第四章固体废物监测.docx
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第四章固体废物监测
第四章固体废物监测
周次：
第8周教学时数：
4
[教学目的与要求]掌握固体废物的分类和定义，工业有害固体废物特性、定义和标准；理解固体废物样品的采集和制备，生活垃圾的特性分析；了解固体废物有害特性的监测方法和有害物质的毒理学研究方法。
[教学的重点及难点]本章重点为固体废物的采集、制备和生活垃圾的分类以及生活垃圾的特性分析；
本章难点为有害特性的监测方法。
[教学手段与方法]
以课堂讲授为主、ppt课件辅助教学
[考核目标]
1.固体废物的分类和定义；
2.固体废物样品的采集和制备方法；
3.生活垃圾的特性、处置方式及其监测重点；
4.垃圾渗沥水的主要来源和主要成分；
5.毒理学试验对评价固体废物毒性的意义。
[教学内容与过程设计]复习：
空气和废气监测引入：
请大家谈谈对固体废物的了解？
第一节概述
一、固体废物的定义和分类定义：
固体废物是指人类在生产、加工、流通、消费及生活过程中丢弃的固体物质和泥浆状物质，包括从废水、废气中分离出来的固体颗粒。
分类：
按化学性质分为：
有机废物、无机废物；按形状分为：
固体、泥状物
按危害状况分：
有害废物、一般废物
按来源分：
矿业固体废物、工业固体废物、城市垃圾（包括下水道污泥）、农业废物、放射性固体废物
在固体废物中对环境影响最大的是工业有害固体废物和城市垃圾。
固体废物在处理、贮存、运送、处置或管理不当时，对人体健康或环境造成现实的或潜在的危害，引起各种疾病增加，降低对疾病的抵抗力，严重导致死亡率增加；对环境影响主要是侵占土地，污染土壤、水体和大气。
二、危险废物的定义和鉴别
危险废物指列入《国家危险废物名录》或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废物。
危险特性通常指易燃性、腐蚀性、反应性、传染性、放射性、浸出毒性、极性毒性等。
我国对危险物的鉴别、分类分为两个步骤：
（1）将《名录》中所列废物纳入危险废物管理体系。
（2）通过《鉴定标准》将危险性低于一定程度的废物加以豁免。
工业有害固体废物具有易燃性、腐蚀性、放射性、浸出毒性、急性毒性（包括口服毒性、吸入毒性、皮肤吸收毒性）以及其他毒性（包括生物蓄积性、刺激性、过敏性、遗传变异性、水生生物毒性和传染性）等特性。
因此，对有害固体废物的监测与管理已成为人们关注的主要环境问题。
三、城市生活垃圾的来源和组成
城市垃圾是指城市居民在日常生活中抛弃的固体废物，主要包括：
生活垃圾、零散垃圾、医院垃圾、市场垃圾、建筑垃圾和街道扫集物等。
其中医院垃圾和建筑垃圾应予单独处理，其他由环卫部门统一处理。
城市生活垃圾主要来源包括厨房垃圾、普通垃圾、庭院垃圾、清扫垃圾、建筑垃圾、危险垃圾等。
城市生活垃圾的组成很复杂，通常包括食品垃圾、纸类、细碎物、金属、玻璃、塑料等。
目前，国内广泛采用的城市生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、焚烧、堆肥和再生利用四种方式。
第二节固体废物样品的采集和制备
一、样品的采集
为了使采集的样品有代表性，在采集前要调查研究生产工艺过程、废物类型、排放数量、废物堆积历史、危害程度和综合利用情况。
如果采集有害废物则应根据有害特性采取相应安全措施。
（一）采样工具
包括：
尖头钢锹、钢尖镐（腰斧）、采样铲（采样器）、具盖采样桶或内衬塑料的采样袋。
对于城市生活垃圾的采样工具：
50L搪瓷盆、100kg磅秤、铁锹、
（二）采样程序（见图）
根据采样方法，随机采集份样，组成总样，并认真填写采样记录
1）采样份数：
根据固体废物批量大小确定
批量大小m/t
最少采样份数
批量大小m/t
最少采样份数
<5
5
500～1000
25
5～10
10
1000～5000
30
50～100
15
>5000
35
100～500
20
2）采样量：
粒度d/mm最小采样质量m/kg采样铲容量V/mL
100～150
15
16000
50～100
5
7000
40～50
3
1700
20～40
2
800
10～20
1
300
<10
0.5
125
注：
※固体废物的粒度指95%以上能通过的最小筛孔尺寸；※所采每个份样量应大致相等，其相对误差不大于20%；※采样铲容量为保证一次在一个地点或部位能取得足够数量的份样量。
（三）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≤批量（t）/规定的份样数
（2）运输车及容器采样
在运输一批固体废物时，当车数不多于该批废物规定的份样数时，每车应采份样数按下式计算。
当车数多于规定的份样数时，按表4.3选出所需最少的采样车数，然后从所选车中各随机采集一个份样。
每车应采份样数=规定份样数/车数在车中，采样点应均匀分布在车厢的对角线上，端点距车角应大于0.5m，
表层去掉30cm。
对于一批若干容器盛装的废物，按表4.3选取最少容器数，并且每个容器中均随机采两个样品。
（3）废渣堆采样法在渣堆侧西距堆底0.5m处画一条横线，然后每隔0.5m划一条横线，再每隔2m划一条横线的垂线，其交点作为采样点。
按表4.3确定的份样数，确定采样点数，在每点上从0.5-1.0m深处各随机采样一份。
城市生活垃圾的采样点确定：
在市区选择2－3个居民生活水平与燃料结构具有代表性的居民生活区作为点；再选择一个或几个垃圾堆放场所为面，定期采样。
二、样品的制备
（一）制样工具粉碎机、药碾、钢锤、标准套筛、十字样板、机械缩分器等。
（二）样品的制备
干燥——粉碎——筛分——缩分
（1）粉碎：
用机械或人工方法把全部样品逐级破碎，通过5mm筛孔。
粉碎过程中，不可随意丢弃难于破碎的粗粒。
（2）缩分：
将样品于清洁、平整不吸水的板面上堆成圆锥型，每铲物料自圆锥顶端落下，使均匀地沿锥尖散落，不可使圆锥中心错位。
反复转堆，至少三周，使其充分混合。
然后将圆锥顶端轻轻压平，摊开物料后，用十字板自上压下，分成四等份，取两个对角的等份，重复操作数次，直至不少于1kg试样为止。
城市生活垃圾样品制备：
分捡——粉碎——混合——缩分
三、样品水分的测定
测定无机物时,可称取样品20g左右，在105℃下干燥，恒重至±0.1g，测定水分含量。
测定样品中的有机物时,应称取样品20g左右,于60℃下干燥24h，确定水分含量。
固体废物测定结果以干样品计算，当污染物含量小于0.1%时以mg/kg表示，含量大于0.1%时则以百分含量表示，并说明是水溶性或总量。
四、pH测定
50g样品+250mL水（固液比1∶5），室温下振荡30min，静置30min，测上清液PH。
五、样品的保存
制好的样品密封于容器中保存（容器应对样品不产生吸附、不使样品变质），贴上标签备用。
标签上应注明：
编号、废物名称、采样地点、批量、采样人、制样人、时间。
特殊样品，可采取冷冻或充惰性气体等方法保存。
制备好的样品，一般有效保存期为三个月，易变质的试样不受此限制。
小结：
1.危险废物的定义和鉴别
2.城市生活垃圾的来源和组成
3.样品的采集
4.样品的制备
5.样品水分的测定
6.样品的运送和保存
作业：
复习：
1.危险废物的定义和鉴别
2.城市生活垃圾的来源和组成
3.样品的采集
4.样品的制备
5.样品水分的测定
6.样品的运送和保存
引入：
第三节工业有害物质特性的监测方法
一、急性毒性的初筛试验
对小白鼠或大白鼠（健康）灌胃。
1mL（5mL）注射器灌0.5mL（4.8mL），记录48h内动物死亡数。
二、灌胃液制备
100g样品置于500mL具磨口玻璃塞的三角瓶中，加入100mL（pH5.8-6.3）的水中（固液比1∶1），振荡3分钟于室温下浸泡24小时，用中速定量滤纸过滤，滤液即为灌胃所用。
三、易燃性试验
测定闪点（闭口闪点测定仪），石油产品，国标
四、腐蚀性试验方法腐蚀性：
通过接触能损伤生物细胞组织或腐蚀物体而引起危害。
pH计或酸度计（上清液测定，平行样的测定）；55.7摄氏度以下对钢制品的腐蚀率
五、反应性试验方法（标准）撞击感度测定（立式落锤仪，爆炸百分数为感度）、摩擦感度测定（摆式摩擦仪，一定条件下的发火率为摩擦感度））——观察是否发生爆炸、燃烧、分解；差热分析测定（差热分析仪）、爆炸点测定（爆发点测定仪，5s延滞期的爆发点温度比较热感度）、火焰感度测定（黑火药柱能否通过灼热的镍铬丝点燃样品）
遇水反应性：
六、浸出毒性试验
浸出液制备：
100（g干基）样品置于2L具广口聚乙烯瓶中，加入1L（pH5.8-6.3）的水中，水平往复振荡器上振荡8小时于室温下浸泡16小时，用0.45微米滤膜过滤，滤液即为浸出液。
记录变化，瓶材料具体改变
七、其他毒性试验哺乳动物：
家兔、小鼠、大鼠等水生生物：
经典的有斜生栅藻、大型溞、鱼（金鱼、虹鳟鱼等）分子水平毒性试验：
主要用于慢性毒性试验和遗传毒性试验急性、亚急性、慢性、终生试验半数致死量（浓度）、最小致死量、绝对致死量、最大耐受量、半数存活浓
度
曲线法：
不同剂量不同组不同结果，绘成曲线，取50％处对应的剂量急性毒性分级：
剧毒、高毒、中等毒性、低毒、微毒
毒性试验方式：
吸入染毒、皮肤染毒、经口投毒、注入投毒等（静态、动态）
八、固体废物的渗漏模型试验
雨水或蒸馏水—12mL/min进入玻璃柱内（通过0.5mm筛的固体废物，20cm高）—通过玻璃绵—锥形瓶（即为渗滤液）
测定其内物质含量—研究废物堆肥对周围环境的影响
第四节生活垃圾特性分析
一、淀粉的测定
淀粉的测定可用于鉴定堆肥的腐熟程度。
方法是：
利用垃圾在堆肥过程中形成的淀粉碘化络合物的颜色变化与堆肥降解度的关系来分析。
从降解开始至降解结束，堆肥颜色的变化为：
深蓝→浅蓝→灰→绿→黄色。
二、生物降解度的测定
垃圾中含有大量天然的和人工合成的有机物质，有的容易生物降解，有的难以生物降解。
目前，对生物降解度的测定采用的是一种可以在室温下对垃圾生物降解度作出适当估计的COD试验方法。
生物降解物质的计算
BDM＝〔（V2-V1）×V×C×1.28〕/V2
三、热值的测定
热值是垃圾焚烧处理的重要指标。
热值分高热值（Ho）和低热值（Hn）。
垃圾中可燃物质的热值为高热值，但实际上垃圾中总含有一定量不可燃的惰性物质和水，当燃烧升温时，这些物质要消耗热量，同时燃烧产生的水以水蒸气的形式挥发也回消耗热量，故实际的热值要低得多，这一热值叫低热值，显然其实际意义更大。
两者的换算公式：
Hn=HO{[100-（I+W）]/（100-WL}×5.85W热值的测定方法：
量热计法和热耗法。
四、渗沥水分析
渗沥水是指从生活垃圾接触中渗出来的水溶液，它提取或溶出了垃圾组成中的物质。
产生原因：
露天堆肥和填埋。
因为渗沥水中的水量主要来自降水，所以渗沥水是填埋处理中最主要的污染源。
特点：
①成分的不稳定性：
主要取决于垃圾的组成。
②浓度的可变性：
主要取决于填埋时间。
③组成的特殊性：
垃圾中存在的物质，渗沥水中不一定存在，一般废水中有的它也不一定有。
如生活污水中常有的油类、氰化物、金属铬和金属汞等项目在渗沥水中几乎都没有。
因而，渗沥水是不同于生活污水的特殊污水。
渗沥水分析项目：
典型项目有pH、COD、BOD、脂肪酸、氨氮、氯、钠、镁、钾、钙、铁和锌等。
小结：
1.固体废物有害特性的试验方法
2.城市生活垃圾特性的试验方法
3.渗沥水分析
4.固体废物的渗漏模型试验
作业：
[思考练习]
1.固体废物的分类和定义？
2.固体废物样品的采集和制备方法？
3.生活垃圾的特性、处置方式及其监测重点？
4.垃圾渗沥水的主要来源和主要成分？
5.毒理学试验对评价固体废物毒性的意义？
[参考资料]
1.《水和废水，空气和废气监测分析方法》，国家环保局编著，北京：
中国环境科学出版社，2003年。
2.《环境监测》，陈玲，赵建夫等编，北京：
化学工业出版社，2004年。
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