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摘 要：为表征危险废物焚烧设施的运行风险，本研究以PCBs废物焚烧设施为对象，利用多烟团模型模拟研究事故排放条件下污染物的扩散情况和风险水平。结果表明，模拟的几种污染物的最大地面浓度随着风速增加而下降，随大气稳定度增加而下降;最大地面浓度出现的位置随风速增加和大气稳定度增加而明显变远。PCBs、HCl、CO、SO2、Cd、Pb、Hg等污染物的最大地面浓度均低于大气毒性终点限值。二噁英的最大地面浓度高于均限大气毒性终点限值;距离焚烧设施2400m和2200m的敏感点上，在一定风速和大气稳定度下，二噁英有超标风险。二噁英是焚烧设施事故排放时的重点关注污染物，在一定气象条件下距离设施超过2000m的敏感点的二噁英风险水平不可接受。
关键词：焚烧设施 危险废物 事故排放 风险评估 多烟团模型
中图分类号：X503.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）06（a）-0122-03
1 背景
危险废物具有毒性、易燃性、爆炸性、腐蚀性、化学反应性或传染性，控制管理不善将对水、气、土等环境介质造成污染，并危害人体健康。危险废物焚烧是我国危险废物处置的主要方式之一，具有处置范围广、无害化彻底、减量化好等特点。
在法律、政策和市场的多种因素作用下，近年来我国区域性危险废物焚烧处置设施建设得到快速发展，危险废物处置缺口问题逐渐得到解决。但随之而来，焚烧设施运行污染物排放、扩散对大气、土壤及水体所造成的环境风险控制已成为危险废物处置设施运行面临的首要问题。特别是焚烧设施高温运行、处置废物复杂，运行过程中一旦出现事故，可能引起严重的污染后果[1]。
化工设施事故状态下的风险评估已有较为成熟的方法体系，通过估算最大可信事故概率和最大可信事故后果（危害），计算得到事故发生的风险[2]。本研究以多氯联苯（PCBs）废物焚烧设施为例，参考上述风险评估技术体系，利用多烟团模型研究事故排放条件下污染物的扩散情况和风险水平，以期对危险废物处置设施的运行管理和同类研究提供参考。
2 研究方法
2.1 焚烧设施及周边情况
研究的焚烧设施为PCBs专用高温焚烧处置设施，规模为15t/d，采用热解-高温氧化-深度尾气处理技术工艺。
研究模拟区域常年主导风向为SSW，多年平均风速3.5m/s。周边敏感受体为A村和B村，人口分别为400和2200人，距离设施分别为2400m和2200m。
2.2 事故模拟条件
经风险识别和源项分析[3]，确定该焚烧设施的最大可信事故为尾气净化系统故障，导致烟气直排。
设定事故发生时排放参数如下：烟气排放量为2.47Nm3/s，持续时间为20min，烟气主要污染物浓度为：PCBs 21g/m3，二噁英0.1gTEQ/m3，HCl 2.2g/m3，CO 4g/m3，SO2 1.2g/m3，Cd 3mg/m3，Pb 13mg/m3，Hg 0.2mg/m3。
焚烧设施排气筒高度为40m，排气筒内径1.6m，烟气出口温度130°C。
2.3 模拟方法
应用多烟团模型[4]对焚烧中心周边5km范围内地面大气浓度进行模拟，考虑不同风速（0.3m/s、1.8m/s、3.5m/s）下、不同大气稳定度（B、C、D）污染物的扩散情况和风险水平。
3 结果与讨论
3.1 污染物扩散规律
参考美国能源部急性毒性暴露水平限值[5]，确定主要污染物的大气毒性终点浓度（即短期暴露将导致人体健康危害或死亡的浓度），如表1所示。
事故條件下，不同风速（0.3m/s、1.8m/s、3.5m/s）、不同大气稳定度（B、C、D）时，污染物地面浓度如表2所示。结果表明，模拟的几种污染物PCBs、二噁英、HCl、CO、SO2、Cd、Pb、Hg的最大地面浓度随着风速增加而下降，随大气稳定度增加而下降;最大地面浓度出现的位置随风速增加和大气稳定度增加而明显变远。
与表1所列的大气毒性终点浓度比较，除二噁英外，其他指标的最大地面浓度在模拟的风速和大气稳定度均低于相应限值;而二噁英的最大地面浓度在所有模拟的风速和大气稳定度下均高于限值，表明最大地面浓度出现位置的风险不可接受。
3.2 敏感点地面污染物浓度及风险评估
事故条件下，不同风速（0.3m/s、1.8m/s、3.5m/s）、不同大气稳定度（B、C、D）时，敏感点污染物地面浓度如表3所示，以大气稳定度D为例，不同风速下事故发生后敏感点B村处污染物地面浓度随时间变化如图1所示。
结果表明，对于某个敏感点来说，事故发生后，某种污染物的浓度先增加，至最大值持续一定时间后，开始下降。污染物最大地面浓度随着风速增加而先增加后降低、随着大气稳定度增加而增加。
关注的污染物中，PCBs、HCl、CO敏感点最大浓度在不同风速和大气稳定度条件下，均低于毒性限值。二噁英最大浓度在两个敏感点上、风速1.8m/s、大气稳定度为D时超过PAC-2限值，可能造成不可逆的严重危害;在风速1.8m/s和3.5m/s时，超过PAC-1限值。
以上结果表明，焚烧设施发生事故排放时，在某些天气组合的情况下，可能对周边敏感受体造成影响，主要需要关注的污染物为二噁英。
4 结论
本研究以PCBs废物焚烧设施为对象，利用多烟团模型模拟研究事故排放条件下污染物的扩散情况和风险水平。结果表明：
（1）模拟的几种污染物的最大地面浓度随着风速增加而下降，随大气稳定度增加而下降;最大地面浓度出现的位置随风速增加和大气稳定度增加而明显变远。
（2）PCBs、HCl、CO、SO2、Cd、Pb、Hg等污染物的最大地面浓度均低于大气毒性终点限值。
（3）二噁英的最大地面浓度高于均限大气毒性终点限值;距离焚烧设施2400m和2200m的敏感点上，在一定风速和大气稳定度下，二噁英有超标风险。
参考文献
[1] 刘华峰，于可利，李金惠，等.危险废物焚烧设施的环境风险评价.环境科学研究，2005，18（Suppl）：48-52.
[2] HJ/T 169-2018.建设项目环境风险评价技术导则. 2018
[3] 胡二邦.环境风险评价实用技术、方法和案例.北京： 中国环境科学出版社，2009.
[4] 武伟男，杨平.液氨泄漏事故扩散模拟——多烟团与SLAB模型对比.科技创新导报，2017，14（8）：24-28.
[5] 美国能源部.Protective Action Criteria （2016年5月）. https：//sp.eota.energy.gov/pac
关键词：焚烧设施 危险废物 事故排放 风险评估 多烟团模型
中图分类号：X503.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）06（a）-0122-03
1 背景
危险废物具有毒性、易燃性、爆炸性、腐蚀性、化学反应性或传染性，控制管理不善将对水、气、土等环境介质造成污染，并危害人体健康。危险废物焚烧是我国危险废物处置的主要方式之一，具有处置范围广、无害化彻底、减量化好等特点。
在法律、政策和市场的多种因素作用下，近年来我国区域性危险废物焚烧处置设施建设得到快速发展，危险废物处置缺口问题逐渐得到解决。但随之而来，焚烧设施运行污染物排放、扩散对大气、土壤及水体所造成的环境风险控制已成为危险废物处置设施运行面临的首要问题。特别是焚烧设施高温运行、处置废物复杂，运行过程中一旦出现事故，可能引起严重的污染后果[1]。
化工设施事故状态下的风险评估已有较为成熟的方法体系，通过估算最大可信事故概率和最大可信事故后果（危害），计算得到事故发生的风险[2]。本研究以多氯联苯（PCBs）废物焚烧设施为例，参考上述风险评估技术体系，利用多烟团模型研究事故排放条件下污染物的扩散情况和风险水平，以期对危险废物处置设施的运行管理和同类研究提供参考。
2 研究方法
2.1 焚烧设施及周边情况
研究的焚烧设施为PCBs专用高温焚烧处置设施，规模为15t/d，采用热解-高温氧化-深度尾气处理技术工艺。
研究模拟区域常年主导风向为SSW，多年平均风速3.5m/s。周边敏感受体为A村和B村，人口分别为400和2200人，距离设施分别为2400m和2200m。
2.2 事故模拟条件
经风险识别和源项分析[3]，确定该焚烧设施的最大可信事故为尾气净化系统故障，导致烟气直排。
设定事故发生时排放参数如下：烟气排放量为2.47Nm3/s，持续时间为20min，烟气主要污染物浓度为：PCBs 21g/m3，二噁英0.1gTEQ/m3，HCl 2.2g/m3，CO 4g/m3，SO2 1.2g/m3，Cd 3mg/m3，Pb 13mg/m3，Hg 0.2mg/m3。
焚烧设施排气筒高度为40m，排气筒内径1.6m，烟气出口温度130°C。
2.3 模拟方法
应用多烟团模型[4]对焚烧中心周边5km范围内地面大气浓度进行模拟，考虑不同风速（0.3m/s、1.8m/s、3.5m/s）下、不同大气稳定度（B、C、D）污染物的扩散情况和风险水平。
3 结果与讨论
3.1 污染物扩散规律
参考美国能源部急性毒性暴露水平限值[5]，确定主要污染物的大气毒性终点浓度（即短期暴露将导致人体健康危害或死亡的浓度），如表1所示。
事故條件下，不同风速（0.3m/s、1.8m/s、3.5m/s）、不同大气稳定度（B、C、D）时，污染物地面浓度如表2所示。结果表明，模拟的几种污染物PCBs、二噁英、HCl、CO、SO2、Cd、Pb、Hg的最大地面浓度随着风速增加而下降，随大气稳定度增加而下降;最大地面浓度出现的位置随风速增加和大气稳定度增加而明显变远。
与表1所列的大气毒性终点浓度比较，除二噁英外，其他指标的最大地面浓度在模拟的风速和大气稳定度均低于相应限值;而二噁英的最大地面浓度在所有模拟的风速和大气稳定度下均高于限值，表明最大地面浓度出现位置的风险不可接受。
3.2 敏感点地面污染物浓度及风险评估
事故条件下，不同风速（0.3m/s、1.8m/s、3.5m/s）、不同大气稳定度（B、C、D）时，敏感点污染物地面浓度如表3所示，以大气稳定度D为例，不同风速下事故发生后敏感点B村处污染物地面浓度随时间变化如图1所示。
结果表明，对于某个敏感点来说，事故发生后，某种污染物的浓度先增加，至最大值持续一定时间后，开始下降。污染物最大地面浓度随着风速增加而先增加后降低、随着大气稳定度增加而增加。
关注的污染物中，PCBs、HCl、CO敏感点最大浓度在不同风速和大气稳定度条件下，均低于毒性限值。二噁英最大浓度在两个敏感点上、风速1.8m/s、大气稳定度为D时超过PAC-2限值，可能造成不可逆的严重危害;在风速1.8m/s和3.5m/s时，超过PAC-1限值。
以上结果表明，焚烧设施发生事故排放时，在某些天气组合的情况下，可能对周边敏感受体造成影响，主要需要关注的污染物为二噁英。
4 结论
本研究以PCBs废物焚烧设施为对象，利用多烟团模型模拟研究事故排放条件下污染物的扩散情况和风险水平。结果表明：
（1）模拟的几种污染物的最大地面浓度随着风速增加而下降，随大气稳定度增加而下降;最大地面浓度出现的位置随风速增加和大气稳定度增加而明显变远。
（2）PCBs、HCl、CO、SO2、Cd、Pb、Hg等污染物的最大地面浓度均低于大气毒性终点限值。
（3）二噁英的最大地面浓度高于均限大气毒性终点限值;距离焚烧设施2400m和2200m的敏感点上，在一定风速和大气稳定度下，二噁英有超标风险。
参考文献
[1] 刘华峰，于可利，李金惠，等.危险废物焚烧设施的环境风险评价.环境科学研究，2005，18（Suppl）：48-52.
[2] HJ/T 169-2018.建设项目环境风险评价技术导则. 2018
[3] 胡二邦.环境风险评价实用技术、方法和案例.北京： 中国环境科学出版社，2009.
[4] 武伟男，杨平.液氨泄漏事故扩散模拟——多烟团与SLAB模型对比.科技创新导报，2017，14（8）：24-28.
[5] 美国能源部.Protective Action Criteria （2016年5月）. https：//sp.eota.energy.gov/pac