城市污泥中有毒有害物質的分布特征研究課件

城市污泥中有毒有害物質的

分布特征研究2014-4-15城市污泥中有毒有害物質的

分布特征研究目錄污泥中有毒有害物質概況1多環(huán)芳烴的性質及測定方法3江蘇省部分污泥性質分析2多環(huán)芳烴測定實例（南農）4目錄污泥中有毒有害物質概況1多環(huán)芳烴的性質及測定方法3江蘇省一、污泥中有毒有害物質概況1.1我國污水廠數(shù)量及污泥產量

2008200920102011201220082009201020112012全國日處理水量(萬M3)全國污水處理廠數(shù)量（座）3500150002013年底全國日產生23700噸污泥(干物質計)折算成含水80%脫水污泥約為118,500噸一、污泥中有毒有害物質概況1.1我國污水廠數(shù)量及污泥產量一、污泥中有毒有害物質概況1.21.1江蘇省污水廠數(shù)量及污泥產量

2013年底江蘇日產生污泥2086噸(干物質），折算成含水80%脫水污泥約為10428噸4401320

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20112012江蘇污水處理廠數(shù)量（座）江蘇污水處理水量（m3）一、污泥中有毒有害物質概況1.21.1江蘇省污水廠數(shù)量及污泥一、污泥中有毒有害物質概況初沉污泥：來自初沉池剩余污泥：來自活性污泥法后的二沉池腐殖污泥：來自生物膜法后的二沉池消化污泥：經消化處理后的污泥，或稱熟污泥化學污泥：混凝沉淀工藝中形成的污泥高含水率：剩余污泥含水率99.2～99.6%，脫水后的污泥含水率亦可達80%有毒有害物質含量高:污泥中含有大量有機質及重金屬，這限制了其農用價值脫水困難:影響污泥減容的主要因素是含水率很難降低，即使通過脫水處理，含水率也很難降到80%以下1.2污泥的來源及性質來源性質一、污泥中有毒有害物質概況初沉污泥：來自初沉池高含水率：剩一、污泥中有毒有害物質概況1.2污泥中常見有毒有害物質a.重金屬：污泥中主要有As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等重金屬，我國城市污泥中重金屬含量變化幅度很大,極差最高達每千克中幾千毫克,其中Zn含量最高,含量次高為Cu,再次是Cr,而毒性較大的元素Hg、Cd、As含量較低

盡管污泥中含有豐富的養(yǎng)分，但也含有種類較多含量不等的有害重金屬、微量的有機物污染物和病原菌。這些物質隨污泥進入環(huán)境，將會對環(huán)境及人類及動物健康造成極大的或潛在的危害一、污泥中有毒有害物質概況1.2污泥中常見有毒有害物質一、污泥中有毒有害物質概況b.多環(huán)芳烴：多環(huán)芳烴是持久性有機污染物的典型代表之一，具有三致效應，如果不嚴格控制，兩類物質可通過污泥進入生態(tài)系統(tǒng)，進而在生物體內富集，對生態(tài)系統(tǒng)產生潛在威脅c.多氯聯(lián)苯：PCBs是一類人工合成的有機物，是以聯(lián)苯為原料在金屬催化劑作用下使聯(lián)苯苯環(huán)上的氫原子被氯原子取代，高溫氯化生成的氯代芳烴類化合,多氯聯(lián)苯（PCBs）主要來源于電子工業(yè)產業(yè)，與多環(huán)芳烴相類似，具有強的“三致”作用當然，污泥中還存在著多溴聯(lián)苯醚，多氯化烷，多氯化萘等新型有機物，多環(huán)芳烴和重金屬及多氯聯(lián)苯是污泥中幾種重要的有害物質，近年來國內外對污泥中重金屬的研究較多，但對污泥中多環(huán)芳烴的研究相對薄弱。一、污泥中有毒有害物質概況當然，污泥中還存在著多溴聯(lián)苯醚，多二、江蘇省部分污泥性質分析2.1重金屬污染情況通過對全省150座污水處理廠脫水污泥重金屬分布進行統(tǒng)計[參照園林綠化用泥質標準（GB/T23486-2009）],全省及不同地區(qū)污泥重金屬超標率如下圖：二、江蘇省部分污泥性質分析2.1重金屬污染情況二、江蘇省部分污泥性質分析2.1重金屬污染情況顯然，從污泥重金屬達標率來分析，蘇北的污泥要明顯優(yōu)于蘇南與蘇中。二、江蘇省部分污泥性質分析2.1重金屬污染情況顯然，從二、江蘇省部分污泥性質分析2.2污泥中多環(huán)芳烴污染情況近幾年，由于工業(yè)廢水不斷混合進入城市污水管網，污泥中多換芳烴含量越來越被業(yè)界所重視。統(tǒng)計表明，全省污泥多環(huán)芳烴含量在分布在0.47-180.28mg/Kg范圍內，平均值為39.89mg/Kg。超過中華人民共和國城鎮(zhèn)建設行業(yè)標準《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置—農用泥質》（CJ/T309-2009）二、江蘇省部分污泥性質分析2.2污泥中多環(huán)芳烴污染情況統(tǒng)計表二、江蘇省部分污泥性質分析2.3江蘇省部分市污泥中多環(huán)芳烴含量

（單位mg/kg）二、江蘇省部分污泥性質分析2.3江蘇省部分市污泥中多環(huán)芳烴含三、多環(huán)芳烴的性質及測定方法3.1多環(huán)芳烴的性質多環(huán)芳烴：多環(huán)芳烴（PAHs）是指分子中含有兩個或兩個以上苯環(huán)結構的化合物，是煤、石油、煤焦油等有機化合物的熱解或不完全燃燒產物，具有致畸、致癌、致突變和生物難降解的特性PAHs的毒性主要表現(xiàn)在三個方面::其一,強的致癌,致突變及致畸性,PAHs是環(huán)境致癌化學物質中數(shù)量最多的一類,在總數(shù)已達1000多種的致癌物中,PAHs占了1/3以上其二,對微生物生長有強抑制作用。PAHs因水溶性差,及其穩(wěn)定的環(huán)狀結構而不易被生物利用,因此它們對細胞的破壞作用,抑制了普通微生物的生長其三,光致毒效應。PAHs的真正危險,在于它們暴露于太陽光的紫外光輻射時的光致毒效應三、多環(huán)芳烴的性質及測定方法3.1多環(huán)芳烴的性質多環(huán)芳烴：多三、多環(huán)芳烴的性質及測定方法3.2多環(huán)芳烴的測定方法3.2.1主要流程231萃取凈化進樣測定主要方法有索式，超聲和加速溶劑萃取主要有硅膠，弗羅里土柱，氧化鋁柱凈化主要有高效液相，氣質法兩種測定方法三、多環(huán)芳烴的性質及測定方法3.2多環(huán)芳烴的測定方法231萃三、多環(huán)芳烴的性質及測定方法3.2.2多環(huán)芳烴的萃取溶劑萃取法：

1）索氏提取法（Soxhletextraction）：通過加入萃取劑（如二氯甲烷、正己烷等），在索式提取器進行。在各組分PAHs萃取效率上，低、高分子量PAHs均以索氏提取萃取效果較好，索氏提取的缺點體現(xiàn)在耗時長（4-24h)和需要溶劑較多

2）超聲波提取法：（Ultrasonicextraction）利用超聲波輻射壓強產生的強烈空化效應、擾動效應、高加速度、擊碎和攪拌作用等多級效應,增大物質分子運動頻率和速度,增加溶劑穿透力,從而加速目標成分進入溶劑。和索式提取法相比，利用該技術可以大幅減少提取時間，一般90min即可三、多環(huán)芳烴的性質及測定方法3.2.2多環(huán)芳烴的萃取三、多環(huán)芳烴的性質及測定方法3)加速溶劑萃取法:（Acceleratedsolventextraction，ASE）將樣品裝入到ASE系統(tǒng)的小室中，溶劑從小室中提取后流入到收集腔。萃取時間很短，只需45min即可完成非溶劑萃取法

固相微萃?。?Solid-phaseMicro-extraction，SPME）常用的非溶劑萃取方法，集取樣萃取富集進樣于一體，應用最多的是聚二甲基烷氧烷(PDMS)萃取頭頂空萃取、空氣萃取、直接萃取揮發(fā)性強的樣品難揮發(fā)性樣品三、多環(huán)芳烴的性質及測定方法3)加速溶三、多環(huán)芳烴的性質及測定方法3.2.2多環(huán)芳烴的凈化凈化技術：去除樣品中的水分及雜質中性氧化鋁：不建議單獨使用弗羅里土柱：很少使用硅膠柱：應用最為廣泛，效果較好柱層析法凈化柱關于凈化柱的填裝填充材料：硅膠，無水硫酸鈉，石英等填充方法：濕法和干法濕法:溶劑和硅膠、無水硫酸鈉先在小燒杯中攪勻再填充干法：直接將硅膠無水硫酸鈉石英依次裝入凈化柱三、多環(huán)芳烴的性質及測定方法3.2.2多環(huán)芳烴的凈化凈化技術三、多環(huán)芳烴的性質及檢測方法3.2.2多環(huán)芳烴的測定氣相色譜(GC)法：

流動相位惰性氣體，由于PAHs化學性質相近且沸點較高，采用氣相色譜來分析高沸點的PAHs存在一定困難，主要原因是分析溫度已接近所使用分析柱、色譜爐的極限溫度,縮短了分析柱和儀器使用壽命高效液相色譜(HPLC)法

流動相為液體，如乙腈、水。能分析高沸點、熱穩(wěn)定性差的有機化合物，在多環(huán)芳烴、苯胺類以及殘留的有機農藥分析方面得到越來越廣泛的應用氣質法（GC/MS）

質譜作為氣相色譜的“檢測器”，能檢出幾乎全部化合物，氣相色譜法無法完全分開的組分經電離后再按質荷比作進一步分離三、多環(huán)芳烴的性質及檢測方法3.2.2多環(huán)芳烴的測定多環(huán)芳烴測定實例（南農）冷凍干燥：污泥樣品放入燒杯，用穿孔保鮮膜罩住，冷凍干燥機上干燥研磨、過目：干燥后，研缽研磨后，過20目篩5次取污泥：稱取2.0g污泥于離心管，加2.0g無水Na2SO4加溶劑：加10ml二氯甲烷混合液，蓋上之前放鋁箔紙超聲萃?。撼?h離心：4000r/min離心10min下面是南京農業(yè)大學測定土壤中多環(huán)芳烴方法多環(huán)芳烴測定實例（南農）冷凍干燥：污泥樣品放入燒杯，用穿孔保多環(huán)芳烴測定實例（南農）過濕柱:10ml二氯乙烷：正己烷活化硅膠柱，倒掉過樣:用10ml移液管移取3ml上清液過柱溶劑洗脫：40ml二氯乙烷：正己烷溶液洗脫后收集于50ml旋轉蒸發(fā)瓶中過旋轉蒸發(fā)儀:旋轉蒸發(fā)瓶在40℃下蒸發(fā)至近干定容：甲醇（色譜純）定容至3mL過濾膜：過0.22μm孔徑濾膜進樣分析：最后進HPLC分析多環(huán)芳烴測定實例（南農）過濕柱:10ml二氯乙烷：正己烷活化THANKYOU

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城市污泥中有毒有害物質的

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分布特征研究目錄污泥中有毒有害物質概況1多環(huán)芳烴的性質及測定方法3江蘇省部分污泥性質分析2多環(huán)芳烴測定實例（南農）4目錄污泥中有毒有害物質概況1多環(huán)芳烴的性質及測定方法3江蘇省一、污泥中有毒有害物質概況1.1我國污水廠數(shù)量及污泥產量

2008200920102011201220082009201020112012全國日處理水量(萬M3)全國污水處理廠數(shù)量（座）3500150002013年底全國日產生23700噸污泥(干物質計)折算成含水80%脫水污泥約為118,500噸一、污泥中有毒有害物質概況1.1我國污水廠數(shù)量及污泥產量一、污泥中有毒有害物質概況1.21.1江蘇省污水廠數(shù)量及污泥產量

2013年底江蘇日產生污泥2086噸(干物質），折算成含水80%脫水污泥約為10428噸4401320

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盡管污泥中含有豐富的養(yǎng)分，但也含有種類較多含量不等的有害重金屬、微量的有機物污染物和病原菌。這些物質隨污泥進入環(huán)境，將會對環(huán)境及人類及動物健康造成極大的或潛在的危害一、污泥中有毒有害物質概況1.2污泥中常見有毒有害物質一、污泥中有毒有害物質概況b.多環(huán)芳烴：多環(huán)芳烴是持久性有機污染物的典型代表之一，具有三致效應，如果不嚴格控制，兩類物質可通過污泥進入生態(tài)系統(tǒng)，進而在生物體內富集，對生態(tài)系統(tǒng)產生潛在威脅c.多氯聯(lián)苯：PCBs是一類人工合成的有機物，是以聯(lián)苯為原料在金屬催化劑作用下使聯(lián)苯苯環(huán)上的氫原子被氯原子取代，高溫氯化生成的氯代芳烴類化合,多氯聯(lián)苯（PCBs）主要來源于電子工業(yè)產業(yè)，與多環(huán)芳烴相類似，具有強的“三致”作用當然，污泥中還存在著多溴聯(lián)苯醚，多氯化烷，多氯化萘等新型有機物，多環(huán)芳烴和重金屬及多氯聯(lián)苯是污泥中幾種重要的有害物質，近年來國內外對污泥中重金屬的研究較多，但對污泥中多環(huán)芳烴的研究相對薄弱。一、污泥中有毒有害物質概況當然，污泥中還存在著多溴聯(lián)苯醚，多二、江蘇省部分污泥性質分析2.1重金屬污染情況通過對全省150座污水處理廠脫水污泥重金屬分布進行統(tǒng)計[參照園林綠化用泥質標準（GB/T23486-2009）],全省及不同地區(qū)污泥重金屬超標率如下圖：二、江蘇省部分污泥性質分析2.1重金屬污染情況二、江蘇省部分污泥性質分析2.1重金屬污染情況顯然，從污泥重金屬達標率來分析，蘇北的污泥要明顯優(yōu)于蘇南與蘇中。二、江蘇省部分污泥性質分析2.1重金屬污染情況顯然，從二、江蘇省部分污泥性質分析2.2污泥中多環(huán)芳烴污染情況近幾年，由于工業(yè)廢水不斷混合進入城市污水管網，污泥中多換芳烴含量越來越被業(yè)界所重視。統(tǒng)計表明，全省污泥多環(huán)芳烴含量在分布在0.47-180.28mg/Kg范圍內，平均值為39.89mg/Kg。超過中華人民共和國城鎮(zhèn)建設行業(yè)標準《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置—農用泥質》（CJ/T309-2009）二、江蘇省部分污泥性質分析2.2污泥中多環(huán)芳烴污染情況統(tǒng)計表二、江蘇省部分污泥性質分析2.3江蘇省部分市污泥中多環(huán)芳烴含量

（單位mg/kg）二、江蘇省部分污泥性質分析2.3江蘇省部分市污泥中多環(huán)芳烴含三、多環(huán)芳烴的性質及測定方法3.1多環(huán)芳烴的性質多環(huán)芳烴：多環(huán)芳烴（PAHs）是指分子中含有兩個或兩個以上苯環(huán)結構的化合物，是煤、石油、煤焦油等有機化合物的熱解或不完全燃燒產物，具有致畸、致癌、致突變和生物難降解的特性PAHs的毒性主要表現(xiàn)在三個方面::其一,強的致癌,致突變及致畸性,PAHs是環(huán)境致癌化學物質中數(shù)量最多的一類,在總數(shù)已達1000多種的致癌物中,PAHs占了1/3以上其二,對微生物生長有強抑制作用。PAHs因水溶性差,及其穩(wěn)定的環(huán)狀結構而不易被生物利用,因此它們對細胞的破壞作用,抑制了普通微生物的生長其三,光致毒效應。PAHs的真正危險,在于它們暴露于太陽光的紫外光輻射時的光致毒效應三、多環(huán)芳烴的性質及測定方法3.1多環(huán)芳烴的性質多環(huán)芳烴：多三、多環(huán)芳烴的性質及測定方法3.2多環(huán)芳烴的測定方法3.2.1主要流程231萃取凈化進樣測定主要方法有索式，超聲和加速溶劑萃取主要有硅膠，弗羅里土柱，氧化鋁柱凈化主要有高效液相，氣質法兩種測定方法三、多環(huán)芳烴的性質及測定方法3.2多環(huán)芳烴的測定方法231萃三、多環(huán)芳烴的性質及測定方法3.2.2多環(huán)芳烴的萃取溶劑萃取法：

1）索氏提取法（Soxhletextraction）：通過加入萃取劑（如二氯甲烷、正己烷等），在索式提取器進行。在各組分PAHs萃取效率上，低、高分子量PAHs均以索氏提取萃取效果較好，索氏提取的缺點體現(xiàn)在耗時長（4-24h)和需要溶劑較多

2）超聲波提取法：（Ultrasonicextraction）利用超聲波輻射壓強產生的強烈空化效應、擾動效應、高加速度、擊碎和攪拌作用等多級效應,增大物質分子運動頻率和速度,增加溶劑穿透力,從而加速目標成分進入溶劑。和索式提取法相比，利用該技術可以大幅減少提取時間，一般90min即可三、多環(huán)芳烴的性質及測定方法3.2.2多環(huán)芳烴的萃取三、多環(huán)芳烴的性質及測定方法3)加速溶劑萃取法:（Acceleratedsolventextraction，ASE）將樣品裝入到ASE系統(tǒng)的小室中，溶劑從小室中提取后流入到收集腔。萃取時間很短，只需45min即可完成非溶劑萃取法

固相微萃?。?Solid-phaseMicro-extraction，SPME）常用的非溶劑萃取方法，集取樣萃取富集進樣于一體，應用最多的是聚二甲基烷氧烷(PDMS)萃取頭頂空萃取、空氣萃取、直接萃取揮發(fā)性強的樣品難揮發(fā)性樣品三、多環(huán)芳烴的性質及測定方法3)加速溶三、多環(huán)芳烴的性質及測定方法3.2.2多環(huán)芳烴的凈化凈化技術：去除樣品中的水分及雜質中性氧化鋁：不建議單獨使用弗羅里土柱：很少使用硅膠柱：應用最為廣泛，效果較好柱層析法凈化柱關于凈化柱的填裝填充材料：硅膠，無水硫酸鈉，石英等填充方法：濕法和干法濕法:溶劑和硅膠、無水硫酸鈉先在小燒杯中攪勻再填充干法：直接將硅膠無水硫酸鈉石英依次裝入凈化柱三、多環(huán)芳烴的性質及測定方法3.2.2多環(huán)芳烴的凈化