Для понимания характеристик летучей золы, выделяющейся из мусоросжигательной печи твердых бытовых отходов, крайне важно правильно диагностировать ее влияние на качество воздуха и здоровье человека. Во многих промышленно развитых городах по всему миру стационарные источники, такие как мусоросжигательные печи, электростанции и крупные заводы, ухудшают качество воздуха, выбрасывая большое количество загрязняющих веществ.
Прежде всего, мусоросжигательные заводы твердых бытовых отходов приводят к серьезному загрязнению окружающей среды во многих городских районах. В настоящее время сжигание является одним из способов переработки твердых бытовых отходов в большинстве городов. Хотя мусоросжигательная печь является эффективным способом переработки отходов для сокращения и повторного использования тепла при сгорании, известно, что при переработке отходов она выделяет различные вредные загрязняющие вещества.
Различные загрязнители - твердые частицы, газы (HCl, HF, SO2, NOX и NH3), тяжелые металлы и углеродные соединения. Их объем и концентрация изменяются в зависимости от технологии сжигания, условий эксплуатации и состава сырьевых отходов. Строго соблюдается требование по устранению загрязняющих веществ, образующихся при переработке отходов, так как большая их часть выбрасывается в атмосферу.
Для описания химического состава летучей золы, образующейся при сжигании твердых бытовых отходов, было проведено большое количество исследований. Тем не менее, значимость химических свойств летучей золы и окружающих твердых частиц редко изучалась. Химические свойства летучей золы могут быть легко изменены несколькими процессами, такими как преобразование газа в частицы и процессы роста твердых частиц после выгрузки из дымовой трубы.
Поэтому для диагностики воздействия летучей золы, выделяющейся из мусоросжигательной печи твердых бытовых отходов, на окружающую среду требуется информация о химических свойствах ранней стадии образования свежей летучей золы. Целью данного исследования является уточнение химических свойств летучей золы, собираемой на мусоросжигательной печи твердых бытовых отходов, и ее влияния на окружающие частицы вблизи мусоросжигательной печи. В частности, проведено углубленное изучение следов тяжелых металлов, представляющих большую опасность для здоровья.
В данном исследовании для точного описания химических свойств летучей золы и ее воздействия на частицы, находящиеся вблизи окружающей среды, было проведено интенсивное измерение. Летучая зола улавливалась в сухом состоянии ниже по течению от рукавного пылеуловителя, установленного на мусоросжигательной печи, расположенной в городе Иксан, Корея.
Отбор проб окружающих частиц проводился как вблизи мусоросжигательной печи, так и далеко от нее. Элементный анализ предварительно обработанных образцов был впоследствии проведен рентгеновским излучением с индукцией частиц (PIXE) и сканирующим электронным микроскопом (SEM), оснащенным энергетическим дисперсионным рентгеновским детектором (EDX).
Кроме того, для оценки воздействия летучей золы на жителей и влияния летучей золы на близлежащие частицы окружающей среды была выполнена гауссовская модель. Обнаружено высокое содержание растворимых S, Cl, K и Ca в летучей золе. В водорастворимой фракции обнаружено также небольшое количество тяжелых элементов, в том числе Zn, Br и Pb. Графики рассеяния, построенные на основе соотношений Z/Zn (т.е. отношения массовой концентрации каждого элемента (Z) к концентрации цинка) окружающего PM2.5 и летучей золы, показывают хорошую взаимосвязь независимо от расстояния до мусоросжигательной печи.
Тернарный график, составленный на основе содержания Na, K и Cl в весовых % в отдельных окружающих частицах и порошках летучей золы, показывает, что небольшая часть мелких и грубых частиц окружающей среды была непосредственно затронута летучей золой. Моделирование оценки диффузии летучей золы показывает, что на качество воздуха на близлежащих территориях мусоросжигательной печи, особенно в 1,5 км от объекта, сильно повлияли материалы, загрязняющие воздух, выбрасываемые мусоросжигательной печью.
Даже если уровни некоторых тяжелых элементов, включая Zn, Br и Pb в летучей золе, были значительно ниже, чем в основных компонентах (например, S, Cl, K и Ca), наибольшую обеспокоенность вызывает то, есть ли долгосрочное воздействие на здоровье людей этих опасных металлов с низким уровнем загрязнения. Корреляции между Z/Zn окружающего PM2,5 и Zn летучей золы указывают на то, что химические свойства окружающих твердых частиц, вероятно, будут зависеть от мусоросжигательной печи.
Кроме того, результаты моделирования показали, что на качество воздуха вблизи мусоросжигательной печи, особенно на расстоянии 1,5 км, значительное влияние оказали материалы, загрязняющие воздух, выделяемые мусоросжигательной печью. В связи с тем, что донная зола также может обладать теми же химическими свойствами, т.е. высоким содержанием растворимых компонентов, включая несколько токсичных тяжелых металлов, для окончательного захоронения отходов или процесса переработки необходимо использовать хорошо отлаженный метод захоронения, например отверждение/стабилизацию. Следует также предпринимать более активные усилия для сведения к минимуму загрязнения в результате сжигания твердых бытовых отходов.
