我国人口最多, 且逐步老龄化, 遗体火化率逐年增加, 每年的死亡人口接近1000万, 为全球之最.截止到2015年底, 我国共有殡仪馆1821个, 火化炉6063台, 火化遗体460万具, 火化率为47.1%.在高温火化的过程中, 会产生大量有毒污染物, 如氮氧化物、一氧化碳、二氧化硫、颗粒物、氯化氢、汞和二
当前国内外多采用传统方法检测分析PCDD/Fs, 即高分辨气相色谱质谱分析仪(HRGC/HRMS)分析法, 其缺点为所需仪器昂贵、分析成本高、分析时间长、需要对17种同类物同时进行检测.为解决该问题, 研究人员正不断寻找更简便、更快速的方法分析PCDD/Fs, 如生物检测、简便仪器分析, 也包括备受广泛重视的PCDD/Fs在线检测方法, 其中, 快速检测方法多通过I-TEQ指示物来完成.目前, 有关二
氯酚和氯苯类化合物是高温焚烧过程合成PCDD/Fs的前驱物, 其检测分析方法简便, 是二
目前, 尚未见遗体火化炉中二
样品采自我国广东省内应用较为普遍的燃油式火化炉, 共计36个烟气样品, 所用的均为成人遗体.
烟气样品采集:对火化全过程进行采样测试, 即从遗体或尸棺进入燃烧室火化开始采样, 到遗体火化完毕结束, 火化时间在40~60 min左右.按照标准, 每个样品采集于1具成人遗体火化过程.
样品采集方法依据颗粒物采样方法(GB T 16157-1996)与环境空气和废气二
每个样品分为3部分, 分别为玻璃纤维滤筒、XAD2吸附树脂和烟气冷凝水.玻璃纤维滤筒和XAD2吸附树脂用300 mL甲苯索氏抽提24 h后浓缩至2 mL, 烟气冷凝水用其体积20%的二氯甲烷液液萃取3次, 浓缩后与甲苯抽提液合并, 再用正己烷替换溶剂并浓缩至1 mL;加入13C标记的净化内标, 过多段硅胶净化柱(从上到下依次为无水Na2SO4、40 g 40%酸性硅胶、3 g中性硅胶、4 g 33%碱性硅胶、3 g中性硅胶、3 g中性氧化铝、1 g弗洛里硅藻土、无水Na2SO4)(尹文华等, 2015), 过柱前用80 mL正己烷预淋洗, 上样后依次用120 mL正己烷、30 mL正己烷:二氯甲烷混合液(95: 5, 体积比)淋洗去除干扰物, 再用100 mL二氯甲烷洗脱PCDD/Fs, 浓缩至50 μL后加入13C标记的进样内标, 待仪器分析.
2.3 仪器分析条件采用HRGC/HRMS(Agilent 6890N、Waters AutoSpec Premier)联用分析仪分析.仪器条件:载气流速为1.0 mL·min-1, 色谱柱为DB-5(60 m×0.25 mm×0.25 μm), 进样量为1 μL, 不分流进样.升温程序:初始温度为120 ℃, 保持2 min, 以8 ℃·min-1的速率升至220 ℃, 以1.4 ℃·min-1的速率升至260 ℃, 然后以4 ℃·min-1的速率升至310 ℃, 保持4 min.进样口温度为280 ℃(张漫雯等, 2011;青宪等, 2014).质谱条件:电离能为35 eV, 离子化电流为600 μA, EI源温度为300 ℃, 分辨率 > 10000.
2.4 质量保证与质量控制采用13C同位素内标稀释定量法对样品进行定量, 所有样品的采样内标回收率为70.9%~113.1%, 净化内标回收率为43.8%~126.8%.旅行空白和实验室空白回收率分别介于52.7%~126.8%和47.2%~114.2%.
3 结果与讨论(Results and discussion) 3.1 二本研究所采集的36个烟气样品中PCDD/Fs毒性当量浓度为0.014~24.0 ng·m-3, 平均值为2.68 ng·m-3, 与本实验室之前的调查结果(尹文华等, 2015)接近.最新的行业排放标准(GB 13801-2015)中规定, 2017年7月1日前现有的火化炉排放限值为1.0 ng·m-3, 2015年7月1日起新建的火化炉和2017年7月1日起现有火化炉排放限值为0.5 ng·m-3.按照以上规定, 本次调查结果中58%的旧炉超标, 15%的旧炉和所有新炉(10个样品)的排放浓度低于0.5 ng·m-3.旧炉及其尾气处理设施尚未改造, 且使用年限较长、欠缺维护, 烟道气中混有大量空气, 导致氧含量较高, 一般在17%~20%之间, 浓度稀释效应明显.旧炉的焚烧温度处于500~800 ℃之间, 未能达到800 ℃以上的二
统计本次调查的实验数据, 得到火化炉中17种PCDD/Fs单体体积分布图(图 1).整体而言, OCDD是体积分数最高的一种单体, 其次为1, 2, 3, 4, 6, 7, 8-HpCDF和1, 2, 3, 4, 6, 7, 8-HpCDD, 分别为16.7%±11.8%、12.1%±4.4%和11.9%±4.2%.随氯取代数量的增加, 二
毒性当量浓度I-TEQ为毒性当量因子I-TEF与化合物浓度的乘积.本次结果(图 2)中, 七氯代和八氯代二
相关性分析是统计学中研究两个变量间密切程度的一种统计方法, 常用Pearson相关系数.结合本次结果、本实验室之前的研究结果(尹文华等, 2015)和从其他文献(Takeda et al., 2000;Kao et al., 2006;王玮等, 2006;熊程程等, 2013)获得的结果作为统计数据, 总计77组, 毒性当量浓度范围为3~4个数量级.表 1描述了12种单体与I-TEQ的相关性结果, 其相关系数r值大于0.7.其他七氯代和八氯代二
在国内外生活垃圾、医疗废物、危险废物、化学废弃物、工业废弃物等焚烧炉的研究(Kato et al., 2001;Fiedler et al., 2000;高洪才等, 2009)中, 2, 3, 4, 7, 8-PeCDF与I-TEQ之间的回归直线的斜率处于1.1~1.8之间.Chen等(2008)对9个生活垃圾焚烧炉、医废焚烧炉、火力发电的飞灰进行统计, 发现9个样品中2, 3, 4, 7, 8-PeCDF与I-TEQ存在非常好的线性关系, 斜率和R2值分别为1.06和0.999.Fiedler等(2000)发现, 在废物焚烧炉得到的2, 3, 4, 7, 8-PeCDF与I-TEQ间回归直线的斜率较一致, 为1.21~1.74;而对于钢铁行业, 得到的2, 3, 4, 7, 8-PeCDF与I-TEQ间的斜率为0.87.本次调查中, 五氯代化合物和PeCDF浓度与I-TEQ的线性回归分析结果见表 2和图 3, 回归曲线的斜率为2.22~36.63, 2, 3, 4, 7, 8-PeCDF和PeCDF的斜率较一致, 分别为2.36和2.22(式(1)~(2)), 均高于以上焚烧炉的回归曲线斜率, 表明五氯代化合物在I-TEQ中的占比更低.也许是由于在钢铁工业、遗体火化炉和废物焚烧炉中, 二
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目前已有通过PeCDF在线监测PCDD/Fs浓度的研究, Tsuruga等(2007)通过飞行时间质谱(VUV-SPI-IT-TOFMS)在线监测系统使用PeCDF作为垃圾焚烧炉排气中的I-TEQ指示物, 能连续监测7个月, 每次2~6 h, 并取得很好的实验结果.也有通过REMPI-TOFMS在线检测低氯代二
1) 36个火化炉烟气样品中I-TEQ范围为0.014~24.0 ng·m-3, 均值为2.68 ng·m-3.58%的旧炉超过1.0 ng·m-3, 15%的旧炉和所有新炉的样品排放浓度低于0.5 ng·m-3, 表明现有部分老旧火化炉及其尾气处理设施需经过技术改造才能达到最新排放标准限值.
2) 17种PCDD/Fs单体中, OCDD、1, 2, 3, 4, 6, 7, 8-HpCDF和1, 2, 3, 4, 6, 7, 8-HpCDD所占的体积分数最高,分别为16.7%±11.8%、12.1%±4.4%和11.9%±4.2%, 2, 3, 4, 7, 8-PeCDF对I-TEQ的贡献率最大, 达37.6%±14.6%, 其次为2, 3, 7, 8-TCDD和1, 2, 3, 7, 8-PeCDD, 且ρ(PCDFs/PCDDs) > 1.
3) 对本结果和国内外文献的77组PCDD/Fs数据进行相关性统计分析, 结果表明, 四、五、六氯代二
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