环境资源经济学工程概论课件 第十讲 土壤和岩石环境资源工程（三）-污染控制工程

土壤污染控制工程

赵睿新E-mail:zhaoruixin2008@第十讲土壤和岩石环境资源工程（三）序言土壤污染的特点隐蔽性和滞后性累积性不可逆转性难治理性高辐射性序言土壤污染的物质有机物污染：有机农药、多环芳烃、二噁英无机矿物质化肥污染放射性物质病原微生物酸雨第十讲内容及其安排一、固体废弃物控制（重点讲授）二、土壤农药污染物控制三、土壤表面活性剂污染控制（自学）四、土壤放射性污染物控制（自学）五、土壤微生物污染控制（自学）一、固体废弃物控制（一）固体废物的概念（二）固体废物的类型（三）固体废物污染危害（四）固体废物污染控制标准（五）固体废物的处理处置工程（六）固体废弃物处理工程的经济学分析（一）固体废物概念1.固体废物的定义废物是人类在生产和消费过程中，因为暂时没有使用价值而不再需要或者废弃的物质资源。以固体或半固体状态废弃的物质资源叫做固体废物。1.固体废物的法定定义

根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治办法》第八十八条规定：固体废物，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。

2.固体废物的来源消费过程（生活）生产过程其它（二）固体废物的分类A按照来源，分为工业、农业、生活固体废物。

其中生活固体废物又叫生活垃圾。B按照形态，分为：固态：玻璃、金属、纸张、塑料等半固体：污泥、油泥、粪便等置于固体容器中的液态、气态物质（二）固体废物的分类C按照化学成分，分为有机、无机固体废物D按照可燃性，分为可燃固废：1000℃以下可燃物质不可燃固废：金属、玻璃、砖石等E按照危险性，分为一般固废：危险固体废物：医院垃圾、放射性废物1.生活垃圾（1）定义

生活垃圾（municipalsolidwaste）是指日常生活中或为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物。（2）分类

家庭垃圾：有机物为主，混杂玻璃、塑料街道垃圾：落叶、泥沙、塑料包装厨余垃圾：菜肴、馊水等以腐败有机物废弃器物：电子设备、废弃橡胶轮胎住宅建筑垃圾：混凝土、泥土、瓦片、装饰材料2.工业固体废物(1)定义

工业固体废物（industrialsolidwaste）是指在工业、交通等生产过程中产生的固体废物。(2)分类

冶金工业固体废物：炉渣、钢渣、有色金属渣能源工业固废：粉煤灰、炉渣、烟道灰、煤矸石石油化工固体废物：油泥、废催化剂、铁泥、无机盐、釜底泥、精馏残渣、废药品矿业固体废物：采矿废石、尾矿轻工业固体废物：污泥、废酸、废碱、建筑业固体废物：混凝土、泥土、瓦片、装饰材料3.农业固体废物(1)定义

农业固体废物（agriculturewaster）指从事种植、家禽养殖、水产养殖等农业生产活动过程中产生的秸秆、畜禽粪便、淤泥及其其它固体废物(2)分类

农林种植：家禽养殖：水产养殖：危险固废泛指除放射性废物以外，具有毒性、易燃性、反应性、腐蚀性、爆炸性、传染性而可能对人类生活环境产生危害的废物。（三）固体废物污染危害

侵占土地污染土壤污染水体污染大气影响环境卫生（四）固体废物污染控制标准A标准生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008）生活垃圾焚烧污染控制标准（GB18485-2014）生活垃圾填埋场渗滤液处理工程技术规范(试行)（HJ564-2010）城镇垃圾农用控制标准（GB8172-1987）农用污泥中污染物控制标准（GB4284-1984）农用粉煤灰中污染物控制标准（GB8173-1987）农业固体废物污染控制技术导则（HJ588-2010）（四）固体废物污染控制标准和原则一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准（GB18599-2001）危险废物贮存污染控制标准（GB18597-2001）危险废物填埋污染控制标准（GB18598-2001）危险废物焚烧污染控制标准（GB18484-2001）医疗废物焚烧炉技术要求（GB19218-2003）含多氯苯废物污染控制标准（GB13015-1991）废塑料回收与再生利用污染控制技术规范（试行）（HJ/T364-2007）医疗废物集中焚烧处置工程技术规范(HJ/T177-2005)……（四）固体废物污染控制原则B原则减量化资源化无害化实行全过程管理：

产生、收集、运输、利用、贮存、处理和处置，从摇篮到坟墓（cradle-to-grave）（五）固体废物的处理处置工程1.生活垃圾（重点）2.工业垃圾

冶金工业固体废物：能源工业固废石油化工固体废物矿业固体废物：轻工业固体废物：

建筑业固体废物：1.生活垃圾（1）生活垃圾的收集（2）生活垃圾的运输（3）生活垃圾的转运（4）生活垃圾的处理（1）生活垃圾的收集按照生活垃圾的类别，

混合收集、分类收集按照时间，分为

定期收集、随时收集垃圾分类收集的由来

人们逐渐认识到，解决城市垃圾的出路在于减少垃圾的产生量，并对垃圾进行回收利用。西方发达国家曾投入大量人力和物力进行机械分选工艺技术。结果表明，目前任何一种先进的垃圾分选工艺，都离不开最后一道关键工序：人工手选。这使人们认识到，城市垃圾分类收集是垃圾分类的最佳工艺，尤其是第一步垃圾分类，然后收集，是实现垃圾减量化和资源化的最优选择。垃圾分类收集实践证明，垃圾分类收集的最佳方式是城市居民全面配合的分类收集方式，就是居民在家庭内将垃圾按照可回收与不可回收分类。按照有毒和无毒、可回收与不可回收等进行分类，全面细化，定期收集，给予奖励。（希望大家各抒己见，群策群力，从经济、税收、财政、金融、技术等方面提出可行的垃圾分类激励机制）（2）生活垃圾的收运根据操作模式，垃圾收运系统分为①拖曳（yè）容器系统：

废物存放的容器被拖曳到处理点，倒空，然后回拖到原来的地方或别处。②固定容器系统

废物存放的容器被固定在垃圾产生处，需要移动到路边或其他地方倾倒时才被移动。收集路线的设计确定现行的有关收集点和收集频率的政策和法规调整现行的收运系统运行参数，例如工作人员多少和收集装置的类型。收集路线尽量始于主干道，结束于主干道。以地形和物力障碍物作为收集路线的边界在地形上，以高处为起始点，随着地形高度下降装载量逐渐增加，充分利用重力作用。起始收集点远于处置点，终止点最近与处理点在交通拥挤的城市，垃圾宜在一天当中的尽可能早的时间段收集。能产生大量垃圾量的产生源垃圾宜在一天中的第一时间段收集。收集路线的设计垃圾收集的频率确定是每天收集，还是定期收集？是一天一次，还是一天两次？生活垃圾的运输车辆运输船舶运输管道运输：液体状或气流状管道输送垃圾转运系统垃圾转运站类型确定位置确定工艺方案的环境效益设计收运系统的经济效益优化（4）生活垃圾的处理人们发现垃圾填埋与垃圾焚烧是城市垃圾处理的有效方法。由于焚烧设备的投资与运行费用过大，许多发展中国家的城市无力担负。

填埋的运行费用较低，但是占地面积很大，在土地资源日趋贫乏的情况下，要找到合适的填埋场越来越困难。许多城市不得不在远离市区的地方修建城市垃圾填埋场，这样不仅运输费用增加，而且容易产生道路交通压力。A垃圾填埋①填埋场址的选择②填埋工艺过程③填埋产物的处理和维护①生活垃圾填埋场的选址原则首先符合城市发展总体规划设置在城市夏季主导风向的下风向，距离人畜居栖点500m以外不得建在自然保护区、名声风景区、生活饮用水源地等Ⅰ类功能区不得建在居民密集居住区不得建在与航道相同的地区不得建在地下水补给区、洪水泛滥区、淤泥区不得建在活动的坍塌地区、地质断裂带、地下蕴藏矿产区、石灰坑及熔岩洞区。垃圾选址举例②填埋工艺过程垃圾填埋防渗底膜垃圾填埋防渗透底膜垃圾填埋的结构图垃圾处理场废气的收集B垃圾焚烧1.垃圾焚烧法

垃圾中的可燃物质与氧气发生高温燃烧反应，使垃圾减量化、无害化的过程2.使用范围

对于经济发达、人口密集的城市3.焚烧法的优点

垃圾减量化非常显著、垃圾无害化处理、可以回收热能、可以利用热能发电（>150t/d焚烧炉日处理量），实现循环经济。垃圾焚烧流程示意图为什么垃圾焚烧不被广泛采用呢？对垃圾的品质要求较高设备投资大，运行成本高不可避免产生有毒物质—二噁英二噁英污染事件在20世纪的最后一个春夏之交（1999年5月28），一个特殊的化学名词引起了全世界的广泛关注，它就是“二噁英”。

1999年5月28日，比利时卫生部发布公报，宣布国内农场生产的鸡肉和鸡蛋被查出含有高浓度“二噁英”，下令所有商店将比利时产鸡肉和鸡蛋统统撤下货架，并禁止销售家禽、牛肉和猪肉。二噁英污染事件一时间国际舆论一片哗然，从欧洲大陆到非洲，从大洋洲到亚洲，一场围剿二噁英的战役在全球打响。

6月3日，欧盟紧急通令的成员国，禁止销售有比利时进口的所有可能受二噁英污染的鸡、鸡蛋和家禽产品。不就禁销范围扩大到牛肉、牛奶及其乳制品。美国农业部宣布禁止全部欧盟相关产品。

6月5-9日，日本、韩国、新加坡、以色列、加拿大、菲律宾、中国、俄罗斯等也分别采取了禁止措施。比利时的鸡与二噁英怎么了1999年2月，比利时一家饲养场发现其饲养的肉鸡生长异常，母鸡产蛋率下降、蛋壳变薄等一系列反应，向保险公司索赔。保险公司不远轻易就范，随后展开调查，并取样检验。经过荷兰一家研究机构检测后，发现鸡体内“二噁英”含量比普通鸡体内高出800~1000倍，鸡饲料里的含量比正常饲料高出2000倍，最后断定污染来自鸡饲料。鸡饲料？随着工业化的发展，许多欧洲国家的饲养场为了在尽可能短的时间内，以最经济的方式，生产出尽可能多的肉、奶、蛋，几乎无一例外地使用猪、牛、羊、鸡、鸭的内脏及其骨头加工而成的混合饲料饲养食用鸡和其它家禽、家畜。

因为这种饲料含蛋白质丰富，40天就可以使一只45克的小鸡长到2500克，比原来的80天速度加快了一倍。然而，饲料出了问题，作为供应人食用的东区性食品就会存在问题。媒体称这次事件为“鸡污染事件”或“鸡门事件”调查1比利时司法部开始调查：首先指向位于比利时西北部的为比利时、法国、德国、荷兰的一些动物饲料工厂提供有毒油脂的“德鲁克公司”：该公司自己不生产动物油脂，而是从赫拉莫纳地区的“韦克斯特动物油脂加工公司”等油脂公司购进后，再加工并转售给其它地方。调查2

6月2日逮捕了韦克斯特动物油脂加工公司的两位经理，指控这二位父子经理出售的不是100%油脂，并且未标明其中成分，经营活动存在欺诈行为，与动物饲料污染直接相关。

6月22日，警方宣布导致污染的原因不是此前受怀疑的韦克斯特动物油脂加工公司，而是另一家在比利时南部的一家油脂回收公司-福格拉公司。调查3福格拉公司专以收集家畜肥油和废植物油为主，加工后供给油脂公司，油脂公司加工后再出售给饲料公司生产禽畜饲料。比利时司法部门指控福格拉公司在未对装载废油的油罐进行检查的情况下，让工人在原本是富含多氯联苯的所谓废机油的油罐里装入了植物油和动物油，这些油在混合加热后，其中的多氯联苯就产生了毒性更加强烈的物质“二噁英”二噁英二噁英，英文为：Dioxins性质：非人为生产，没有任何用途。（目前为止）是工业生产过程中伴随产生的副产物，属于氯代三环含氧芳烃类有机物，极低剂量就会对生物体产生有害作用，而且在环境中持续时间极长的污染物。二噁英的毒性极强，为人类Ⅰ类致癌物，具有生殖毒性和神经毒性，抑制免疫能力。作为环境雌激素干扰内分泌，可能引起男性雌性化。二噁英二噁英最初指毒性最强的

2,3,7,8-四氯代二苯并-对-二噁英（2,3,7,8-Tetrachlorinateddibenzo-p-dioxin,简称2,3,7,8-TCDD二噁英其后扩大为75个多氯代二苯并-对-二噁英

（Polychlorinateddibenzo-p-dioxins,PCDDs)和135个多氯代二苯并呋喃（Polychlorinateddibenzofurans,PCDFs)的总称提到二噁英，大家能否联想到美军的越战呢？二噁英其实，在美军的越南战争（1962-1972年）中，使用的落叶剂橙剂（OrangeAgent）和意大利赛维索（Sevoso）化工厂爆炸事故就造成2,3,7,8-TCDD这一最毒的二噁英污染。美军越战为了清除茂密的热带植物对越南军队的蔽护，喷洒了大量的落叶剂—橙剂。橙剂本身不是二噁英及其类似物，是2,4—D与2,4,5-T以1:1混合的除草剂。橙剂2,4,5-三氯苯氧乙酸（or酯）2,4-二氯苯氧乙酸（or酯）2,4,5-Trichlorophenyloxylaceticacid2,4-Dichlorophenyloxylaceticacid2,4,5-T2,4-D:2,4,5-D合成二噁英二噁英的性质状态：固体沸点高、熔点高，亲脂性，不溶于水。热稳定性：加热到800℃才开始分解，要大量分解二噁英的温度为1000℃以上。低挥发性：这些化合物蒸汽压极低，除了气溶胶颗粒吸附外，在大气中分布很少，而在地面可以持续存在。脂溶性：集中在油脂中，食物链传递而富集。环境稳定性：尽管紫外线可以很快破坏PCDD/Fs,然而在大气中，二噁英主要吸附在气溶胶凹凸不平的颗粒上，可以抵抗紫外线破坏。在土壤环境中，尽管生物也可慢慢降解，但半减期平均为9~12年，属于环境持久性有机污染物。

气态二噁英在空气中光化学分解的减少一半浓度的平均时间（半减期）约为8.3天。二噁英的毒性二噁英的毒性极强，其中毒性最强的2,3,7,8-TCDD的豚鼠经口LD50为1μg/kg体重；致大鼠、小鼠致癌的经口剂量低到10ng/kg体重。二噁英的生殖毒性：

对父母、未出生胎儿和新生儿的健康损坏，包括性欲丧失，不育、流产、胎儿死亡、畸形等。这种生殖毒性可能是由于外来化学物质与机体接触后，直接干扰生殖发育的任何环节，也可以间接作用，即通过神经-内分泌-性腺等机体调控生殖发育的任何环节，影响生殖发育过程。二噁英的生殖毒性数据丹麦学者综合分析了1938年到1990年全球21个国家公开发表的60篇文献，结果表明

人群精子数在这50年中降低50%，精液质量降低20%。同时，部分发达国家的出生率（特别是男性出生率）明显下降。我国男性精子数降低在30%以上。由于精液质量的降低，直接导致人类生育能力下降。精液质量的降低，可能与不孕和不育率增加、自发性流产上升、睾丸癌、阴茎短小等出生缺陷有关。请阅读美国生物学家科尔伯恩著《我们被偷走的未来》一书二噁英毒性的一个特征标志是氯痤疮，它使皮肤发生增生或角化过度，色素沉着，以痤疮形式出现，并伴随胸腺萎缩及废物综合征。【注释：致胸腺萎缩作用】（胸腺是由淋巴细胞组成的腺器官，起到维持细胞免疫、确保T淋巴细胞发育成熟的作用。）越南战争后遗症二噁英的破坏二噁英虽然稳定，但也是可以破坏的。加热到800℃时，可以降解，在特殊装备的高温焚烧炉（1000~1500℃）能够彻底分解二噁英。在有机溶剂中，304nm的中压汞灯发出的紫外线可以将氯仿溶剂中的二噁英减少一半所需的时间（半减期）为5分钟，为人类战胜二噁英指明了技术希望。有文献介绍使用核辐射高效降解二噁英。二噁英的紫外线降解二噁英的检测十分困难食品中的二噁英含量属于超衡量（皮克级，万亿分之一克，10-13g/kg）（超衡量分析）多组分：PCDD/Fs共有210个同系物、异构体，加上209个PCBs(多氯联苯)，共有419个二噁英及其类似物。

PCDD/Fs中各同系物、异构体的毒性相差很大，具有毒性的17中2,3,7,8-取代PCDD/Fs的毒性相差10,000倍，进行危险性评价时需要选择性测定。（多组分分析）（高分辨率气相色谱-串联高分辨率质谱）目前全世界仅有约100个实验室具有检测能力，且分析每个样品的费用为1200美元（1999年价格）二噁英的来源含氯有机物的燃烧产生二噁英城市固体垃圾焚烧（含有氯化钠，聚氯乙烯塑料）纸浆的氯气漂白电解饱和氯化钠的氯碱工业：阳极石墨棒产生氯气和碳在高温下反应生成PCDFs汽车尾气:含芳烃和二氯乙烷清洗汽车尾气中的四乙基铅防爆剂）（早期使用含铅汽油，现在印度仍然在用）森林大火（树木中的氯化物）农业植物秸秆焚烧（除草剂2,4-D和2,4,5-T）（预防血吸虫而灭钉螺用的五氯酚钠）电器设备电缆、变压器和电容的绝缘液体一般都用多氯联苯（PCBs）城市垃圾焚烧产生的飞灰中二噁英含量2,3,7,8-TCDD：0.1~7.5ng/m3,1,2,3,7,8-PeCDD（五氯代二苯并-对-二噁英）：

0.3~75ng/m32,3,7,8-TCDF：0.1~50ng/m3.如果含有PVC废旧塑料，含量更高欧盟已经提出PCDD/Fs的指标为0.1ng/m3.生活中的二噁英污染的途径环境中的二噁英通过食物链导致人类富集由于二噁英是脂溶性较高的持久性环境污染物，它主要在含脂肪较多的食品中蓄积。至今没有发现植物可以通过根系吸收二噁英，植物性食品仅仅通过空气中的飘尘降落污染蜡质层的植物叶面。动物可以通过脂肪传递和实物量逐级生物放大与生物浓缩富集。生活中的二噁英污染的食品植物性食品较少：在对电线再生燃烧区域调查，显示叶菜的二噁英为5~10ng/kg.植物油中未检出二噁英。（1968年日本九州）米糠油事件是由于作为萃取米糠中的油的设备发生泄漏，使导热油的多氯联苯混入食用油中的一次偶然事件。生活中的二噁英污染的食品相关污染地区的禽、蛋、奶、肉超标严重。欧洲PCDD/Fs的背景平均水平：1.31ng/kg(以脂肪计TEQs)

TEQs：毒性当量（ToxicEquivalencyQuantities）:以毒性最强的2,3,7,8-TCDD为基准，其它二噁英的毒性折算成相应TCDD的剂量。人体对二噁英的每日耐受剂量（Tolerabledailyintake,TDI）为1~4pg/kg（10-13g/kg）在人体内的排泄2,3,7,8-TCDD在个别人体志愿者中可达2120天（5.8年），根据大量人群接触资料进行更精确的估计，一般认为生物半减期在5.8~12年（平均在7年以上）。垃圾焚烧的希望高温等离子燃烧技术（六）垃圾焚烧热利用成本收益简析收入来源：

售电收入垃圾处理费供热收入废金属回收和灰渣收入（为0或负数）初期投资项目初期投资包括：

前期工作费用、徒弟征用费用、工程设计费、设备购置费、土建工程费、安装工程费、建设期利息等。生活垃圾焚烧发电厂项目的初期投资：每1t/d处理能力的初期投资：国外炉排焚烧工艺：60~70万人民币；国内循环流化床焚烧工艺为：28~35万人民元。运行成本清华大学开发的城市垃圾清洁焚烧技术的垃圾电厂的运行成本：

0#柴油价格为3.00元/kg,

煤炭价格为0.24元/kg,

垃圾处理费为65元/t

上网电价：0.65元/(kwh)

占地100亩：0元（当地政府解决）税收：享受5年内免税每年运行时间：8000h/a（333d/a）垃圾的热值：4180kJ/kg

煤的热值：22990kJ/kg(5500kcal/kg,标准煤为7000kcal/kg)情况下，年处理垃圾：35万t/a

年运行成本：1887万元/a→53元/t

处理1吨垃圾的运行成本宣称50~70元/t（循环流化床工艺）项目收入年处理垃圾：35万t/a（1）发电收入：142元/t

[发电12000kw,外售7680万kwh,4992万元/a]（2）垃圾处理费：

65元/t[35万t/a,补贴65元/t,→2275万元/a]（3）外售热：不计[外供7.6×104GJ/a，价格20元/GJ,应有152万元/a]（4）回收金属：

70万元/a[0.5%金属回收率，400元/t]总收入：7337万元/a,→209.6元/t垃圾财务费用及其损益总投资3亿元，贷款2.1亿元贷款期限7年，利率5.76%贷款本金和利息在生产期6年等额偿还。5年内免发电增值税：0%>5年按税前利润的33%征收固定资产折旧年限为20年，残值率10%→第6年净利润1269万元/a,→36.2元/t风险分析

（留给同学们思考）市场风险政策风险原料供应风险技术风险环评风险提醒：过程中的数据在今天国际能源价格起伏无常背景；环境评价的公众参与性风险2.工业垃圾-建筑垃圾需要思考的问题：循环经济政策与法规如何具体化城镇化中的建筑垃圾综合利用技术城镇化中的固废控制经济分析建筑垃圾的综合利用粉碎后的骨料美国：68%用于道路基础建设

6%用于搅拌混凝土

9%用于搅拌沥青混凝土

7%回填基坑

7%其它用途德国：制砖，建筑产品和道路产品建筑垃圾的处理流程二、土壤农药污染物控制（一）农药的概念（二）农药的类型（三）土壤农药污染的特性（四）土壤农药污染控制（五）土壤农药污染经济评价（一）农药的概念农药是一类用于保护农业生物免受病、虫、草及其它有害生物危害的化学物质。农药不仅在农田施用，还用于防治害虫（如蚊子、苍蝇等）、仓库害虫、商品的防腐、防蛀、畜禽体内外寄生虫等。目前，农药主要用于防治危害农业、林业、牧业等农业生物生长发育及其产品的害虫和螨虫；各种病原微生物（如细菌、真菌、病毒、线虫等）；消灭杂草；控制和调节生物的生长发育和性别控制（杀雄）、保鲜等。（二）农药的类型根据防治对象，把农药分为

杀虫剂、杀螨剂、杀菌剂、除草剂、杀线虫剂、杀鼠剂、植物生长调节剂和农药助剂按照化学类属：

无机农药和有机农药（硫磺、砒霜、氟化钠）按照有机化学结构，分为

有机磷农药、氨基甲酸酯、有机氯农药、拟除虫菊酯（二）农药的类型1.有机磷农药含磷的有机化合物，是磷酸和膦酸的衍生物。有机磷杀虫剂2.氨基甲酸酯除草剂

氨基甲酸酯类农药特点：

药效快，选择性较高，不伤害病虫害的天敌，对温血动物及鱼类的毒性较低。易被土壤微生物分解，且不易在生物体内蓄积。

一类为N-烷基的化合物（用作杀虫剂）；

另一类为N-芳香基的化合物,(用作除草剂)。氨基甲酸酯类农药对人体的危害

氨基甲酸酯类是一种抑制体内胆碱酯酶的神经毒，急性中毒可见流涎、流泪、颤动、瞳孔缩小等胆碱酯酶的抑制症状，在低剂量中毒时，可见一时性的麻醉作用，大剂量中毒时可表现深度麻痹，并有严格的呼吸困难。在弱酸性条件下（胃内或食物中）可与亚硝酸盐反应生成亚硝胺，可能具有潜在的致癌、致畸、致突变作用3.