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化工企业铅冶炼中重金属污染分析

时间:2015-12-12 来源:未知 作者:学术堂 本文字数:1851字
摘要

  我国是铅生产和消费大国,铅是一种分布广泛且毒性没有阀值的重金属,在环境中可长期蓄积,主要通过空气、土壤、食物、饮水进入人体[1-4] ,会造成体内血铅浓度升高,认知障碍、引起贫血、维生素D代谢紊乱等。国内外专家学者对铅的污染特性、铅冶炼过程、无组织排放源铅元素粒径特征及企业周边重金属污染物大气沉降、分布特征、含量及迁移转化规律做了大量的研究工作[5-8].粒径大小是影响重金属污染物扩散距离的重要因素之一。本文以某铅冶炼企业为研究对象,对其铅冶炼中的有组 织 源 和 无 组 织 源 进 行 监 测 研 究,并 利 用AERMOD空气质量模型模拟重金属污染物扩散,通过拟合铅冶炼企业废气中重金污染物的预测值与监测值,研究铅冶炼企业废气中重金属粒径分布特征。

  1污染源强

  对某铅冶炼企业重金属大气排放源源强进行了监测[9],监测时间1天,监测频次2次,表1为重金属有组织源源强信息。

  根据铅冶炼的无组织排放产生点情况及厂区总平面布置设置5个监测点。根据监测当日的气象条件,按照HJ/T55-2000标准进行监测,并核算无组织排放源源强[10],在无组织排放源平均排放高度为5m时,不 同 污 染 物 因 子 的 无 组 织 源 强 分 别 为(kg/h):砷0.117、铅0.322、镉0.011、铬0.001、锌0.092.

  1.3污染源粒径分级监测结果分析

  1.3.1有组织源

  分别对企业氧气底吹熔炼炉环境集烟、还原炉环境烟气、还原炉工艺烟气和电铅锅环境烟气等除尘器进出口的烟气进行采样监测,分析各烟气分级采样TSP、PM10、PM2.5、PM1以下烟尘中铅、铬、镉、砷、锌的浓度。图1分别为氧气底吹熔炼炉环境集烟除尘器、还原炉环境烟气除尘器、还原炉工艺烟气除尘 器 和 电 铅 锅 环 境 烟 气 除 尘 器 出 口 的TSP、PM10、PM2.5、PM1以下烟尘中铅、铬、镉、砷、锌等重金属污染物的粒径分级浓度。如图1所示,烟气的PM10以下烟尘中重金属的粒径分级平均浓度均较高,重金属离子主要存在于PM10及其以下小离子中。其中,铅、镉离子主要存在于PM10、PM2.5及其以下小粒径的颗粒物中;砷、锌、铬离子主要存在于PM2.5及其以下小粒径颗粒物中。

  1.3.2无组织源

  无组织源的监测结果如图2所示。根据图2结果,铅冶炼企业无组织排放的尘主要以TSP为主,重金属污染物在PM2.5中的浓度占到在TSP中浓度的50%以上,其中镉和锌尤为明显。

  2监测点位布设与监测结果

    2013年5月8日至10日对项目所在区域9个监测点的尘和重金属污染物日均浓度进行了监测,结果如表2所示。

  3模拟验证

  3.1预测参数的选取

  参考文献[9]的方法,采用企业所在地气象站2012年全年逐日逐时气象数据及MM5中尺度模拟气象数据。项目所在地土地利用类型划分为四部分,0~135度和315~360度范围区域(1区)为亚热带常绿灌木林,135~225度范围区域(2区)为耕地,225~270度范围区域(3区)为城镇,270~315度范围区域(4区)为水库。具体参数如表3所示。

  3.2预测方案

  监测期间环境风速为0.5~2.7m/s,平均风速为1.68m/s.设计了2个飘尘预测方案,方案1:细颗粒分级75%、中粒径1μm;方案3:细颗粒分级25%、中粒径8μm.设计了2个粉尘预测方案,即方案2:粒径10μm 20%、30μm 50%、50μm 30%,质量密度7g/cm3;方案4:粒径10μm 30%、30μm70%,质量密度10g/cm3.分别对不同方案的实测值进行拟合分析,并与模拟预测结果进行比较,结果如表4所示。

  分析表4数据,可知,飘尘方案中的方案1和方案3的参数能较好地模拟铅冶炼企业废气中重金属污染物的扩散。但铬的预测值与现状值拟合不理想,各方案均不能反应实际的分级情况。通过分析企业物料成分,铅冶炼企业的铬粒子不属于特征重金属,源强较小,环境监测值除个别点外均有监测数据,拟合计算值与环境监测拟合效果较差,环境空气中铬的来源有待研究。

  4结论

  1)污染源粒径大小和质量密度特征对预测结果影响较大。

  2)铅冶炼企业铅尘粒径分级方案为:细颗粒分数25%,中粒径8μm;镉、砷、锌粒径分级方案为:细颗粒分级75%,中粒径1μm.总体而言铅、镉、砷、锌粒径分级均属于飘尘方案。

  3)铅冶炼企业铬的预测值与现状值拟合不理想,铬的来源有待研究。(图表略)

  参考文献

  [1]中国工程院,环境保护部。中国环境保护宏观战略研究战略保障卷 (下)[M].北 京:中 国 环 境 科 学 出 版 社,2011:1037.

  [2]周生贤。领导干部环境保护知识读本[M].北京:中国环境科学出版社,2009:248.

  [3]Bachmann J D.2007Critical Review:Will the Circle BeUnbroken:A History of the U.S.NAAQS[J].Journalof the Air&Waste Management Association,2007,57:652-697.

  [4]European Commission.Air Quality Standards[EB/OL].Belgium:European Commission,(2008-05-01),[2012-06-02].

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