焦化厂环境粉尘中多环芳烃分布特征的研究
王福生;唐锐;李恩科
【摘 要】通过超声波萃取和高效液相色谱方法,对炼焦过程粉尘中富含的多环芳烃(PAHs)进行了分析.数据显示,炼焦一车间环境粉尘中PAHs的质量浓度最高,达12.00 μg/m3.从粉尘中PAHs单组分的分布特征来看,5个点位粉尘样品检出14种PAHs;通过对不同粒径的粉尘中多环芳烃的分布特征分析发现,粉尘中PAHs主要集中在10 μm以下的粉尘中即PM10中,均超过了75%;环境粉尘中苯并[a]芘的浓度超过了国家规定的污染物排放标准,会对职工的健康产生较大影响. 【期刊名称】《工业安全与环保》 【年(卷),期】2010(036)009 【总页数】3页(P10-11,13) 【关键词】炼焦;环境粉尘;多环芳烃 【作 者】王福生;唐锐;李恩科
【作者单位】河北理工大学资源与环境学院,河北唐山,063009;河北省矿业开发与安全技术实验室,河北唐山,063009;冀中能源金牛股份邢东矿,河北邢台,054000;唐山市环境保护局,河北唐山,063000 【正文语种】中 文 【中图分类】TQ52
AbstractThe paper conducts a comparative study and analysisof five kindsof dust samplesof the different environment in cokingplant and
obtains the distribution regularity of PAHs in the coking dust by the wayof ultrasonic extraction and high performance liquid chromatography. The results of analysis prove that among the five kinds of dust samples,the PAHs from the first workshop turns out to be the richest with its content getting up to 12.00μg/m3;though analyzing the single component distributionof PAHs,the results showthat there are fourteen kinds of PAHs produced in the environment;through analyzing the particle size of coking dust,its size is mainly below 10μm and its contents exceed to 75%;the concentration of the benzopyrene,which is beyond the standard of the national,will be harmful to the coking workers’health. Keywordscoking environment dust PAHs
多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)主要来源于化石燃料、木材、烟草及塑料等有机物的不完全燃烧,是具有“三致”效应的广泛存在于环境中的典型持久性有机污染物[1],对人体健康有着严重的危害,已经受到国际各界的广泛关注。 焦化厂炼焦作业是将煤置于焦炉中,在厌氧高温的条件下进行干馏,以生产炼铁等行业必需的焦炭。煤在厌氧高温的条件下进行干馏时,其中的有机组分被蒸馏出来,在炉中经过复杂的裂解和聚合,生成大量的从单环到多环的芳烃化合物及其他污染物。炼焦过程中排放的PAHs是大气中多环芳烃的主要来源之一,严重危害着人体健康[2-4]。
近年来,关于焦化生产过程中产生的二氧化硫、氮氧化物、氰化物、一氧化碳、硫化氢等常规污染物的相关研究较多,但对炼焦过程中产生的多环芳烃的含量、分布规律的研究较少,不利于炼焦污染的防治工作。本文采集环境中总悬浮颗粒物(TSP)和PM10样品,对粉尘上赋存的PAHs进行分析,得到PAHs在焦化厂环境粉尘中的分布规律,为实现对焦化排放PAHs含量的控制以及减少其对环境的污染提供理论
依据。 1.1 样品采集
实验样品全部来自唐山某焦化厂。采用TH-150Ⅲ型智能中流量空气总悬浮微粒采样器采集环境中粉尘样品。根据炼焦工艺特点和焦化厂厂内布局,整个焦化厂共设置5个采样点,采样点1为办公区环境(办公楼东南角离焦化厂门口10 m),采样点2为新厂地面站环境,采样点3为炼焦一车间环境(位于焦炉、干熄焦下风向),采样点4为焦炉炉顶环境,采样点5为老厂地面站环境(位于炼焦厂煤场下风向)。 1.2 样品的预处理与分析
实验仪器:Agilent∶1100型高效液相色谱仪配紫外检测器和荧光检测器,K Q—250 DE型数控超声波清洗器,80—3大容量离心机。
实验试剂:乙腈、甲醇、液相色谱纯、重蒸蒸馏水、美国进口16种优先控制的多环芳烃标准液、多环芳烃标准使用液(用乙腈将多环芳烃标准贮备液稀释成1μg/mL的溶液,然后用该溶液配制3个或3个以上浓度的标准使用液)。
将滤膜(滤筒)剪成细条,展平,再剪成小碎块,放入15 mL具塞玻璃离心管中,准确加入10 mL甲醇;将离心管放入数控超声波清洗器内,超声提取20 min;提取后放入大容量离心机内,离心30 min;取上清液,用0.45μm针头式过滤器过滤,得到待分析滤液,经梯度淋洗,进样液相色谱分析。
色谱条件:色谱柱:Agilent 250 mm×4.6 mm,反相,C18柱;柱温:30℃ ;流动相:乙腈—水;流动相流速:0.8 mL/ min;进样量为20μL(高浓度)、100μL(低浓度);梯度淋洗;紫外检测器测定波长为254 nm;荧光检测器激发波长为340 nm,发射波长为425 nm。
2.1 环境粉尘中多环芳烃总量的分布特征 焦化厂环境粉尘中PAHs的质量浓度见表1。
数据显示,受炼焦生产的影响,厂区内各点位PAHs的质量浓度均高于办公区。厂区
内,炼焦一车间环境中PAHs污染最严重。因为粉尘主要来自炼焦过程,煤的干馏过程是在隔绝空气的加热环境中进行的,这就为PAHs的形成提供了条件;并且,在这种高温的环境中,从焦炉里冒出的颗粒物活化程度加大,颗粒物的吸附量增加,在上升扩散的过程中,只要与游离的PAHs有效碰撞,很容易将其吸附[5],因此此处PAHs的浓度最高。办公区处于厂区的上风向,因此环境粉尘中PAHs的浓度最轻。新厂地面站环境中PAHs的质量浓度为1.14μg/m3,低于老厂地面站,可能与新厂使用的设备较新、密封除尘效果优于老厂有关。 2.2 粉尘中多环芳烃单组分的分布特征
粉尘样品中PAHs单组分的组成及质量比见表2。
由表2可知,5个点位的粉尘检出14种PAHs,全部为美国EPA优控PAHs化合物。5个样品中均检出二氢苊、菲、蒽、苯并[a]蒽、屈、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、二苯并[a,h]蒽、苯并[g,h,i]。
办公区环境粉尘检出13种PAHs化合物,其中以苯并[a]芘的含量最高,质量分数为18.69%。新厂地面站环境粉尘检出10种PAHs化合物,其中以屈的含量最高,质量分数为49.82%。炼焦一车间环境粉尘检出13种PAHs化合物,其中以苯并[a]芘的含量最高,质量分数为17.72%。焦炉炉顶环境粉尘检出13种PAHs化合物,其中以屈的含量最高,质量分数为23.85%。老厂地面站环境粉尘检出13种PAHs化合物,其中以苯并[a]芘的含量最高,质量分数为16.88%。 2.3 不同粒径的粉尘中多环芳烃的分布特征 不同粒径粉尘中PAHs的质量分数见表3。
空气中当量直径≤10μm的颗粒物称为可吸入颗粒物,以PM10表示,可通过呼吸直接进入人体的上下呼吸道,其中更小粒径的颗粒物可以在肺部沉积,甚至通过肺泡,进入人体血液,加之细颗粒物上富集了重金属、酸性氧化物、PAHs等,并且是细菌、病毒的载体,是对人体危害最大的污染物。由表3的数据显示,5个样品粉尘中
PAHs主要集中在10μm以下的粉尘中即PM10中,质量分数均超过了75%,其中以炼焦一车间环境最高,达到98.39%,表现出对小粒径颗粒物明显的富集特性,也说明焦化粉尘对人体的危害十分严重。2.4 环境粉尘中苯并[a]芘的分析 苯并[a]芘作为强致癌物质,越来越引起人们的注意。我国环境空气质量标准(G B3095—1996)中将环境空气质量功能区分为3类:一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区,二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区,三类区为特定工业区。同时将环境空气质量标准分为三级:一类区执行一级标准,二类区执行二级标准,三类区执行三级标准。在此,把焦化厂作为特定工业区,按照三级标准进行分析。三级标准中规定的苯并[a]芘(BaP)的质量浓度限值为0.01μg/m3。
表4列出了不同采样点环境粉尘中的苯并[a]芘(BaP)的质量浓度。
由表4可以看出,5个取样点环境粉尘中的苯并[a]芘(BaP)的含量均超过了国家规定的浓度限值,尤其是炼焦一车间和老厂地面站的环境粉尘中苯并[a]芘的质量浓度为2.13μg/m3和1.44μg/m3,是国家规定污染物排放标准的213倍和144倍,对职工的健康产生较大影响,应采取有效的治理措施。
(1)受炼焦生产的影响,厂区内的各点位PAHs的质量浓度均高于办公区处PAHs的浓度。厂区内,以炼焦一车间环境中PAHs的污染最严重,达到12.00μg/m3;办公区环境粉尘中PAHs的质量浓度最低,为0.19μg/m3。
(2)5个采样点的粉尘检出14种PAHs,均检出了二氢苊、菲、蒽、苯并[a]蒽、屈、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、二苯并[a,h]蒽、苯并[g,h,i]芘,全部为美国EPA优控PAHs化合物,其中以屈和苯并[a]芘的含量最高。
(3)5个采样点粉尘中PAHs主要集中在10μm以下的粉尘中即PM10中,质量分数均超过了75%,其中以炼焦一车间环境最高,达到98.39%。
(4)5个取样点环境粉尘中的苯并[a]芘(BaP)的含量均超过了国家规定的浓度限值,
严重危害着职工的健康,应采取有效的治理措施。
中国人平时用水,都习惯了直接用冷的。不管是洗手、洗菜,还是洗衣服,想到要兑点热水的实在是少数。有数据显示,在欧美,人们使用冷、热水的比例是1∶9,而中国是9∶1。
这乍一看来算不上什么大问题,但一项关于“女性用水健康调查”的结果却显示,我国86%的家庭主妇不同程度地患有关节病或妇科病,而使用冷水是致病原因之一。因此,专家提醒,用冷水,人们应该悠着点,女性尤甚。
常用冷水,特别是在冬季还使用冷水,容易对关节造成不良刺激,给日后患上风湿性关节炎、类风湿性关节炎等病理埋下隐患,出现关节疼痛、肿胀、僵硬等问题。 女性在经期及产后坐月子期间,尤其要注意少用冷水,否则,有可能会留病根,在以后出现痛经或莫名的关节肿痛。
患有牙周疾病、牙龈炎的人,如果总用冷水刷牙和漱口,极易引起牙齿酸痛,导致炎症加重。
专家建议,洗菜、洗手及洗衣使用20～30℃左右的温水为好。另外,患有口腔疾病的人最好用20℃的温水刷牙漱口。
据《工人日报》报道,“2007年我国污水处理能力比1995年增长10倍,但处理量只增长3.3倍,我国水体污染严重且难以短期解决。”日前,国家城市给水排水工程技术研究中心总工程师郑兴灿接受采访时沉重地说道。
中国城镇排水供水协会副秘书长刘志琪就存在上述状况的原因分析认为,城市排水行业存在着立法工作严重滞后,管理和运营机制不适应市场经济发展,排水设施欠账较多,落后于供水设施等是主要原因。其中,针对管理和运营机制不适应市场经济发展的原因,记者随机采访一位污水处理厂的负责人,他说,目前污水处理的经营性亏损现象严重,处理污水的成本高于收入。
我国目前节能减排形势仍然十分严峻,特别是水污染防治,至今未得到有效控制,局部还有不断恶化的趋势。监测数据显示,2007年,全国26.7%的地表水断面水质劣于V类标准,基本丧失使用功能;七大水系总体为中度污染;流经城市的河段普遍遭到污染。
水污染控制的核心目标是保障饮用水安全。据悉,国家正在启动“水体污染防治与治理”重大科技项目。 【相关文献】
[1]陆晨刚,李春雷,陈立民.大气中多环芳烃气固相分配与颗粒物粒径的关系[J].中国环境科学,2006,26(2):153-156.
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