第四章 固体废物监测

第四章 固体废物监测固体废物是指被废弃的固体或泥状物质，包括从废气，废水中分离出来的固体颗粒。

也称固体废弃物或废物或废渣。

固体废物主要来源于人类的生产和生活。

固体废物可根据其不同方面进行分类，主要有：化学性质：无机和有机废物；危害情况：一般和有害废物； 存在形式：固体、泥状、废液渣；来 源：工业、农业、矿业、城市垃圾、放射性废物等。

第一节 固体废物样品的采集和制备固体废物的监测包括：采样方案、分析方法和质量保证等方面，各国都有具体规定。

我国于1986年颁布了《工业固体废物有害特性试验及监测分析方法》。

为使采集样品具有代表性，在采集之前要调查研究生产工艺过程、废物类型、排放量等情况。

如采集有害废物则应根据其有害特性采取相应的安全措施。

一、样品的采集1．采样工具固体废物的采集工艺包括：尖头钢锹、钢尖镐、采样铲（采样器）、具盖采样桶等。

2．采样数量①确定份样数：根据固体废物批量大小确定应采份样的个数，如批量＜5t 、最小份样数是5；＞5000t 、则需要35份。

②确定采样量：根据固体废物的最大粒度（95%以上能通过的最小筛孔尺寸）确定份样量，如最大粒度在10-20mm 之间的最小份样重量是1kg 。

③组成混合样：根据采样方法，随机采集份样，组成总样（如图）。

并认真填写采样记录表。

采样示意图3．采样方法①现场采样：在生产现场采样，首先应确定样品的批量，然后按下式计算出采样间隔，进行流动间隔采样。

采样间隔≤规定的份样数批量)(t 根据②车辆采样：首先确定最少采样车数（或容器）数，如车数＜10，最少采样车数为5。

在车中，采样点应均匀分布在车厢的对角线上（梅花形），端点距车角应大于0.5m，表层去掉30cm。

二、样品的制备1．制样工具包括粉碎机、药碾、钢锤、标准套筛、十字分样板、机械缩分器。

2．制样方法①粉碎：用机械或人工方法把全部样品逐级粉碎（湿样品应在室温下自然干燥），通过5mm筛孔。

②缩分：将样品于清洁的板面上充分混匀，分成四等份，取两个对角的等份，重复操作直至1kg试样为止。

3．测含水量在这同时需测样品水分含量。

多用烘干法。

4样品保存制好的样品密封于容器中保存，贴上标签备用。

一般有效保存期是三个月。

最后填写采样记录表。

第二节有害固体废物的分类和监测一、工业有害固体废物的分类在固体废弃物中，对环境影响最大的是工业有害固体废物和城市垃圾。

工业有害固体废物产出量约占工业固体废物总量的10%，年增长率3%。

对它的管理已成为人们关注的主要环境问题之一。

管理上遵循清洁生产的“3C”或“5R”原则，企业通过ISO14000环境管理认证是一个标志。

我国对工业废物的有害特性有以下几种定义和分类：1．急性毒性：引起试验鼠在48h内死亡半数以上者，或LD50小于规定值的毒性。

可通过半致死量（LD50，Lethal dose 50%)试验评价毒性大小。

2．易燃性：闪点低于定值（60℃）的液体及有着火倾向的固体，即易燃废物。

3．腐蚀性：废物浸出液pH≤2或≥12.5者。

对生物组织或物体有腐蚀性（强酸强碱类废物）。

4．反应性：化学性质不稳定，极易发生剧烈化学反应的废物。

如能引起爆炸或产生有毒气体的废物。

5．放射性：天然或人工放射性同位素量（含α、β、γ射线）超过最大允许浓度者。

6．浸出毒性：浸出液中任何一种污染成分的浓度超过标准值要求者。

如表4-2列出有色金属工业固体废物浸出毒性鉴别标准（含H g、Cd、As、Cr6+、Pb等），通常是超过饮用水标准50～100倍。

美国对有害废物的定义及鉴别标准中还有水生物毒性（鱼类试验96h TLm 判别）、生物积蓄性、遗传变异性等与生物毒理有关的有害废物特性。

二、有害特性的监测方法1. 急性毒性初筛试验有害废物中会有多种有害成分，组分分析难度较大。

急性毒性的初筛试验可以简便地鉴别其综合急性毒性。

方法如下：1）选择实验动物：多以体重18-24g的小白鼠（或200-300g大白鼠）作为实验动物，选健康活泼者，实验前8-12h禁食。

2）制备浸出液：称取样品100g，置500ml于具塞三角瓶中，加入100ml 水（即1：1），振摇3min，于室温下静止浸泡24h，然后用中速定量滤纸过滤，滤液留待灌胃用。

3）灌胃：对小鼠灌胃采用注射器，注射针蘑光，弯曲成新月形。

对10只小鼠进行一次性灌胃，每只灌0.5ml。

4）症状观察：小白鼠进行中毒症状观察，记录24h、48h或96h动物死亡数。

48h内死亡半数以上者为具有急性毒性。

2. 易燃性的测定方法鉴别易燃性是测定闪点。

仪器采用闭口闪点测定仪。

测定步骤为：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，该值即为测定结果。

闪点低于60℃的废物为可燃性物质。

3. 腐蚀性的试验方法腐蚀性物质通过接触能损伤生物细胞，或腐蚀物体。

测定方法：①一种是测定pH值，pH≥12.5或pH≤2的浸出液具腐蚀性；②另一种是测定55.7℃条件下对钢制品的腐蚀率，大于0.64cm/a者具腐蚀性。

4. 浸出毒性试验固体废物受到水的冲淋、浸泡，其中有害成分将会转移到水相而污染地表水，导致二次污染。

浸出毒性试验是对浸出液进行分析，测定有毒金属和化合物的含量、如汞、砷、氰化物等14种。

浸出方法是：称取100g干重试样，置于具盖的广口聚乙烯瓶中，如水1L (即1：10)，放于往复振荡器上，频率为110次/min，振幅40mm，在室温下振荡8h ，静止16h。

然后通过0.45um滤膜过滤。

每个样品要求做两个平行试验。

一般超过饮用水标准的50倍则为具有浸出毒性，或参照表4-2的有色金属工业固体废物浸出毒性鉴别标准。

第三节生活垃圾的特性分析一、城市垃圾的分类城市垃圾产量迅速增长，成分也日趋庞杂，污染问题已经成为世界性城市环境公害之一。

1985年我国城市垃圾产量为6188×104吨，每年约以10%的速度增长。

因此，对城市垃圾处理技术的研究是十分现实的问题。

城市垃圾是指城市范围内日常生活中抛弃的固体废物，包括：生活垃圾、市场垃圾、街道扫集物，医院垃圾和建筑垃圾，其中医院垃圾和建筑垃圾应予单独处理，其它通常由环卫部门集中处理，一般称为生活垃圾。

生活垃圾是一种由多种物质组成的异质混合体。

它通常包括：①废品类：废的金属、塑料、纸、玻璃、纤维等②厨余类：生熟残余食品、废燃料。

③灰土类：煤灰、砖瓦等建材。

这里面包括有机类、无机类、以及可回收类和有害废物等。

二、生活垃圾特性分析生活垃圾的处理方法大致有三大类：①卫生填埋②焚烧发电③生物堆肥。

不同的方法其监测的重点项目也不一样。

1．卫生填埋：这是我国生活垃圾的主要处理方式。

填埋的主要监测项目有渗沥水分析和苍蝇密度等。

渗沥水是指从生活垃圾中渗出来的水溶液，它可溶出垃圾组成中的物质。

测定的内容常有以下几项，如色度、总溶解性固体、－N、Cl－、总P、pH值、COD、BOD、细菌总数等。

该方法要SO4－2、NH4防止对地下水的污染及沼气瀑炸，渗沥水应专门收集排除。

2．焚烧发电：包括热解和气化，垃圾焚烧处理的重要指标是热值（高位和、H n），单位KJ/kg。

热值测定采用氧弹计法等，低位热值高于3000KJ/kg 低位，H可用于发电。

该方法对设备要求较高。

正在逐步推广，垃圾发电可行。

3．生物堆肥：堆肥需测定生物降解度（BDM）和堆肥的腐熟程度。

BDM 的测定一般采用类似COD试验方法来估测。

腐熟程度用淀粉量（碘颜色反应）确定。

该法是有机废物处理的有效途径，生产有机肥。

高效降解菌的添加有很好效果。

第四节有害物质的毒理学研究测定引起环境变化的理化数据是环境监测的重要内容，但单凭这些数据，还难以对环境质量作出准确评价。

因为环境是一个复杂体系，污染物种类多且含量多变，各种污染物之间存在着拮抗或加成作用。

因此，利用生物在环境中的反应，确定环境的综合质量，无疑是重要手段。

环境毒理学是研究污染物对生物环境影响的学科。

60年代从卫生毒理学发展而来，时间上与Carson的著名著作《寂静的春天》（1962）相吻合。

生物测试（生物毒理测试）是利用生物反应测定污染物毒性的试验方法。

通过实验动物进行毒性实验，确定污染物的毒性和剂量的关系（剂量效应关系），找出毒性作用的阈剂量，为制订该物质在环境中的最高允许浓度提供资料。

例如鱼类毒性试验，口服毒性试验（急性毒性试验部分），吸入毒性试验，遗传毒性试验（Ames法）等。

一、实验生物的选择及毒性试验分类1．实验生物的选择实验动物的选择应根据不同要求来决定。

同时考虑动物的来源、经济价值和饲养管理等方面的因素，国内外常用的动物有小鼠、大鼠、兔、豚鼠、猫、狗和猴等。

鱼类有鲢鱼、草鱼和金鱼，特别是金鱼对某些毒物较敏感、饲养方便、被普遍采用在水生生物毒性试验中。

不同动物对毒物反应并不一致。

例如，苯在家兔身上所产生的血象变化和人很相似（白细胞减少及造血器官发育不全），而在狗身上却出现完全不同的反应（白细胞增多等）。

另外，根据实验动物所得到的毒性大小，安全浓度和半致死浓度等数据也不能直接推断到人体，还要进行流行病学调查研究才能反映人体受影响情况。

当然，实验动物的毒性试验无疑是极为重要的。

2．毒性试验分类毒性试验可分为急性毒性试验、亚急性毒性试验、慢性毒性试验和终生试验等。

①急性毒性试验（acute toxicity test）一次（或几次）投给实验动物较大剂量的化合物，观察在短期内（24h-15d）中毒反应。

用来确定TLm或LD50。

急性毒性试验的变化因子少，时间短、简便，所以被广泛采用。

参考采用小鼠灌胃做的急性毒性初筛试验。

②亚急性毒性试验（Subacute toxicity test）一般用半致死量的1/5-1/20，每天投毒，连续半个月到三个月左右，主要了解该毒性有无积蓄作用和耐受性，并研究致毒机理。

③慢性毒性试验（Chronic toxicity test）用低剂量进行三个月到一年的投毒，观察病理、生理、生化反应，以及寻找中毒诊断指标，并为制订最大允许浓度提供科学依据。

二、吸入毒性试验（气体或蒸气态污染物呼吸道侵入）按染毒方式不同，毒性试验可分为①吸入染毒②皮肤染毒③口服染毒等。

对于气体或挥发性液体，通常是经呼吸道侵入机体而引起中毒。

因此在间和环境空气中有害物质的毒性以及最高允许浓度时需要用吸入毒性试验。

1．吸入染毒法的种类吸入染毒法主要有静态染毒法和动态染毒法两种。

①静态染毒法在一个密闭容器（称染毒柜）内，加入一定量的受检物，使均匀分布在染毒柜，经呼吸道侵入实验动物体内。

由于呼吸耗O2和排出CO2问题2，该法只适宜做急性毒性试验。

染毒柜一般分为柜体、发毒装置和气体混匀装置等三部分组成，可用有机玻璃制造（见P204图4-6静态染毒柜）②动态染毒法将实验动物放入染毒柜内，连续不断地将由受检毒物和新鲜空气配制成一定浓度的混合气候通入染毒柜、、同时排出等量的污染空气，形成一个稳定的、动态平衡的染毒环境。