城市污泥中有毒有害物质的分布特征研究

1、Page 1城市污泥中有毒有害物质的分布特征研究2014-4-15Page 2目录污泥中有毒有害物质概况污泥中有毒有害物质概况1多环芳烃的性质及测定方法多环芳烃的性质及测定方法3江苏省部分污泥性质分析江苏省部分污泥性质分析2多环芳烃测定实例（南农）多环芳烃测定实例（南农）4Page 3一、污泥中有毒有害物质概况污泥中有毒有害物质概况1.1我国污水厂数量及污泥产量全国日处理水量(万M3)全国污水处理厂数量（座）3500150002013年底全国日产生23700吨污泥(干物质计)折算成含水80%脱水污泥约为118,500吨Page 4一、污泥中有毒有害物质概况污泥中有毒有害物质概况1.21.1江苏

2、省污水厂数量及污泥产量 2013年底江苏日产生污泥2086吨(干物质） ，折算成含水80%脱水污泥约为10428吨4401320江苏污水处理厂数量（座）江苏污水处理水量（m3）Page 5一、污泥中有毒有害物质概况污泥中有毒有害物质概况初沉污泥：初沉污泥：来自初沉池剩余污泥剩余污泥：来自活性污 泥法后的二沉池腐殖污泥腐殖污泥：来自生物膜法后的二沉池消化污泥：消化污泥：经消化处理后的污泥，或称熟污泥化学污泥：化学污泥：混凝沉淀工艺中形成的污泥 高含水率：高含水率：剩余污泥含水率99.299.6%，脱水后的污泥含水率亦可达80%有毒有害物质含量高有毒有害物质含量高: :污泥中含有大量有机质及重金属

3、，这限制了其农用价值脱水困难脱水困难: :影响污泥减容的主要因素是含水率很难降低，即使通过脱水处理，含水率也很难降到80%以下1.21.2污泥的来源及性质污泥的来源及性质来源来源性质性质Page 6一、污泥中有毒有害物质概况污泥中有毒有害物质概况1.21.2污泥中常见有毒有害物质污泥中常见有毒有害物质a.重金属重金属：污泥中主要有As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb 和Zn等重金属，我国城市污泥中重金属含量变化幅度 很大,极差最高达每千克中几千毫克,其中Zn含量最高, 含量次高为Cu,再次是Cr,而毒性较大的元素Hg、Cd、 As含量较低 尽管污泥中含有丰富的养分，但也含有种类较多含量不尽

4、管污泥中含有丰富的养分，但也含有种类较多含量不等的有害重金属、微量的有机物污染物和病原菌。这些物质等的有害重金属、微量的有机物污染物和病原菌。这些物质随污泥进入环境，将会对环境及人类及动物健康造成极大的随污泥进入环境，将会对环境及人类及动物健康造成极大的或潜在的危害或潜在的危害Page 7一、污泥中有毒有害物质概况污泥中有毒有害物质概况b.多环芳烃多环芳烃：多环芳烃是持久性有机污染物的典型代表之一， 具有三致效应，如果不严格控制，两类物质可通过污泥 进入生态系统，进而在生物体内富集，对生态系统产生 潜在威胁c.多氯联苯多氯联苯：PCBs是一类人工合成的有机物，是以联苯为原 料在金属催化剂作用下

5、使联苯苯环上的氢原子被氯原子 取代，高温氯化生成的氯代芳烃类化合,多氯联苯 （PCBs）主要来源于电子工业产业，与多环芳烃相类似， 具有强的“三致”作用当然，污泥中还存在着多溴联苯醚，多氯化烷，多氯化萘等新型有机物，多环芳烃和重金属及多氯联苯是污泥中几种重要的有害物质，近年来国内外对污泥中重金属的研究较多，但对污泥中多环芳烃的研究相对薄弱。Page 8二、江苏省部分污泥性质分析二、江苏省部分污泥性质分析2.1重金属污染情况通过对全省150座污水处理厂脱水污泥重金属分布进行统计 参照园林绿化用泥质标准（GB/T23486-2009）,全省及不同地区污泥重金属超标率如下图：Page 9二、江苏省部

6、分污泥性质分析二、江苏省部分污泥性质分析2.1重金属污染情况显然，从污泥重金属达标率来分析，苏北的污泥要明显优于苏南与苏中。Page 10二、江苏省部分污泥性质分析二、江苏省部分污泥性质分析2.2污泥中多环芳烃污染情况近几年，由于工业废水不断混合进入城市污水管网，污泥中多换芳烃含量越来越被业界所重视。统计表明，统计表明，全省污泥多环芳烃含量在全省污泥多环芳烃含量在分布在分布在0.47-180.28mg/Kg范围内，平范围内，平均值为均值为39.89mg/Kg。超过中华人民。超过中华人民共和国城镇建设行业标准共和国城镇建设行业标准城镇污水城镇污水处理厂污泥处置处理厂污泥处置农用泥质农用泥质（CJ

7、/T 309-2009）Page 11二、江苏省部分污泥性质分析二、江苏省部分污泥性质分析 2.3江苏省部分市污泥中多环芳烃含量污污水水处处理理厂厂萘萘苊苊烯烯苊苊芴芴菲菲蒽蒽荧荧蒽蒽芘芘苯苯并并蒽蒽 屈屈苯苯并并荧荧蒽蒽苯苯并并荧荧蒽蒽苯苯并并芘芘二二苯苯并并蒽蒽苯苯并并苝苝茚茚并并芘芘江心洲nd*0.34nd*nd*nd*nd*nd*nd*nd*nd*nd*0.080.140.072.80.2金州城北4.55.380.130.111.38nd*0.641.9417.150.341.081.191.115.450.71太湖新城88.866.554.210.181nd*nd*nd*nd*nd*

8、nd*0.80.640.4110.381.19 （单位mg/kg）Page 12三、多环芳烃的性质及测定方法三、多环芳烃的性质及测定方法3.1多环芳烃的性质多环芳烃：多环芳烃（PAHs）是指分子中含有两个或两个以上苯环结构的化合物，是煤、石油、煤焦油等有机化合物的热解或不完全燃烧产物，具有致畸、致癌、致突变和生物难降解的特性PAHs的毒性主要表现在三个方面 : 其一 , 强的致癌,致突变及致畸性,PAHs是环境致癌化学物质中数量最多的一类,在总数已达1000多种的致癌物中,PAHs占了1/3以上其二 ,对微生物生长有强抑制作用。P AH s因水溶性差 ,及其稳定的环状结构而不易被生物利用 ,因

9、此它们对细胞的破坏作用 , 抑制了普通微生物的生长 其三 , 光致毒效应 。 P AH s的真正危险 , 在于它们暴露于太阳光的紫外光辐射时的光致毒效应 Page 13三、多环芳烃的性质及测定方法三、多环芳烃的性质及测定方法3.2多环芳烃的测定方法3.2.1主要流程231萃取萃取 净化净化进样进样测定测定主要方法有索式，超声和加速溶剂萃取主要有硅胶，弗罗里土柱，氧化铝柱净化主要有高效液相，气质法两种测定方法Page 14三、多环芳烃的性质及测定方法三、多环芳烃的性质及测定方法3.2.2多环芳烃的萃取溶剂萃取法： 1 1）索氏提取法（）索氏提取法（Soxhlet extractionSoxhle

10、t extraction）：通过加入萃取剂（如二氯甲烷、正己烷等），在索式提取器进行。在各组分PAHs 萃取效率上，低、高分子量PAHs 均以索氏提取萃取效果较好，索氏提取的缺点体现在耗时长（4-24h)和需要溶剂较多 2）超声波提取法：（Ultrasonic extraction）利用超声波辐射压强产生的强烈空化效应、扰动效应、高加速度、击碎和搅拌作用等多级效应,增大物质分子运动频率和速度, 增加溶剂穿透力, 从而加速目标成分进入溶剂。和索式提取法相比，利用该技术可以大幅减少提取时间，一般90min即可Page 15三、多环芳烃的性质及测定方法三、多环芳烃的性质及测定方法 3)加速溶剂萃取法

11、:（Accelerated solvent extraction，ASE）将样品装入到 ASE 系统的小室中，溶剂从小室中提取后流入到收集腔。萃取时间很短，只需45min即可完成非溶剂萃取法 固相微萃取：(Solid-phase Micro-extraction，SPME）常用的非溶剂萃取方法，集取样萃取富集进样于一体，应用最多的是聚二甲基烷氧烷( PDMS)萃取头顶空萃取、空气萃取、直接萃取挥发性强的样品难挥发性样品Page 16三、多环芳烃的性质及测定方法三、多环芳烃的性质及测定方法3.2.2多环芳烃的净化净化技术 ：去除样品中的水分及杂质中性氧化铝中性氧化铝：不建议单独使用弗罗里土柱：弗

12、罗里土柱：很少使用硅胶柱硅胶柱：应用最为广泛，效果较好柱层析法 净化柱关于净化柱的填装关于净化柱的填装填充材料：硅胶，无水硫酸钠，石英等填充材料：硅胶，无水硫酸钠，石英等填充方法：湿法和干法填充方法：湿法和干法 湿法湿法:溶剂和硅胶、无水硫酸钠先在小烧杯中搅匀再填充溶剂和硅胶、无水硫酸钠先在小烧杯中搅匀再填充 干法：直接将硅胶无水硫酸钠石英依次装入净化柱干法：直接将硅胶无水硫酸钠石英依次装入净化柱Page 17三、多环芳烃的性质及检测方法三、多环芳烃的性质及检测方法 3.2.2多环芳烃的测定v气相色谱气相色谱 (GC) (GC)法：法： 流动相位惰性气体，由于PAHs化学性质相近且沸点较高，采

13、用气相色谱来分析高沸点的PAHs存在一定困难，主要原因是分析温度已接近所使用分析柱 、色谱炉的极限温度 ,缩短了分析柱和仪器使用寿命v高效液相色谱高效液相色谱 (HPLC) (HPLC)法法 流动相为液体，如乙腈、水。能分析高沸点、热稳定性差的有机化合物，在多环芳烃、苯胺类以及残留的有机农药分析方面得到越来越广泛的应用v气质法（气质法（GC/MSGC/MS） 质谱作为气相色谱的“检测器”，能检出几乎全部化合物，气相色谱法无法完全分开的组分经电离后再按质荷比作进一步分离Page 18多环芳烃测定实例（南农）多环芳烃测定实例（南农）冷冻干燥：污泥样品放入烧杯，用穿孔保鲜膜罩住，冷冻干燥机上干燥研磨、过目：干燥后，研钵研磨后，过20目筛5次取污泥：称取2.0g污泥于离心管，加2.0g 无水Na2SO4加溶剂：加10ml二氯甲烷混合液，盖上之前放铝箔纸超声萃取：超声1h离心：4000r/min离心10min下面是南京农业大学测定土