煤气化粗渣模拟淋滤液中砷的人体健康风险及其在地下水环境中的安全阈值

【摘要】：煤气化作为现代化工产业的龙头企业,其气化残渣的产量也是相当巨大的。煤气化粗渣由于其产量高、粒度大、成分复杂,具有较高的环境毒性等特点,与粉煤灰性质更相近的气化细渣相比,其安全处置和资源化综合利用更为复杂、难度更大。本研究选择某煤制甲醇厂气化车间德士古气化炉排放的气化粗渣,对其进行模拟淋滤试验,测定类金属砷(As)(煤气化粗渣中砷的初始含量84.2370mg/kg)在不同淋滤时间淋滤液中的含量,模拟露天堆放经过长期雨水淋滤进入土壤及地下水环境的影响和煤气化粗渣地下填埋处理可能对地下水环境的影响。在淋滤试验的基础上,参考国内外污染场地人体健康评价理论,定量评价煤气化粗渣中砷通过地下水环境对人体健康的风险和危害,并在此基础上提出地下水环境中保证人体健康的砷的安全阈值。本研究设计淋滤柱(40mm×400mm)模拟煤气化粗渣淋滤过程中迁移到地下水中的浓度,从而模拟其对地下水环境的影响。研究参考国内外主流人体健康风险评价体系如RBCA模型、美国环境保护署(USEPA)等的基础上,以中国污染场地风险评估技术导则(HJ25.3-2014)为主体框架对煤气化粗渣淋滤模拟的地下水饮用途径人体健康风险进行评价。本论文人体健康风险评价体系包括五个部分:危害识别、暴露评估、毒性评估、风险表征和土壤和地下水风险控制的计算,考虑敏感用和非敏感用地两种方式,在敏感用地方式中考虑到了受危害人群在儿童期及成人期的综合风险,非敏感用地只考虑成人期的暴露风险。在本论文评价体系中,尝试将污染物浓度因子放于风险表征中直接计算其风险表征,避免了每种污染物均需计算暴露量的过程,减少了计算量,降低了频繁套用公式所造成的不确定性。最后,在地下水人体健康风险控制计算基础上,提出砷在地下水环境中的安全阈值的建议值,以为煤化工废渣的安全有效处置提供依据和参考。本文试验及评价结果表明,通过饮用地下水途径下砷的致癌风险和非致癌风险均超过推荐标准值10-6和1,并且在在24h处达到最大值(3.1×10-4、9.94),随着时间的增加,As的致癌风险和非致癌风险都在缓慢下降,并且从72h开始处于稳定状态(1.65×10-4、5.30),在96h处达到1.78×10-4、5.72。故随着淋滤时间的增加,其场地中砷的致癌风险和非致癌风险值均呈现先上升,后下降,后趋于稳定。在此基础上,计算并提出砷在该场地中地下水环境中的致癌风险控制值为1.59×10-4mg/kg,非致癌风险控制值为4.96×10-3 mg/kg,故该场地砷在地下水环境中的安全阈值应为1.59×10-4mg/kg。