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【环保技术】生活垃圾填埋场是大气汞的重要来源

2017-04-25 11:44来源:第一环保网关键词:大气汞垃圾填埋场汞排放收藏点赞

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由于特殊的物理化学性质,汞是通过大气进行跨国界传输的全球性污染物.自然过程和人为活动都向大气释放汞.主要的已知人为释汞源有燃煤、垃圾焚烧、氯碱生产、金属冶炼与加工等.人为活动释汞源不仅向大气排放在大气中居留时间长的气态单质汞,还向大气排放相当数量的在大气中居留时间很短的活性气态汞(RGM)和颗粒态汞.自然释汞过程包括壳慢物质的去气作用、土壤表面的释放、自然水体的排放、植物表面的蒸腾作用、火山排气作用、森林火灾、地热活动等等.自然释汞过程向大气排放的汞主要以在大气中居留时间长的气态单质汞为主.尽管在大气汞源估算方面做了一些工作,但是对全球大气汞的释放总量的估算还存在很大的误差和不确定性,主要原因之一是不同地区的研究程度还存在相当大的差异.目前对自然过程的年排汞通量的估算范围为2500~29325t;人为活动向大气的年排汞量变化范围910~11000t.此外,一些潜在的人为大气汞源如垃圾填埋场还没有引起足够的重视.

垃圾中汞的含量相对较高,1994年前美国垃圾中汞的含量高达4mg/kg,其中80%汞来源于电池,其余部分来自荧光灯、电开关和温度计等.中国碱性干电池中汞的含量高达1%~5%,中性电池汞含量为0.025%,全国每年用于生产干电池的汞已达几十吨之多,直至2001年元月中国才开始实施干电池的低汞和无汞化.垃圾经填埋后立即处于厌氧环境,在一系列的微生物作用下,垃圾中的碳水化合物、蛋白质及其他可降解的有机物质被转化为羧酸(carboxylicacids),并最终被分解成CH4和CO2.在这种微生物参与的强还原条件下,垃圾中的无机汞化合物不仅可以被还原成挥发性的单质汞,同时还有可能被转化成毒性更强的挥发性甲基汞.这些挥发性汞化合物会通过排气井和上覆土壤空隙释放到大气中.在西方国家,垃圾焚烧是处理垃圾的主要方法,但在中国这种方法则刚刚起步.从总体上讲,直接填埋法是中国处理城市生活垃圾的最主要方法,该法处理的垃圾量约占全部处理量的70%以上.1999年中国城市年产垃圾1.2×108t,且年产量还在以10%速度增长.据统计,中国历年堆积的垃圾量已达60多亿吨,占用土地面积超过50km2.由此可见,对中国垃圾填埋场向大气排汞量的研究具有理论和现实重要的意义..

2003年11月21~30日,我们对位于贵阳市郊区的高雁垃圾填埋场进行了详细地野外采样工作,对垃圾填埋场排气井中的气态总汞、单甲基汞和二甲基汞的含量进行了测定,同时我们还详细测定了垃圾填埋场与大气间的气态总汞交换通量.

1实验方法

该填埋场是贵阳市已建成的最现代化的垃圾填埋场,日处理垃圾800t,占地面积8.79×l05m2时,已运行两年时间.垃圾填埋场覆土深度为20cm.图1为该垃圾填埋场的排气筒分布及观测点布置示意图.根据垃圾填埋的时间,将该场分为垃圾填埋半年区、垃圾填埋一年区和垃圾填埋两年区,在占绝大部分面积的半年垃圾填埋区选择一个代表性的排气筒,进行排放气体中的气态总汞、单甲基汞与二甲基汞测定.选择了占绝大部分面积的半年垃圾填埋覆土区进行了土壤与大气间的气态总汞通量的测定,并对半年期部分裸露的垃圾进行了对比测定.

垃圾填埋场排气筒气态总汞是用高时间分辨率(每5min一个样)自动大气测汞仪Tekran2537A(加拿大Tekran公司产)测定,该仪器的最低检出限为0.67ng/m3.单甲基汞用两个串联分别装有45mL0.5%(V/V)HCl冲击瓶采集,采样流速为0.3L/min,采样时间不低于2h.采用国际通用的蒸馏一液相乙基化后,用气相色谱与冷原子荧光分析仪结合的方法测定.二甲基汞用两根串连CarbotrapTM采样管采集,采样流速为0.3L/min,采样时间不低于2h.用热解结合气相色谱分离和冷原子荧光检测的方法测定二甲基汞.垃圾填埋场与大气间汞的交换通量利用高时间采样分辨率的大气测汞仪Tekran®2537A与低汞空白的石英玻璃通量箱联用的技术进行测定.在测定汞交换通量的同时,用美国Global公司产的微型气象工作站同步(5min分辨率)测定了大气温度、5cm土壤温度、大气相对湿度、风速和风向以及光照强度等参数,以确定气象参数对垃圾填埋场与大气间汞交换通量的影响.

原标题:【环保技术】生活垃圾填埋场是大气汞的重要来源
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