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“二噁英”防控策略

嘉峪检测网        2016-10-26 14:44

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从20世纪40年代开始在欧美国家相继发生的一系列三氯酚生产装置爆炸事故60年代的美军橙剂战事件、60-70年代在日本和我国台湾省相继发生的油症事件,到世纪之交在比利时、德国、意大利等国发生的一系列食品污染事件,二噁英类的幽灵几乎贯穿了过去的半个世纪。在长期的实践中,人类对于二噁英类的来源、生成机制、危害效应、致毒机理等形成了较为清楚的认识,同时在二噁英类防控方面积累了宝贵的经验。

 

二噁英类被称为“世纪之毒”,对包括人在内的生物体可能造成的危害已被大量的职业卫生研究、流行病学调查和动物实验所证实。国际癌症研究所(IARC)将二噁英类中的代表性同类物 2,3,7,8-TCDD(即 2,3,7,8- 四氯二苯并 - 对 -二噁英)列为“已知人类致癌物”。世界卫生组织(WHO)给出的二噁英类每日容许摄入量(TDI)仅为1-4 pgTEQ/kg-bw。而另一方面,联合国环境署(UNEP)所汇编的《二噁英类识别与定量工具包》中列出了十大类近百种形形色色的二噁英类产生和排放源,涉及生产生活的方方面面。作为防控目标的极低的安全阈值、作为防控对象的庞大的源数量之间形成了强烈的反差,尤其是对于中国这样近年来经济高速发展、公众环境意识日益增强的发展中大国,要实现二噁英类的有效防控无疑面临严峻的挑战。

 

二噁英类防控的基本策略

现有的研究表明,人体所摄入的二噁英类有 95% 以上来源于食品,尤其是肉制品和乳制品、鱼类和贝类等动物性食品。因此,二噁英类防控首先是要确保食品的安全性,这是控制 TDI 的关键所在。由于这些食品中的二噁英来源于动物通过饲料和周边环境的摄入,因此也必须确保饲料和环境介质未受二噁英污染。

“二噁英”防控策略
图1 人体摄入二噁英类的途径示意图

 

在上述直接防控的同时,需要清楚地认识到二噁英类从根本上来自于源排放,因此预防或减少人类接触二噁英,最好的措施就是瞄准源头,也就是说,严格控制工业过程,以尽可能减少二噁英的生成和排放。国际食品法典委员会于2001年通过了《瞄准源头降低食品中化学品污染的措施的操作规程》(CAC/RCP 49-2001)。 之 后, 在2006年通过了《预防和降低食品和饲料中二噁英和类二噁英多氯联苯污染的操作规程》(CAC/RCP 62-2006)。

 

“二噁英”防控策略

图2 二噁英类防控重点示意图

 

二噁英类源的综合防治策略

 

源减排对二噁英类污染能起到釜底抽薪的作用,是二噁英类防控的根本措施。与发展中国家不同,欧美日等发达国家多在上世纪90年代就着手开展了扎实有效的二噁英类源减排工作,主要问题目前已基本解决。在此过程中,针对重点源开展“综合污染防治”(IPPC)以协同削减多种污染物已成为共识。

 

以欧盟为例,二噁英减排的技术措施主要体现在各相关行业的最佳可行技术参考文件(BREF)中,明确规定工业设施在经济和技术可行的条件下,必须使用最佳可行技术(BAT),这是制定许可证条件包括排放限值时的基础。与之相适应,一些大公司所推出的技术解决方案体现出了以多种污染物协同减排为目标的特点,例如西门子奥钢联针对钢铁行业铁矿石烧结过程开发的MEROS(即Maximized Emission ReductionOf Sintering,烧结最大减排)工艺,能够将烧结废气中的颗粒物、酸性气体、有害金属、挥发性有机物、以及二噁英类的含量降低到传统废气处理技术更低的排放水平,以合理的投资和运行成本满足环保法规对各种污染物排放的要求。应用 MEROS工艺可将烧结废气的粉尘排放量降低99% 以上至低于5mg/Nm3,汞和铅的排放分别减少97%和99%,二噁英类(PCDD/F) 去除97%, 可冷凝的易挥发有机物(VOCs),SO2的排放也可大幅度降低(如图3所示)。

 

“二噁英”防控策略

图3 采用 MEROS 对烧结废气的污染物去除效果

 

《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》秘书处组织专家组编制的《二噁英类减排最佳可行技术 / 最佳环境实践指南》较多地采用了欧盟BREF 文件的内容,将污染综合防治作为指南的一个重要指导思想。

 

伴随着环境保护工作的不断深入,作为防控对象的污染物也不断增多,例如 2013 年国际社会签署的《关于汞的水俣公约》,其中针对的排放源相当数量也是二噁英类产生源,因此贯彻 IPPC 思想开展协同减排尤为必要。近年来,溴代二噁英类、多氯萘等副产物类持久性有机污染物的相关研究逐渐深入,未来这些物质也可能被纳入法规管控范围,因此寻求多种污染物协同减排的技术方案是大势所趋。

 

二噁英类的监测保障策略

 

无论是从食品安全角度还是源减排角度,要实现防控目标,都需要及时准确地掌握二噁英类产生源的排放情况、食品和饲料(Food &Feed)中的残留量、环境介质中的污染水平,这些都离不开对二噁英类的有效监测分析。

 

以日本为例,1997年时其全国的二噁英类排放量曾高达7.9kgTEQ。 为此,日本于1999年颁布了《二噁英对策推进基本指南》和《二噁英类对策特别措施法》,制订了一系列污染源排放标准和环境质量标准,并明确了对排放源和环境介质的二噁英定期监测评估机制,相关企业及地方政府必须定期申报相关的数据。刚性的监测需求使日本从事二噁英分析的实验室数量不断上升,一度曾超过300家,按照标准方法进行监测所必须的高分辨质谱(HRMS)的数量也不断攀升(如图4所示)。

 

图4 日本高分辨质谱的保有量的历年变化

 

日本对全国二噁英监测机构实行严格的精度管理控制。环境省和厚生省等先后颁布了一系列二噁英标准监测分析方法,涵盖了大气、土壤、水体、底泥、烟道气、飞灰、水生生物等各种介质。2000年11月制定了《二噁英环境测定精度指南》,对实验室开展采样、前处理、测定以及结果报告等方面做了严格的规定;2001年3月,制定了《在接受外界委托测定二噁英的时候确保可信性的指南》,规定了实验室委托外部机构进行监测时的精度保证措施。同时环境省对全国的监测机构还进行定期的资格认证。实践证明,通过上述努力所建立的标准化、高精度的二噁英监测系统,为推动二噁英类源减排和保障食品安全发挥了重要的保障作用,取得了较好的效果,如图5所示。

 

“二噁英”防控策略

图5 日本二噁英类排放总量、居民每日摄入量(TDI)的历年变化

 

结论与展望

 

1、二噁英类是非常特殊的一类污染物,通常情况下都是在纳克乃至更低的污染水平上,但是自上世纪90年代以来全球范围不遗余力地投入巨大的人力物力对其开展全方位防控。这样的历程实际上正是人类不断追求更为安全生存环境可以达到极致的真实写照。

 

2、国际上开展的大量科学研究和防控实践证明,二噁英类须防须控同时也是可防可控的。完善的法规标准、科学充分的监测、强有力的执法是二噁英类防控的关键所在。

 

3、遵循综合污染防治思想,采用 BAT/BEP 措施推动二噁英类与其它污染物的协同削减,是源减排的必然趋势。二噁英类减排在实践中可以作为污染防治的重要抓手,对于其它污染物的减排可以起到纲举目张的作用。从经济的角度来看,综合防治协同削减的解决方案一定会比分散的、孤立的、一次次针对单个污染物的方案在投资和运行成本上更具优势。

 

4、目前被垃圾焚烧炉烟气处理中广泛使用的活性炭吸附技术,其去除二噁英类时实际上并未实现污染物的破坏,而仅仅实现了相的转移,治标不治本。固化稳定化仅对飞灰中的重金属有效,而对其中的二噁英类并不奏效,因此研发能够彻底销毁烟气中二噁英类及共存的其它副产物类持久性有机污染物的新技术具有重要意义,例如选择催化分解技术。

 

5、生物测试方法或低分辨质谱方法等二噁英类简易方法具有设备和运行费用较低、测试速度较快的优点,可以作为昂贵的高分辨气相色谱质谱分析之前的预筛选手段,节约时间和成本,对于在样品条件变化较小的特定场合甚至可以代替高分辨方法达到定量目的。我国目前高分辨质谱仪的保有量还较少,而二噁英类源数量众多(仅17类重点源的数目就达15000多个),同时食品和饲料安全保障也存在大量的检测需求,因此这一方面同样值得关注。

“二噁英”防控策略
图 6 二噁英类防控要点示意图

 

黄俊 清华大学环境学院副教授,从事二噁英等持久性有机污染物的排放与污染特征、降解与物化处理、替代和控制策略研究,近五年发表 SCI 论文 40 余篇,授权发明专利 7 项(其中国际专利 1 项),参与研究制订《中国二噁英减排战略与行动计划》、《关于加强二噁英污染防治的指导意见》,作为第 2 完成人获 2013 年教育部自然科学一等奖。是中国环境科学学会持久性有机污染物专业委员会委员、国际刊物 Chemosphere 的副编辑(Associate Editor)。

 

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来源:黄俊