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危险废物浸出毒性鉴别标准比较研究

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[摘要]近年来,危险废物(HW)产生量逐年递增,HW管理是我国固体废物环境管理的重点,而HW鉴别是HW管理的技术基础和关键环节[1]。浸出毒性是HW毒性鉴别的主要指标之一,应用十分广泛。其对于工业生产环境保护起着重要作用。 1美国浸出毒性TCLP浸出程序 1.1TCLP制定背景 在1980年,美国环保署(USEPA)采用浸出程序(EP)来监测在工业固体废物与生活垃圾共处置废物管理中向地下水中渗滤一定含量的毒害物质一重金属、有机物和农药[2],共有14种项目。USEPA于1984年颁布了资源保护与利用法(RCRA),并制定了四种危险特性来鉴别固体废物是否按照HW管理,其中包括浸出毒性TC,通过EP来测定。1986年,USEPA改进了EP浸提程序,用TCLP来替代EP作为毒性特性的鉴别方法,并于1990年开始使用,其主要是改进了原来EP难以测定的分析物,增加了挥发性、半挥发性和杀虫剂共26种,总计测定项目40种,沿用至今。TCLP是用来定量化在特定的试验条件下来自固体废物的某些危害组分的毒性特征,这

近年来,危险废物(HW)产生量逐年递增,HW管理是我国固体废物环境管理的重点,而HW鉴别是HW管理的技术基础和关键环节[1]。浸出毒性是HW毒性鉴别的主要指标之一,应用十分广泛。其对于工业生产环境保护起着重要作用。 
1美国浸出毒性TCLP浸出程序 
1.1TCLP制定背景 
在1980年,美国环保署(USEPA)采用浸出程序(EP)来监测在工业固体废物与生活垃圾共处置废物管理中向地下水中渗滤一定含量的毒害物质一重金属、有机物和农药[2],共有14种项目。USEPA于1984年颁布了资源保护与利用法(RCRA),并制定了四种危险特性来鉴别固体废物是否按照HW管理,其中包括浸出毒性TC,通过EP来测定。1986年,USEPA改进了EP浸提程序,用TCLP来替代EP作为毒性特性的鉴别方法,并于1990年开始使用,其主要是改进了原来EP难以测定的分析物,增加了挥发性、半挥发性和杀虫剂共26种,总计测定项目40种,沿用至今。TCLP是用来定量化在特定的试验条件下来自固体废物的某些危害组分的毒性特征,这种测试方法用来评估渗滤(浸出)的TC金属、挥发性和半挥发性的有机化合物、以及来自废物中的杀虫剂。从原理上,这种程序模拟了城市固体废物(MSW)填埋与工业固体废物共处置条件下向地下水中渗滤废物组分过程。然而,TCLP并未模拟污染物组分通过非地下水污染途径。TCLP被EPA和各州广泛用来测定废物毒性特征,并以此测定毒性,即是1311法。 
TCLP浸取方法上采用偏酸性的水溶液进行取[3]。一般浸提缓冲液选用以下两种:pH值为93±0.05和pH值为2.88±0.05醋酸缓冲液。缓液pH值的不同,主要是针对不同的废物类型,如偏性废物采用第二种缓冲液浸取,但最终TCLP通过准一致。 
USEPA还针对各州的地理和气候状况,推荐另一种浸出程序一人工酸雨渗滤程序。即1312一SPL(酸雨浸出程序)是用人工合成酸雨作提取剂进行连提取,来模拟工业固体废物不适当填埋处置条件下酸雨作用对废物的浸出效果。其作为EPA对各州荐的一种浸出毒性鉴别方法。使用范围和作用:可测土壤、废物、废水试样中的无机和有机分析物,如监测出的组分超出该标准中规定的含量,则说明该物为HW。主要是考虑由于重工业和燃煤造成的气污染一酸沉降对废物填埋处置的影响。保护目标地表水和地下水。 
1.2EP项目和标准值确定方法 
在TCLP体系制定以前,EPA确定的14种浸出性物质为初级饮用水质量标准(National Interim Prmary Drinking Water Standards)中规定的项目,标值的制定考虑到稀释衰减系数(DAF)。即EP—TC标准值饮用水质量标准×DAF,DAF为污染物稀释减系数,当DAF为1时,表明废物浸出毒性组分直进入人类饮用取水点,没有稀释衰减过程,这种情况本不存在,因为废物处置场离人类可饮用水体一般几百米到几公里远。DAF受污染物组分、填埋场土特征、地下水体特征的等多种因素的影响,DAF越大污染物稀释扩散水平越高。C为渗滤液(浸出液)染物浓度,C为水环境质量标准。如果水环境质量准一定,稀释衰减系数越小,则可制定的浸出液污染物浓度标准值也越小(管理更严格)。USEPA选取DAF参数为100%。 
这是USEPA制定浸出毒性鉴别标准的第一个阶段,以下是USEPA制定TCLP浸出毒性鉴别标准的第二个阶段。 
1.3TCLP项目和标准值确定方法 
TCLP的浸取项目和选择与EP完全不同,其采用大规模案例调查的方式进行确定,更契合美国污染现状,具有较强的科学性和可操作性。USEPA在该研究中重点地(6-代表性性地)对12个州进行了调查、分析,还包括其他四个州的调查,并且每个州至少提供十个以上的案例研究,这些州为:加利福利亚、北卡罗来纳、佛罗里达、宾夕法尼亚、路易斯安那(产生量居次位)、田纳西、密歇根、德克萨斯(产生量居首位)、新墨西哥、维吉尼亚、纽约(产生量居第三位)和威斯康星等州。调查的过程中考虑以下5个因素:(1)统计各州的调查案例数目;(2)统计工业行业的废物产生情况调查案例数目;(3)统计废物的管理方式的调查案例数目;(4)分析受影响(污染)环境介质,主要考察地下水受污染状况;(5)分析污染物种类及污染水平。 
在经过长期系统的调查研究后,USEPA从固体废物的行业来源、处理处置方式、污染途径等方面考虑,以案例调查的研究方式说明废物在处理处置单元中所释放危害组分、释放频率和污染对象和污染水平讨论结果作为确立TC鉴别方法一TCLP浸出项目的依据,研究表明,USEPA在TCLP监测项目的确定上主要考虑4个方面的因素:(1)TCLP可以模拟,即测试方法可行,试验环境与处置方法采用的环境接近,废物释放的危害组分主要通过渗漏污染地下水;(2)在全美处置场所中出现的频率高;(3)污染浓度超过SMCLs(USEPA,二级水质量控制标准)或其它环境标准较高,即污染严重;(4)处置的HW种类和数量最常见、较多,具有很强的代表性。最终确定40种TC项目。TCLP的制定过程相当科学严密,需要庞大的资金作支持,如果出现新的污染物后,USEPA将依然通过这种调查程序进行增补。TCLP制定的项目标准值是通过慢性毒性可接受剂量(CTRL—Chronic Toxicity Reference Leve1)与稀释衰减系数(DAF—Dilution Attenuation Factor)的乘积确定: 
标准值=CTRL×DAF 
CTRL值的制定主要参考饮用水最高污染物浓度标准(MCL—Drinking Water Standards Maximum Contaminant Leve1),综合考虑这些项目的致癌性(Carcinogens)和风险特定剂量(RSD-The Risk Specific Dose)、其他慢性毒性(Non—Carcinogens)和参考剂量(RfD-The Reference Dose)。 
2日本浸出毒性项目和标准 
日本浸出毒性鉴别标准是根据废物的最终处置方法进行分类的,共分为产业废物填埋处置鉴别标准、产业废物投海处置鉴别标准、特别管理产业废物填埋处置鉴别标准三大类,规定了汞和有机磷等33类重金属和有毒有机物的浸出浓度鉴别指标[8]。所有的鉴定方法是根据处置方式的不同采用不同的浸出液进行有害物质的测定。如土地填埋处置的废物检定采用pH值为5.8~6.3的水溶液进行浸取,而投海处置则采用纯水进行浸取。另外日本还制定了含油废物、含PCB废物的鉴别标准及这些废物的填埋场人场鉴别标准。日本环保署制定的产业废弃物溶出毒性浸出项目标准值制定的原则为: 
EPLC=DAF×PWCL 
EPLC为废物填埋处置人场检测浸出毒性的管理浓度水平。PWLC为污水排放标准,DAF选取值为l0。产业废弃物投海处置浸出毒性鉴别标准与污水排放标准一致。 
3中国浸出毒性现状 
在我国,浸出毒性作为HW鉴别标准的主要方式,被广泛地采用,尤其是对含重金属残渣的鉴别上相比较国外而言,我国浸出毒性缺乏完整的理论基础鉴别方法借鉴了日本等国家的标准方法,但是没有明确地阐明固体废物鉴别目的和保护目标,以及与之适应的处置方式,所以鉴别缺乏说服力;另外,浸出项目不全,主要以无机重金属为主,没有制定含有机毒性物质废物鉴别标准,并且制定有关标准值时也过于盲目 
4中国浸出毒性项目和标准值建议 
4.1浸出毒性模型的建立 
各国对于浸出毒性的制定都有所不同,主要是从建立理论基础和实际操作两个方面来考虑。总体说来,USEPA制定的TCLP更具有代表性,被多个国家模拟或采用。 
考虑的我国HW产生及污染现状、贮存和处置量及方式、酸性降水及酸雨频率对此影响情况,确定浸出毒性的浸取方法:通过模拟工业固体废物填埋场进行不规范填埋处置并受酸雨影响条件下,由于有毒物质浸出通过向地下渗滤造成对地下水的污染,来确定固体废物填埋处置所浸出的毒性物质含量。以此确定该固体废物是否表现毒性特性,并判断其是否按HW管理。主要是考虑一种不利条件:即由于重工业、燃煤造成的大气污染一酸沉降对固体废物不规范填埋处置的影响。依据我国固体废物产生的特征和污染状况,确定我国浸出的毒性的保护目标和方法一液固比、浸取剂pH值和类型。 
4.2浸出项目选取建议 
由于研究基础较为薄弱,目前也不太可能开展TCLP方法学中的大规模普查,在此采用美国EP确定的方法学。以地下水环境质量标准、地表水环境质量标准、污水综合排放标准为浸出毒性的制定依据。 
浸出项目的确定可不含水质量标准中规定的色味、BOD5、总磷以及石油类等这类有关物理的、环境和美学等指标。结合我国水环境质量标准规定的污染指标、这些物质的毒性特征(剧毒、三致等急性或慢性毒性),拟定我国浸出毒性项目46种,涵盖了水质量标准中规定的所有无机重金属、有机物。这些物质中分别在以下标准中有规定(部分指标在不同标准中均由规定):(1)地下水环境质量标准(GB/TI4848)中规定的物质有15种;(2)地表水环境质量标准(GB3838)中规定的物质有10种;(3)污水综合排放标准(GB8978)第一类污染物排放标准中规定的物质l1种;第二类污染物排放标准中规定的物质33种。 
综合以上项目,浸出项目的总数量为46种,其涵盖了HW鉴别标准一浸出毒性鉴别(GB5085.3)中规定全部14个项目;包涵了USEPA—TCLP浸出项目(共40种)中的21个鉴别项目(重金属、无机毒性物质和部分挥发性、半挥发性有机物,农药、杀虫剂),其它19个项目在我国水环境质量标准中未作规定因此不予考虑。浸出项目建议以此次修订为主,依据实际情况和管理要求加以增补或删除。 
4.3标准值的制定建议 
浸出项目的标准值参照基准将以水质量标准中规定的生活饮用水源标准。由于浸出毒性是模拟工业固体废物不规范填埋处置并受酸雨浸出影响对地下水造成的污染,污染组分的释放对环境保护目标一地下水的影响会有一定的稀释作用,鉴于我国缺乏这方面的研究成果,将借鉴USEPA—TCLP毒性特征制定的DAF稀释倍数关系。 
(1)地下水质量标准(Ⅲ类)和地表水环境质量标准(Ⅲ类)以稀释倍数(×100倍)来确定浸出标准值; 
(2)污水综合排放标准(一级标准)将以稀释倍数(×10倍,借鉴日本制定的DAF系数)。



来源:环境工程
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