固体废物监测.ppt

第四章 固体废物监测,第一节 固体废物概述 第二节 固体废物样品的采集和制备 第三节 有害特性的监测方法 第四节 生活垃圾的特性分析 第五节 有害物质的毒理学研究方法,一、固体废物的定义和分类,第一节 固体废物概述,固体废物：指人类在生产和生活中 被丢弃的固态、液态和气态物质。 固体废物（ solid waste ）：是指在生产、生活和其他活动中产生的 丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态 、半固态 和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定 纳入固体废物管理的物品、物质。,它具有鲜明的时间和空间特征，具有资源和废物的相对性： 它是“在错误时间放在错误地点的原料”。 固体废弃物问题较大气污染、水污染、噪音污染的环境问题有其独特之处，简单概括为“四最”最难得到处置、最具综合性、最晚得到重视、最贴近生活的环境问题。,分 类 方 法,按化学性质：有机物和无机物；,按存在形式：固体和泥状；非水液态油,按危害状况：危险（有害）废物和一般废物；,按来源：城市（生活垃圾）、工业、农业、 矿业、电子和放射性等六类固体废物。,固体废物污染危害 1. 侵占土地 2. 污染大气 3. 污染水体 4.污染土壤 5. 影响环境卫生,中国建造世界最大“清漂船”背后的隐忧,一般，工业有害固体废物产出量约占工业固体废物总量的10%，年增长率3%。对它的管理已成为人们关注的主要环境问题之一。 因此，倡导施行“生态工业”和“生态农业”。,问题：什么是环境管理和清洁生产上针对固废管理要遵循的 “3c”和 “3r”原则？,固体废物的管理原则,管理目标（三化）：1.减量化2.无害化3.资源化 “3c ”原则 清洁生产（clean） 综合利用（cycle） 妥善处置（control） “3r ”原则是循环经济的最重要特征 减量化原则(reduce) 再使用原则(reuse ) 再循环原则(recycle),危险废物,二、危险废物的定义和鉴别,中华人民共和国固体废物污染环境防治法中规定：危险废物指在国家危险废物名录中，和根据国务院环境保护部门规定的危险废物鉴别标准认定的具有危险性的废物。,（1）引起死亡率增加； （2）引起各种疾病的增加； （3）降低对疾病的抵抗力； （4）在处理、贮存、运送、 处置或其他管理不当时，对人 体健康或环境会造成现实的或 潜在的危害。,我国对有害特性的定义：,（1）急性毒性 （2）易燃性 （3）腐蚀性 （4）反应性 （5）放射性 （6）浸出毒性,（1）急性毒性,能引起小鼠（大鼠）在48h内死亡半数以上者，并参考制定有害物质卫生标准的实验方法，进行半致死剂量（ld50）试验，评定毒性大小。包括口服毒性、吸入毒性和皮肤吸收毒性。,（2）易燃性,含闪点低于60的液体，经摩擦或吸湿和自发的变化具有着火倾向的固体，着火时燃烧剧烈而持续，以及在管理期间会引起危险。,（3）腐蚀性,含水废物，或本身不含水但加入定量水后其浸出液的ph2或ph12.5的废物，或最低温度为55对钢制品的腐蚀深度大于0.64cm/a的废物。,（4）反应性,当具有以下特性之一者： 不稳定，在无爆震时就很容易发生剧烈变化； 和水剧烈反应； 能和水形成爆炸性混合物； 和水混合会产生毒性气体、蒸汽或烟雾； 在有引发源或加热时能爆震或爆炸； 在常温、常压下易发生爆炸和爆炸性反应； 根据其他法规所定义的爆炸品。,（5）放射性,含有天然放射性元素的废物，比放射性大于110-7ci/kg者；含有人工放射性元素的废物或者比放射性（ci/kg）大于露天水源限制浓度的10-100倍（半衰期60d）者。 （6）浸出毒性 按规定的浸出方法进行浸取，所得浸出液有害成分质量浓度超过标准、,表4.1 有色金属工业固体废物浸出毒性鉴别标准 （说明：通常是超过饮用水标准50-100倍以上）,第二节 样品的采集和制备,一、样品的采集,1、采样工具,尖头钢锹、钢尖镐（腰斧）、采样铲（采样器）、具盖采样桶或内衬塑料的采样袋。,采样方案： 1.目的 2.背景调查，现场勘查 3.采样程序，安全控制 4.质量控制，记录，报告 采样目的：1.鉴别固体废物的特性 2.环境监测，为评价提供依据 3.污染事故调查和应急监测 4.科学研究或环境影响评价,2、采样程序,1、根据固体废物批量大小确定应采的份样个数（由一批废物中的一个点或一个部位，按规定量取出的样品）。 2、根据固体废物的最大粒度确定份样量（95%以上能通过的最小筛孔尺寸）。 3、根据采样方法，随机采集份样，组成总样，并认真填写采样记录表。,（3）组成总样,（1）份样个数,（2）份样量,采样点： 1.工业固体、液态废物池 2.粉末状固废,3.运输车及容器采样,车数不多于该批废物规定的份样数时： 每车应采份样数规定份样数/车数 当车数多于规定的份样数时：,车厢中的采样布点: 端点距车角应大于0.5m，表层去掉30cm。,4.废渣堆采样法,图4.3 废渣堆中采样点的分布示意图,采样方法,采样间隔,1.简单随机采样 2.系统采样 3.分层采样 4.多阶段采样,二、样品制备,1、制样工具 ：粉碎机（破碎机）、药碾、钢锤、标准套筛、十字分样板、机械缩分器。,药碾,标准套筛,2、制样要求,（1）在制样全过程中，应防止药品产生任何化学变化和污染。若制样过程中，可能对样品的性质产生显著影响，应尽量保持原来状态。 （2）湿样品应在室温下自然干燥，使其达到适于破碎、筛分、缩分的程度。 （3）制备的样品应过筛后（筛孔为5mm），装瓶备用。,3、制样程序,（1）粉碎 （2）缩分,三、样品水分的测定,（1）测定无机物：称取样品20g左右于105下干 燥，恒重至0.1g，测定水分含量； （2）有机物：样品于60 下干燥24h，测定水分 含量； （3）固体废物测定结果以干样品计算， 并说明是水溶性或总量。,制好的样品密封于容器中保存（容器对样品不 吸附；不使样品变质） 贴标签：注明编号、废物名称、采样地点、批 量、采样人、制样人、时间。,四、样品的保存,采样记录表,沈阳市固体废物污染防治“十一五”规划 历史遗留问题的解决 主要是危险废物铬渣已封存多年，占地面积30余亩、积存量达30多万t铬渣山。铬渣中含有0.9-1.1%的水溶性六价铬，随雨水冲淋流入河里及渗入地下，严重污染地表水、地下水和土壤，直接危害人体健康及生态环境， 铬渣堆积给环境带来的隐患是“十一五”急需解决的问题。 此外还需要解决煤矸石、粉煤灰、炉渣等历年的堆积量,包括： 急性毒性初筛实验 易燃性试验方法 腐蚀性试验方法 反应性试验方法 浸出毒性试验方法,第三节 有害特性的监测方法,一、急性毒性的初筛试验 毒性试验动物：体重1824g的小白鼠（或200300g大白鼠）。 试验步骤：称取制备好的样品100g，置于500ml具磨口玻璃塞的三角瓶中， 加入100ml（ph为5.86.3)水（固液比为1:1),振摇3min于室温下静止浸泡24 h， 用中速定量滤纸过滤，滤液留待灌胃用。对10只小白鼠（或大白鼠）进行一次性灌胃， 每只灌浸出液0.50(或4.80)ml，对灌胃后的小白鼠（或大白鼠）进行中毒症状观察， 记录48 h内动物死亡数。,二、易燃性的试验方法 易燃性： 试验步骤：,闪点较低或可能由于它的燃烧引起人体或环境的危害。,按标准要求加热试样至一定温度，停止搅拌，每升高1点火一次，至试样上方刚出现蓝色火焰时，立即读出温度计上的温度值。闪点低于600c的废物为可燃物质。,三、腐蚀性的试验方法,测定方法：一种是测定ph值；另一种是指测定在55.7以下对钢制品的腐蚀率。,方法：对稠状物料可离心或过滤后，测其液体的ph值。 对含水量高、呈流态状的稀泥或浆状物料，可将电极直接插入进行ph值测量。 对粉、粒、块状物料，称取制备好的样品50 g（干基），置于1 l塑料瓶中，加入新鲜蒸馏水250 ml，使固液比为1:5，加盖密封后，放在振荡机上，于室温下，连续振荡30 min，静置30 min后，测上清液ph值，每种废物取两个平行样品测定其ph值，差值不得大于0.15。,仪器：ph计或酸度计,ph值的测定：,腐蚀性：通过接触能损伤生物细胞组织或腐蚀物体而引起危害。,反应性试验方法（cai）,撞击感度测定 摩擦感度测定 差热分析测定 爆炸点测定 火焰感度测定,四、遇水反应性试验方法,遇水反应性包括： （1）固体废物与水发生剧烈反应而放出热量， 使体系温度升高。 （2）与水反应释放出有害气体，如乙炔、硫化 氢、砷化氢、氰化氢。,2.试验步骤 称取固体废物50 g，置于250 ml的反应器内，加入25 ml水汽（用 1 mol/l hcl调节ph值为4），加盖密封后，固定在振荡器上，振荡频率为11010次/min,振荡30 min后停机，静置10 min. 用注射器抽气50 ml，注入不同的5 ml吸收液中，测定其氰化氢、硫化氢、砷化氢、乙炔的含量。,1.反应装置,图4.4 固体废物反应器示意图 1.固体废物；2.250ml塑料瓶；3.橡皮塞；4.玻璃管；5.乳胶管；6.止水夹；7.气体抽气口,五、浸出毒性试验,浸出方法： 称取100 g试样，置于浸出容积为2 l具盖广口 聚乙烯瓶中，加水1 l。将瓶子垂直固定在水平往复 振荡器上，在室温下振荡8 h，静置16 h。通过 0.45 m滤膜过滤。滤液按各分析项目要求进行保护， 于合适条件下储存备用。 测定有机物用玻璃瓶,第四节 生活垃圾的特性分析,一、生活垃圾及其分类,（1）生活垃圾的概念 城镇居民在日常生活中抛弃的固体垃圾。主要包括：生活垃圾、医院垃圾、市场垃圾、建筑垃圾和街道扫集物等。,（2）生活垃圾的分类,废品类； 厨余类 ； 灰土类。,（3）处理方法,焚烧发电(包括热解、气化)；-热值 卫生填埋；-渗滤液分析、蝇类孳生密度 生物堆肥。-生物降解度、腐熟程度,二、生活垃圾特性分析,1.垃圾采集和试样处理 粒度采用筛分法，按筛目排列，依次连续摇动l5 min，依次转到下一号筛子，然后计算每一粒度微粒所占的百分比。 采样过程必须详细记录地点、时间、种类、表观特性等。在记录卡传递过程中，必须有专人签署便于查核。,2.采样量 g0.06d 式中：g试样质量，kg； d垃圾的最大粒度，mm。,4.淀粉的测定 分析试验的步骤： （1）将1g堆肥置于l00ml烧杯中，滴入几滴酒精使其湿润，再加20ml36的高氯酸； （2）用纹网滤纸(90号纸)过滤； （3）加入20ml碘反应剂到滤液中并搅动； （4）将几滴滤液滴到白色板上，观察其颜色变化。,3.垃圾的粒度分级,生物降解度（bdm）的测定采用类似cod试验法来估测。在室温下粗测cod的试验步骤 : （1）称取0.5 g已烘干磨碎的试样于500 ml锥形瓶中； （2）准确量取20 mlc1/6(k2cr2o7)2mo1/l重铬酸钾溶液加入样品瓶中并充分混合； （3）量取20ml硫酸加到样品瓶中； （4）在室温下将这一混合物放置12 h且不断摇动； （5）加入约15 ml蒸馏水； （6）再依次加入10 ml磷酸，0.2 g氟化钠和30滴指示剂； （7）用标准硫酸亚铁铵溶液滴定； （8）用同样的方法在不放试样的情况下做空白试验。,5生物降解性的测定,6热值的测定,高热值与低热值换算： 式中：hn低热值，kjkg； ho高热值，kjkg； i惰性物质含量，； w垃圾的表面湿度，； wl剩余的和吸湿性的湿度，。（常可忽略不计）,三、热值的测定方法,(一)原理,能量守恒定律，样品完全燃烧放出的能量促使卡计本身及其周围的介质(本实验用水)温度升高，测量了介质燃烧前后温度的变化，就可以求算该样品的燃烧热，其关系式： wqv=(3000c+c卡）t2.9l 式中：qv燃烧热，(jg)； 水的密度，g/cm3； c水的比热，j(g)； w样品的重量，kg； c卡卡计的水当量，j； l为铁丝的长度，cm(其燃烧值为2.9jcm)； 3000实验用水毫升数，ml。,热值：生活垃圾固体废物和无 法确定相对分子质量的混合物单位 量(克或千克)完全氧化时的反应热。,测量热效应的仪器：量热计(卡计)。图4.5为氧弹卡计。,图4.5 氧弹外形示意图,温度测量值雷诺图校正： 称适量待测物质，使燃烧后水温升高1.52.0。预先调节水温低于室温0.51.0，然后将燃烧前后历次观察的水温对时间作图。,图 4.6 绝热较差时雷诺校正图,图 4.7 绝热良好时雷诺校正图,(二)仪器和试剂,氧弹卡计；放大镜；氧气钢瓶；氧气表； 贝克曼温度计一支； 0l00温度计一支； 压片机；万用电表；铁丝； 变压器；苯甲酸(分析纯或燃烧热专用)。,(三)实验步骤,1.测定卡计的水当量c卡,(1)样品压片： (2)充氧气： (3)燃烧和测量温度：,用台秤称取约l g左右苯甲酸(切勿超过1.1 g)。用分析天平准确称量长度为l 5 cm长的铁丝。,图 4.8 铁丝穿在模板内,图 4.9 压片机,图 4.10 压制好的样品,（1）样品压片,图4.11 氧弹剖面示意图 1.筒；2. 盖；3.小皿；4.出气道； 5.进气管作电极；6. 另一根电极,加l ml蒸 馏水,（2）充氧气,充氧气步骤：,图4.12 充气示意图,（3)燃烧和测量温度,低于室温 0.51.0 的自来水 3000 ml,图4.13 卡计安装示意图,2.样品热值的测定,(1)固体状样品测定：将混匀具有代表性的生活垃圾或固体废 物粉碎成粒径为2 mm的碎粒，若含水率高，则应于105烘干， 并记录水分含量，称取1.0 g左右，同法进行上述试验。 (2)流动性样品的测定：流动性污泥或不能压成片状物的样品， 则称1.0g左右样品，放于小皿，铁丝浸在样品中间，两端与电极相联， 同上法进行试验。,(四)数据处理,（1）用图解法求出由苯甲酸燃烧引起卡计温度变化的差值t1，并根据公式计算卡计的水当量。 （2）用图解法求出样品燃烧引起卡计温度变化的差值t2，并根据公式计算样品的热值。,四、渗沥水分析,1渗沥水的特性 （1）成分的不稳定性：主要取决于垃圾组成； （2）浓度的可变性：主要取决于填埋时间； （3）组成的特殊性：垃圾中存在的物质，渗沥水中不一定存在。而一般废水中存在的组分渗沥水中也不一定存在，例如油类、氰化物、铬和汞等； （4）渗沥水是不同于生活污水的特殊污水。 2渗沥水的分析项目 理化分析和细菌学检验方法 ： 色度、总固体、总溶解性固体与总悬浮性固体、硫酸盐、氨态氮、凯氏氮、氯化物、总磷、ph值、bod、cod、钾、钠、细菌总数、总大肠菌群等。其中细菌总数和大肠菌群是我国特有的监测项目。,渗沥水是指从生活垃圾接触中渗出来的水溶液，它提取或溶出了垃圾组成中的物质。填埋处置中最主要的污染源。,五、渗沥实验,1固体废物堆场渗沥水采样点的选择 正规设计的垃圾填埋场 一般废弃物堆场,图4.14 典型安全填埋场示意图及渗沥水采样点示意图 i. 废物堆； ii. 可渗透性土壤； iii. 非渗透性土壤 1.表层植被； 2. 土壤； 3. 粘土层； 4. 双层有机内衬； 5. 砂质土； 6. 单层有机内衬； 7. 渗出液抽汲泵（采样点）； 8. 膨润土浆； 9. 渗出液收集管； 10. 正常地下水位； 11. 堆场内地下水位,图 4.15 有害废物淋浸过程 示意图 a.水的扩散、产生淋浸液；b. 最初的淋浸过程； c. 吸附、ph效应、生物降解、沉淀等；d. 过滤、析出沉淀等； e. 析出沉淀、离子交换、吸附、生物降解等； f. 作用同e层，另有稀释作用。 垃圾（或废物）堆场中有害物浓度； 最初淋浸液中有害物浓度； 流离垃圾堆场前有害物浓度； 流离垃圾堆场后有害物浓度； 流离非含水层前有害物浓度； 含水层中采样点有害物浓度。,2渗沥试验,(1)工业固体废物渗沥模型：,图4.16 固体废物渗沥模型实验装置示意图,(2)生活垃圾渗沥柱：,图4.17 生活垃圾渗沥柱示意图,六、垃圾堆蝇类滋生密度的测定,1.原理 2.操作工具 3.试剂,将蝇类用诱饵引诱，集聚至诱捕 笼内，加以分类、测定。,(1)捕蝇笼； (2)长方形白搪瓷盘； (3)镊钳； (4)放大镜； (5)搪瓷菜盘。,(1)速灭灵(或其他有效灭虫剂)； (2)酒精(75)。,(1)诱饵的配制：一般蝇类诱饵专为捕捉家蝇的诱饵 (2)蝇样的收集：根据蝇类具有向光性，阴天和黑夜不甚活动的特点，在晴好天气，采用日出放笼，日落收笼的方法收集蝇样。 捕蝇笼的合理设置 : 应尽可能地避开人车高峰地带。 一般应设置在距地面约1m高的高度 (3)蝇样的分类：将收集的蝇样倒入长方形白瓷盘内，用镊钳将不同的蝇分类，当蝇类较小不能辨别品种时，用放大镜辨别。,4操作步骤,5.数据处理与记录,(1)要记录蝇类测定日的天气、气温、风力等情况。 (2)把蝇类统计数据填入蝇类密度调查表，并分别计算出总蝇类和家蝇的平均值和最大值。 (3)蝇类密度调查表制法见书上表4-9。,(1)使用后的诱饵残余应及时处理，可消毒就地处理;也可以将各监测点使用后的诱饵统一收集、处理。 (2)使用后的捕蝇笼应及时清洗、晾干，放置避阳干燥处，以提高其使用率。 (3)测定完后，要将蝇样收集进样袋，送火炉内焚烧掉，使用过的盘、镊钳、放大镜等工具，要清洁干净然后用酒精消毒。 工作结束后，要充分洗涤，做好个人卫生。,6.注意事项,1废弃物排放源及分类,七、卫生保健机构废弃物的定义、分类和处理,(1)普通废弃物； (2)病理性废弃物； (3)放射性废弃物； (4)化学性废弃物； (5)传染性废弃物； (6)锐利器械； (7)药理性废弃物。,（1）首先应分类收集和贮存，例如锐利医疗器械应贮于耐扎的容器中。病理性、传染性废弃物须与其他废弃物分开。危险性大的废弃物可先高压蒸汽消毒。 （2）各类废弃物应装在专用的防潮的有一定强度的袋或容器中并以颜色、符号标记病理性、传染性废弃物。 （3）不论在医院内外，应用专用运输工具并严格消毒。 （4）病理性和传染性废弃物的首选处置方法是焚烧，其他类废物或焚烧或采取另外方法处置。 （5）在整个过程需严格监督、监测和管理。,2卫生保健机构废弃物的“处理”,1块多一斤 海南有废品贩子回收“医疗垃圾“,第五节 有害物质的毒理学研究方法,一、实验动物的选择及毒性试验分类 （一）实验动物的选择 （二）毒性试验分类,常用的动物有小鼠、大鼠、兔、豚鼠、猫、狗和猴等。 鱼类有鲢鱼、草鱼和金鱼等。,急性毒性试验（acute toxicity test） 一次（或几次）投给实验动物较大剂量的化合物，观察在短期内（一般24小时到2周以内）中毒反应。 亚急性毒性试验 一般用半致死剂量的1/51/20，每天投毒，连续半个月到3个月左右。 慢性毒性试验 用较低剂量进行3个月到1年的投毒，观察病理、生理、生化反应以及寻找中毒诊断指标，并为制定最大允许浓度提供科学依据。,（三）污染物的毒性作用剂量,表4.2 污染物的毒性和剂量关系,绝对致死量,半数致死量,最小致死量,最大耐受量,最大安全量,致死量 最小致死量 mld, minimum lethal dose 半数有效量 ed50（50%effective dose） 半数致死量 ld50，lethal dose 50% （lc50） 半数忍受限 tlm，tolerance limit median 绝对致死量 ld100，lethal dose 100% （lc100）,曲线法求半数致死量,表4.3 某化合物小鼠一次灌胃死亡情况,表4.4 急性毒性分级表,（一）吸入染毒法的种类 1.动态染毒法 将实验动物放在染毒柜内，连续不断地将由受检毒物和新鲜空气配制成 一定浓度的混合气体通入染毒柜，并排出等量的污染空气，形成一个动态平衡 的染毒环境。-慢性毒性试验 2.静态染毒法 在一个密闭容器（或称染毒柜）内，加入一定量受检物（气体或挥发性液体），使均匀分布在染毒柜，经呼吸道侵入实验动物体内。-急性毒性试验,二、吸入毒性试验,实验动物应挑选健康、成年并同龄的动物，雌雄各半。每组10只，取若干组用不同浓度进行试验，要求一组在试验条件下全部存活，一组全部死亡，其他各组有不同的死亡率，然后求出半数致死浓度（lc50），对未死动物取出后继续观察714天。了解恢复或发展状况，对死亡动物（必要时对未死动物）做病理形态学检验。,（二）吸入染毒法的注意事项,三、口服毒性试验,（一）口服染毒法的种类 1.饲喂法 2.灌胃法 （二）注意事项,四、鱼类毒性实验,剂量-效应关系或剂量-反应关系,a效应（effect）: 指一定剂量化学物质与机体接触后所引