濃度變化范圍分別為7.00~9.20、3.65~6.47ng/m3,秋季分別為14.74~21.71、10.47~15.83ng/m3;夏季均值分別為8.11、5.61ng/m3,秋季分別為19.41、14.11ng/m3。可見顆粒物中總PAHs含量濃度為秋季高于夏季,秋季為夏季的2~3倍。夏季污泥脫水車間PM10、PM2.5中總PAHs約為背景點的5倍;秋季脫水車間PM10中總PAHs約為背景點的7倍,PM2.5為6倍。污泥脫水車間夏季PM10、PM2.5中BaP平均值分別為2.16、0.78ng/m3,秋季分別為6.25、3.26ng/m3,其中秋季日均值超過《環境空氣質量標準》(GB3095—2012)規定的BaP日均限值(2.5ng/m3),背景點夏秋季顆粒物中質量濃度均未超標。2.2夏秋季PM10、PM2.5中不同苯環數的PAHs分布污泥脫水車間和背景點夏秋季大氣顆粒物中的不同環數PAHs百分比見表2。可見每個采樣點的夏秋季PAHs環數分布類似,其中污泥脫水車間主要以2~3環為主,占總PAHs質量濃度的30%~41%;其次為4環,占24%~27%;5~6環共占34%~43%;背景點大氣顆粒物中2~3環PAHs占17%~25%,4環占16%~20%,5~6環共占58%~65%。2.3PAHs的來源解析污泥脫水車間和背景點夏秋季大氣顆粒物的特征比值見表3。根據1.5節的判定依據,污泥脫水車間及背景點的大氣顆粒物中PAHs主要來源為機動車尾氣及燃煤排放;此外,污泥脫水車間以柴油汽車尾氣為主,石油揮發源也是其排放源之一。2.4PAHs的毒性評價以大氣中BaP為標準參考物,評估采樣期間PAHs的污染水平及健康風險。結果顯示,污泥脫水車間夏季PM10、PM2.5中日平均總PAHs毒性當量濃度分別為4.7、2.2ng/m3,前者接近限值的2倍;秋季PM10、PM2.5中日平均總PAHs毒性當量濃度分別為13.7、7.9ng/m3,分別為限值的5.4、3.1倍;夏季背景點的大氣顆粒物中總PAHs毒性當量濃度分別為1.0、0.7ng/m3,秋季分別為3.0、2.1ng/m3,僅秋季PM10中PAHs略超標,其他均未超過標準限值。

  3討論

  本研究顯示,印染污泥脫水車間大氣顆粒物中總PAHs含量濃度為秋季高于夏季,秋季總PAHs濃度是夏季的2~3倍,符合以往研究得到的氣溫越低、總PAHs質量濃度的規律[15]。夏季污泥脫水車間PM10、PM2.5中總PAHs約為背景點的5倍,秋季脫水車間PM10中總PAHs約為背景點的7倍,PM2.5約為6倍,可能與印染污泥所含PAHs可在脫水過程中揮發有關。本研究顯示,污泥脫水車間PAHs主要以2~3環為主,占總PAHs質量濃度的30~41%,而背景點大氣顆粒物中2~3環PAHs占17%~25%,污泥脫水車間2~3環比例高于背景點,背景點的5~6環PAHs比例較高。可能與印染污泥所含PAHs可在脫水過程中揮發有關。在16種優控PAHs中,2~3環具有一定揮發性,多存在于氣相中,4環可進行氣固分配,5~6環揮發性較差,可吸附于大氣顆粒物中[15]。特征比值分析可見,污泥脫水車間及背景點的大氣顆粒物中PAHs主要來源為機動車尾氣及燃煤排放,與以往研究一致[16]。本研究顯示,污泥脫水車間夏季PM10日平均總PAHs毒性當量濃度為4.7ng/m3,接近限值(2.5ng/m3)的2倍,秋季PM10、PM2.5日平均PAHs毒性當量濃度分別為13.62、7.88ng/m3,約為限值的5.4、3.1倍。綜上所述,污泥脫水車間大氣環境中PAHs污染程度較高,可能對人員健康造成影響,應采取有效的防護措施。

  作者:駱獻達 王玉潔 萬全 魏子凱 單位:廣東工業大學環境科學與工程學院


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