第四章(2)固体废物监测-环境监测

固体废物监测1固体废弃物2002年，全国城市垃圾清运量约为1.36亿吨。至2003年，历年的城镇垃圾堆存量达60亿吨；城镇垃圾年产生总量每八九年就翻一番2006年，我国进行无害化处理（主要通过填埋、堆肥和焚烧等手段）的城市垃圾量为7872.6万吨，52.2%。预计未来十年，中国的城市垃圾无害化处理率将达到90%以上。234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：生活垃圾和卫生保健机构废弃物的监测第五节：有害物质的毒理学研究方法5一、固体废物的定义和分类第一节固体废物概述固体废物：生产、建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固态、半固态废弃物质。6FUSINA固体废物处置中心固体废物：放错地方的资源7分类方法按化学性质：有机物和无机物按形状：固体和泥状按危害状况：危险废物和一般废物按来源：矿业、工业固体废物、城市垃圾（包括下水道污泥）、农业和放射性固体废物等8危险废物二、危险废物的定义和鉴别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.（国家危险废物名录，47类，626种，175种来源）（1）引起或严重导致人类和动植物死亡率增加；（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9国家危险废物名录

（1998年7月，国家环保局）HW01医院临床废物HW10含多氯联苯废物HW02医药废物HW11精蒸馏残物HW03废药HW12染料涂料废物HW04农药废物HW13有机树脂类废物HW05木材防腐剂废物HW14新化学品废物HW06有机溶剂废物HW15爆炸性废物HW07热处理含氰废物

HW16感光材料废物HW08废矿物油HW17表面处理废物HW09废乳化液

HW18

焚烧处置残渣

10HW19

含金属羰基化合物废物HW28含碲废物HW20含铍废物HW29含汞废物HW21含铬废物HW30含铊废物HW22含铜废物HW31含铅废物HW23含锌废物HW32无机氟化物废物HW24含砷废物HW33无机氰化物废物HW25含硒废物HW34无机氰化物废物HW26含镉废物HW35废酸HW27含锑废物HW36废碱国家危险废物名录

（1998年7月，国家环保局）11HW37石棉废物HW38有机氰化物废物HW39含酚废物HW40含醚废物HW41含卤有机溶剂HW42废有机溶剂HW43含多氯代二苯并呋喃同系物废物HW44含多氯代二苯并二恶英同系物废物HW45含有机卤化物废物HW46含镍废物HW47含钡废物国家危险废物名录

（1998年7月，国家环保局）12危险废物的特性：易燃性腐蚀性反应性放射性浸出毒性急性毒性其他毒性放射性：含有天然放射性元素的废物，比放射性大于1×10－7Bq/kg者；含有人工放射性元素的废物或比放射性大于露天水源限制浓度的10～100倍（半衰期>60天）者。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。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pH≤2或pH≥12.5的废物，或最低温度为55℃以下时对钢制品每年的腐蚀深度大于0.64cm的废物。反应性：a.无爆震时就很易发生剧烈变化b.和水剧烈反应；c.能和水形成爆炸性混合物；d.和水混合产生毒性气体、蒸汽或烟雾e.有引发源或加热时能爆震或爆炸f.常温常压下易爆炸和爆炸性反应j.根据其它法规定义的爆炸品。浸出毒性：按规定的浸出方法进行浸取，当浸出液中有一种或一种以上有害成分的浓度超过鉴别标准的物质。

急性毒性：指引起小鼠（大鼠）在48h内死亡半数以上者。13表4.8

危险废物浸出毒性鉴别标准14第二节固体废物样品的采集和制备一.样品的采集

(一)采样工具(二)采样(三)份样数(四)份样量尖头钢锹、钢尖镐、采样铲、具盖采样桶或内称塑料的采样

份样量和采样铲容量

最大粒度/mm最小份样量/kg采样铲容量/ml>15030100~150151600050~1005700040~503170020~40280010~201300<100.5125

批量份样份样份样份样份样样品制备图4.1采样示意图（1）根据固体废物批量大小确定应采份样（2）根据固体废物的最大粒度确定份样量（3）根据采样方法，随即采集份样，组成总样，并认真填写采样记录批量大小最少份样个数<555~101050~10015100~50020500~1000251000～500030>50003515(五)采样方法1.现场采样162.运输车及容器采样当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/车数当车数多于该批废物规定的份样数时：车数（容量）所需最少采样车数<10510～251025～502050～10030>10050

车中采样点的布设图4.2车厢中的采样布点173.废渣堆采样法图4.3

废渣堆中采样点的分布18(一)制样工具(二)制样要求(三)制样程序1.粉碎

把全部样品逐级破碎，过5mm筛孔。粉碎过程中，不可随意丢弃难于破碎的粗粒2.缩分

将样品于清洁、平整不吸水的板面上堆成圆锥型，每铲物料自圆锥顶端落下，使均匀地沿锥尖散落，不可使圆锥中心错位。反复转堆，至少三周，使其充分混合。然后将圆锥顶端轻轻压平，摊开物料后，用十字板自上压下，分成四等份，取两个对角的等份，重复操作数次，直至不少于1kg试样为止。(1)制样过程中，防止样品产生任何化学变化和污染(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)制备的样品过筛后装瓶备用二.样品的制备粉碎机、药碾、钢锤、标准套筛、十字样板、机械缩分器袋19三、样品水分的测定（1）测定无机物：称取样品20g左右与105℃下干燥，

恒重至±0.1g，测定水分含量；（2）有机物：样品于60度下干燥24h，测定水分含量；（3）固体废物测定结果以干样品计算，当污染物含

量小于0.1％时以mg/kg表示，含量大于0.1％时

则以百分含量表示，并说明是水溶性或总量。20四、样品pH值的测定固体样品：样品50g加水250mL,加盖，室温下连续振荡30min,静置后测定上清液pH值。由于固体废物的不均匀性，测定时应将各点分别测定，测定结果以实际测定pH值范围表示，而不是通过计算混合样品平均值表示。21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。五、样品的保存22一、急性毒性的初筛试验毒性试验动物：试验步骤：第三节有害特性的监测方法体重18～24g的小白鼠（或200～300g大白鼠）。称取制备好的样品100g，置于500ml具口玻璃塞的三角瓶中，加入100ml（pH为5.8~6.3)水（固液比为1:1),振摇3min于室温下静止浸泡24h，用中速定量滤纸过滤，虑液留待灌胃用。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48h内动物死亡数。23二、易燃性的试验方法易燃性：试验步骤：闪点较低的液态状废物和燃烧剧烈而持续的非液态状废物，由于摩擦、吸湿、点燃等自发的化学变化会发热、着火，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。24三、腐蚀性的试验方法测定方法：方法：仪器：pH值的测定：一种是测定pH值；另一种是指在55.7℃以下对钢制品的腐蚀率。pH计或酸度计对含水量高、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。对稠状物料可离心或过滤后，测其液体的pH值对粉、粒、块状物料，称取制备好的样品50g（干基），置于1L塑料瓶中，加入新鲜蒸馏水250ml，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30min，静置30min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.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。25四、反应性试验方法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26五、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1.反应装置2.试验步骤称取固体废物50g，置于250ml的反应器内，加入25ml水（用1mol/lHCl调节pH值为4），加盖密封后，固定在振荡器上，振荡频率为110±10次/min,振荡30min后停机，静置10min.用注射器抽气50ml，注入不同的5ml吸收液中，测定其氰化氢、硫化氢、砷化氢、乙炔的含量。图4.4

固体废物反应器27六、浸出毒性试验浸出方法：称取100g试样，置于浸出容积为2L具盖广口聚乙烯瓶中，加水1L。将瓶子垂直固定在水平往复振荡器上，在室温下振荡8h，静置16h。通过0.45µm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。28第四节生活垃圾和卫生保健机构

废弃物的监测29一、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①废品类：②厨房类(亦称厨余垃圾)③灰土类。3．处理方法焚烧(包括热解、气化)卫生填埋堆肥30

生活垃圾的分类与收集31Fusina固体废物处理厂32Fusina厂三种处置固体废物的方式RDFPlant125,000t/aIncinerationPlant55,000t/aCompostingPlant:80,000t/a33G＝0.06d式中：G一试样重量，kg；

d—垃圾的最大粒度，mm。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。二、生活垃圾特性分析1．垃圾采集和试样处理

充分研究垃圾产生地区的基本情况，如居民情况、生活水平、堆放时间；还要考虑在收集、运输、储存过程等可能的变化，然后制定周密的采样计划。采样过程必须详细记录地点、时间、种类、表现特性等。在记录卡传递过程中，必须有专人签署便于查核。2．采样量3．垃圾的粒度分级4．淀粉的测定粒度采用筛分法，按筛目排列，依次连续摇动l5min，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。如果需要在试样干燥后再称量，则需在70度的温度下烘干24h，然后再在干燥器中冷却后筛分。34在室温下COD试验步骤:①称取0.5g已烘干磨碎的试样于500mL锥形瓶中。②准确量取20mLc1/6K2Cr2O7＝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12h且不断摇动。⑤加入约15mL蒸馏水。⑥再依次加入10mL磷酸，0.2g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．生物降解度的测定

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6．热值的测定高热值与低热值换算：Hn=H0[100-(I+W)/(100-W1)]×5.85W式中：Hn—低热值，kJ／kg；H0—高热值，kJ／kg；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，％。36三、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=(3000ρC+C卡）ΔT-2.9L式中：Qv—燃烧热，(J／g)；ρ—水的密度，g/cm3；C—为水的比热J／(℃·g)；W—样品的重量，kg；C卡—为卡计的水当量，J／℃；L—“为铁丝的长度，cm；(其燃烧值为2.9J／cm)；①3000—实验用水毫升数，mL。热值：生活垃圾固体废物和无法确定分子量的混合物单位量(克或千克)完全氧化时的反应热。37测量热效应的仪器：量热计(卡计)。下图为氧弹卡计。图4.5氧弹外形图图4.6氧弹剖面图1.筒；2.盖；3.小皿；4.出气道；5.进气管作电极；6.另一根电极38(二)仪器和试剂氧弹卡计；放大镜；氧气钢瓶；贝克曼温度计一支；氧气表；0—l00℃温度计一支；压片机；万用电表；变压器；苯甲酸(分析纯或燃烧热专用)。铁丝；39(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lg左右苯甲酸(切勿超过1.1g)。用分析天平准确称量长度为l5cm长的铁丝。40图4.9铁丝穿在模板内图4.10压片机图4.11压制好的样品（1）样品压片41图4.12氧弹外形图

图4.13氧弹剖面图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lmL蒸馏水（2）充氧气42充氧气手续：图4.14充气示意图43（3)燃烧和测量温度：低于温室0.5-1.0℃的自来水3000mL图4.15卡计安装示意图442．样品热值的测定(1)固体状样品测定：

(2)流动性样品的测定：将混匀具有代表性的生活垃圾或固体废物粉碎成粒径为2mm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克左右，同法进行上述试验。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。45(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ΔT1，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ΔT2，并根据公式计算样品的热值。46四、渗沥水分析1．渗沥水的特性

2．渗沥水的分析项目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，一般废水中有的它不一定有，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。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、总大肠菌数等。其中细菌总数和大肠菌数是我国将有的监测项目。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。47五、渗沥实验1．固体废物堆场渗沥水采样点的选择

正规设计的垃圾堆场

一般废弃物堆场

48图4.16典型安全填埋场示意图及渗沥水采样点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49图4.17有害废物淋浸过程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。①垃圾（或废物）堆场中有害物浓度；②最初淋浸液中有害物浓度；③流离垃圾堆场