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1、第四章 固体废物监测,环境监测第四章,本章教学目录,第一节 固体废物概述第二节 固体废物样品的采集和制备第三节 有害特性的监测方法第四节 生活垃圾和卫生保健机构废弃的 监测第五节 有害物质的毒理学研究方法,环境监测第四章,1.熟悉有害工业固废的定义和分类；2.掌握固废样品的采样和制备；3.了解有害特性的监测方法；4.掌握生活垃圾的特性；5.了解有害物质的毒理学研究方法。本章重点 固废样品的采集和制备、生活垃圾特性分析 本章难点 固废样品的采集和制备、危险特性分析,本章教学目的、要求,一、固体废物的定义和分类,第一节 固体废物概述,固体废物：生产、建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固态、
2、半固态废弃物质。,环境监测第四章,分类方法,按化学性质：有机物和无机物；,按形状：固体和泥 状；,按危害状况：危险废物（有害废物）和一般废物；,按来源：矿业、工业固体废物、城市垃圾（包括下水道污泥）、农业和放射性固体废物等。,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,环境监测第四章,危险废物,二、危险废物的定义和鉴别,危险废物指在国家危险废物名录中，和根据国务院环境保护部门规定的危险废物鉴别标准认定的具有危险性的废物。,（1）引起或严重导致人类和动植物死亡率增加；（2）引起各种疾病的增加；（3）降低对疾病的抵抗力；（4）在处理、贮存、运送、处置或其他管理不当时，对人体健康或环
3、境会造成现实的或潜在的危害。,环境监测第四章,危险废物的特性：易燃性腐蚀性反应性放射性浸出毒性急性毒性其他毒性,放射性：含有天然放射性元素的废物，比放射性大于1107Ci/kg 者；含有人工放射性元素的废物或比放射性大于露天水源限制浓度的10100倍（半衰期60天）者。,易燃性：含闪点低于60的液体，经摩擦或吸湿和自发的变化具有着火倾向的固体。,腐蚀性:含水废物，或本身不含水但加入定量水后其浸出液的pH2或pH12.5的废物，或最低温度为55以下时对钢制品每年的腐蚀深度大于0.64cm的废物。,反应性：a.无爆震时就很易发生剧烈变化；b.和水剧烈反应；c.能和水形成爆炸性混合物；d.和水混合产
4、生毒性气体、蒸汽或烟雾；e.有引发源或加热时能爆震或爆炸；f.常温常压下易爆炸和爆炸性反应；j.根据其它法规定义的爆炸品。,浸出毒性：按规定的浸出方法进行浸取，当浸出液中有一种或一种以上有害成分的浓度超过表4.1所示鉴别标准的物质。,急性毒性：指引起小鼠（大鼠）在48h内死亡半数以上者。,环境监测第四章,环境监测第四章,表4.1 有色金属工业固体废物浸出毒性鉴别标准,环境监测第四章,第二节 固体废物样品的采集和制备,我国于1986年颁发了工业固体废物有害特性试验与监测分析方法（试行）。其中主要论述了有关采样计划的设计、实施和质量控制，固体废物中金属、有机物以及有害物特性等的分析实验方法的选择，
5、地下水、土地处理监测和废物焚烧监测等等。工业废物的采样和制样应符合1998年颁布的工业固体废物采样制样技术规范。,环境监测第四章,工业固体废物的采集,采样程序 确定采样单元(采样点)个数。确定采样量。选用采样方法。,环境监测第四章,采样单元数确定,采样单元的多少取决于两个因素：物料的均匀程度:物料越不均匀，采样 单元应越多。采样的准确度:采样的准确度要求越高，采样单元应越多。,环境监测第四章,批量大小 最少份样数/(液体m3,固体t)/份 5000 35,a.根据固体废物批量大小确定应采份样；b.根据固体废物的最大粒度确定份样量；c.根据采样方法，随即采集份样，组成总样，并认真填写采样记录。,
6、尖头钢锹、钢尖镐、采样铲、具盖采样桶或内衬塑料的采样袋。,第二节 固体废物样品的采集和制备,一、样品的采集(一)采样工具(二)采样(三)份样数(四)份样量,份样量和采样铲容量 最大粒度/mm 最小份样量/kg 采样铲容量/mL 150 30 100150 15 16000 50100 5 7000 4050 3 1700 2040 2 800 1020 1 300 10 0.5 125,环境监测第四章,常见采样工具：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。,环境监测第四章,(五)采样方法,1.现场采样 当废物以运送带、管道等形式连续排出时，须按一定的间隔采样。
7、,采样间隔,环境监测第四章,车数/辆 所需最少采样车数/辆 100 50,容器个数/个 所需最少采样容器个数/个 100 50,2.运输车及容器采样,当车数不多于该批废物规定的份样数时：,每车应采份样数规定份样数/车数,当车数多于该批废物规定的份样数时：,车中采样点的布设：,对于一批若干容器盛装的废物：,当把一个容器作为一个批量时：,当把210个容器作为一个批量时：,最少容器数最少份样数/容器数,批量大小 最少份样个数/(液体m3,固体t)/份 5000 35,环境监测第四章,3.废渣堆采样法,图4.3 废渣堆中采样点的分布示意图,环境监测第四章,粉碎机、药碾、钢锤、标准套筛、十字样板、机械缩
8、分器。,(一)制样工具(二)制样要求(三)制样程序,1.粉碎把全部样品逐级破碎，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。,(1)制样过程中，防止样品产生任何化学变化和污染；(2)湿样品应在室温下自然干燥，使其达到适于破碎、筛分、缩分的程度；(3)制备的样品过筛后装瓶备用。,二、样品的制备,环境监测第四章,三、样
9、品水分的测定,（1）测定无机物：称取样品20g左右于105下干燥，恒重至0.1g，测定水分含量；（2）有机物：样品于60 下干燥24h，测定水分含量；（3）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。,环境监测第四章,四、样品pH值的测定,见本章第三节，三、腐蚀性试验方法。由于固体废物的不均匀性，测定时应将各点分别测定，测定结果以实际测定pH值范围表示，而不是通过计算混合样品平均值表示。由于样品中二氧化碳含量影响pH值，并且二氧化碳达到平衡极为迅速，所以采样后必须立即测定。,环境监测第四章,制好的样品密封于容器
10、中保存（容器对样品不吸附；不使样品变质）贴标签：注明编号、废物名称、采样地点、批量、采样人、制样人、时间。,五、样品的保存,环境监测第四章,第三节 有害特性的监测方法,一、急性毒性试验 急性毒性试验的目的是简便易行的鉴别和表达有害废物的综合急性毒性。,环境监测第四章,毒性试验动物：试验步骤：,称取制备好的样品100g，置于500mL具磨口玻璃塞的三角瓶中，加入100mL（pH为5.86.3)水（固液比为1:1),振摇3min于室温下静止浸泡24 h，用中速定量滤纸过滤，滤液留待灌胃用。对10只小白鼠（或大白鼠）进行一次性灌胃，每只灌浸出液0.50(或4.80)mL，对灌胃后的小白鼠（或大白鼠）
11、进行中毒症状观察，记录48 h内动物死亡数。,体重1824g的小白鼠（或200300g大白鼠）。,急性毒性的初筛试验方法,环境监测第四章,二、易燃性的试验,通过测定废物的闪点鉴别其易燃性。鉴别试验用专用仪器闭口闪点测定仪测定。闪点：可燃物在规定的条件下,加热到它的蒸气与空气所形成的混合气接触火焰发生闪火（微小的爆炸）时的最低温度称为闪点。它是出现火灾危险的最低温度，因而可用于表征可燃物火灾危险性的安全指标。,环境监测第四章,易燃性：试验步骤：,闪点较低的 液态状废物和燃烧剧烈而持续的非液态状废物，由于摩擦、吸湿、点燃等自发的化学变化会发热、着火，或可能由于它的燃烧引起人体或环境的危害。,按标准
12、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。,环境监测第四章,闪点,几种油品的闪点：,环境监测第四章,对粉、粒、块状物料，称取制备好的样品50 g（干基），置于1 L塑料瓶中，加入新鲜蒸馏水250 mL，使固液比为1:5，加盖密封后，放在振荡机上，于室温下，连续振荡30 min，静置30 min后，测上清液pH值，每种废物取两个平行样品测定其pH值，差值不得大于0.15。,三、腐蚀性的试验方法,测定方法：,方法：,仪器：,pH值的测定：,一种是测定pH值；另一种是指测定在55.7以下对钢制品的腐蚀率。,pH计或酸度计,对含水量高、呈
13、流态状的稀泥或浆状物料，可将电极直接插入进行pH值测量。,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。,对稠状物料可离心或过滤后，测其液体的pH值。,环境监测第四章,四、反应性试验方法,撞击感度测定 摩擦感度测定 差热分析测定 爆炸点测定 火焰感度测定,环境监测第四章,五、遇水反应性试验方法,遇水反应性包括：（1）固体废物与水发生剧烈反应而放出热量，使体系温度升高。（2）与水反应释放出有害气体，如乙炔、硫化氢、砷化氢、氰化氢。,1.反应装置,2.试验步骤,称取固体废物50 g，置于250 mL的反应器内，加入25 mL水汽（用1 mol/L HCl调节pH值为4），加盖密封后，固定
14、在振荡器上，振荡频率为11010次/min,振荡30 min后停机，静置10 min.用注射器抽气50 mL，注入不同的5 mL吸收液中，测定其氰化氢、硫化氢、砷化氢、乙炔的含量。,图4.4 固体废物反应器示意图1.固体废物；2.250mL塑料瓶；3.橡皮塞；4.玻璃管；5.乳胶管；6.止水夹；7.气体抽气口,环境监测第四章,六、浸出毒性试验,浸出方法：称取100 g试样，置于浸出容积为2 L具盖广口聚乙烯瓶中，加水1 L。将瓶子垂直固定在水平往复振荡器上，在室温下振荡8 h，静置16 h。通过0.45 m滤膜过滤。滤液按各分析项目要求进行保护，于合适条件下储存备用。,环境监测第四章,汞采用冷
15、原子吸收法或双硫腙分光光度法；镉、铅、铜、锌、镍采用AAS，镉、铅、铜、锌也可采用极谱法（含量高时用滴定法）；砷采用二乙基二硫代氨基甲酸盐分光光度法 六价铬用二苯碳酰二肼分光光度法；锑和铍用AAS（亦可用分光光度法）；氟化物用离子选择电极法；氰化物用异烟酸-吡唑啉酮分光光度法；硫化物用亚甲基蓝分光光度法；硝基苯类化合物用气相色谱法。,环境监测第四章,一、生活垃圾及其分类,（1）生活垃圾的概念,城镇居民在日常生活中抛弃的固体垃圾，主要包括：生活垃圾、医院垃圾、市场垃圾、建筑垃圾和街道扫集物等。,（2）生活垃圾的分类,废品类；厨房类(亦称厨余垃圾)；灰土类。,（3）处理方法,焚烧(包括热解、气化)
16、；卫生填埋；堆肥。,第四节 生活垃圾和卫生保健机构废弃物的监测,环境监测第四章,各种方法的测定项目和重点各不相同。焚烧方法的监测重点是垃圾热值；卫生填埋的监测重点是渗沥水和苍蝇密度；堆肥方法的监测重点是生物降解度和堆肥腐熟程度。,环境监测第四章,充分研究垃圾产生地区的基本情况，如居民情况、生活水平、堆放时间；还要考虑在收集、运输、储存过程等可能的变化，然后制定周密的采样计划。采样过程必须详细记录地点、时间、种类、表观特性等。在记录卡传递过程中，必须有专人签署便于查核。,分析试验的步骤：（1）将1g堆肥置于l00mL烧杯中，滴入几滴酒精使其湿润，再加20mL36的高氯酸；（2）用纹网滤纸(90号
17、纸)过滤；（3）加入20mL碘反应剂到滤液中并搅动；（4）将几滴滤液滴到白色板上，观察其颜色变化。,4.淀粉的测定,G0.06d式中：G试样质量，kg；d垃圾的最大粒度，mm。,粒度采用筛分法，按筛目排列，依次连续摇动l5 min，依次转到下一号筛子，然后计算每一粒度微粒所占的百分比。如果需要在试样干燥后再称量，则需在70的温度下烘干24 h，然后再在干燥器中冷却后筛分。,二、生活垃圾特性分析,1.垃圾采集和试样处理,2.采样量,3.垃圾的粒度分级,环境监测第四章,在室温下粗测COD的试验步骤:（1）称取0.5 g已烘干磨碎的试样于500 mL锥形瓶中；（2）准确量取20 mLc1/6(K2C
18、r2O7)2mo1/L重铬酸钾溶液加入样品瓶中并充分混合；（3）量取20mL硫酸加到样品瓶中；（4）在室温下将这一混合物放置12 h且不断摇动；（5）加入约15 mL蒸馏水；（6）再依次加入10 mL磷酸，0.2 g氟化钠和30滴指示剂；（7）用标准硫酸亚铁铵溶液滴定；（8）用同样的方法在不放试样的情况下做空白试验。,5生物降解性的测定,环境监测第四章,6热值的测定,高热值与低热值换算：式中：Hn低热值，kJkg；Ho高热值，kJkg；I惰性物质含量，；W垃圾的表面湿度，；WL剩余的和吸湿性的湿度，。,三、热值的测定方法,(一)原理,能量守恒定律，样品完全燃烧放出的能量促使卡计本身及其周围的介
19、质(本实验用水)温度升高，测量了介质燃烧前后温度的变化，就可以求算该样品的燃烧热，其关系式：WQv=(3000C+C卡）T2.9L式中：Qv燃烧热，(Jg)；水的密度，g/cm3；C水的比热，J(g)；W样品的重量，kg；C卡卡计的水当量，J；L为铁丝的长度，cm(其燃烧值为2.9Jcm)；3000实验用水毫升数，mL。,热值：生活垃圾固体废物和无法确定相对分子质量的混合物单位量(克或千克)完全氧化时的反应热。,环境监测第四章,测量热效应的仪器：量热计(卡计)。图4.5为氧弹卡计。,图4.5 氧弹外形示意图,环境监测第四章,四、渗沥水分析,1渗沥水的特性 2渗沥水的分析项目,渗沥水是指从生活垃
20、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。,理化分析和细菌学检验方法：色度、总固体、总溶解性固体与总悬浮性固体、硫酸盐、氨态氮、凯氏氮、氯化物、总磷、pH值、BOD、COD、钾、钠、细菌总数、总大肠菌群等。其中细菌总数和大肠菌群是我国特有的监测项目。,（1）成分的不稳定性：主要取决于垃圾组成；（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。而一般废水中存在的组分渗沥水中也不一定存在，例如油类、氰化物、铬和汞等；（4）渗沥水是不同于生活污水的特殊污水。,环境监测第四章,五、渗沥实验,1固体废物堆场渗沥水采样点的选择 正规设计的垃圾填
21、埋场 一般废弃物堆场,环境监测第四章,图4.14 典型安全填埋场示意图及渗沥水采样点示意图I.废物堆；II.可渗透性土壤；III.非渗透性土壤1.表层植被；2.土壤；3.粘土层；4.双层有机内衬；5.砂质土；6.单层有机内衬；7.渗出液抽汲泵（采样点）；8.膨润土浆；9.渗出液收集管；10.正常地下水位；11.堆场内地下水位,环境监测第四章,图 4.15 有害废物淋浸过程示意图A.水的扩散、产生淋浸液；B.最初的淋浸过程；C.吸附、pH效应、生物降解、沉淀等；D.过滤、析出沉淀等；E.析出沉淀、离子交换、吸附、生物降解等；F.作用同E层，另有稀释作用。垃圾（或废物）堆场中有害物浓度；最初淋浸液
22、中有害物浓度；流离垃圾堆场前有害物浓度；流离垃圾堆场后有害物浓度；流离非含水层前有害物浓度；含水层中采样点有害物浓度。,环境监测第四章,2渗沥试验,(1)工业固体废物渗沥模型：,图4.16 固体废物渗沥模型实验装置示意图,环境监测第四章,(2)生活垃圾渗沥柱：,图4.17 生活垃圾渗沥柱示意图,环境监测第四章,试设计校园内生活垃圾特性分析及垃圾渗沥水分析项目及分析方法。,校园垃圾图,环境监测第四章,六、垃圾堆蝇类滋生密度的测定,1.原理2.操作工具 3.试剂,将蝇类用诱饵引诱，集聚至诱捕笼内，加以分类、测定。,(1)捕蝇笼；(2)长方形白搪瓷盘；(3)镊钳；(4)放大镜；(5)搪瓷菜盘。,(1
23、)速灭灵(或其他有效灭虫剂)；(2)酒精(75)。,环境监测第四章,1废弃物排放源及分类2卫生保健机构废弃物的“处理”,（1）首先应分类收集和贮存，例如锐利医疗器械应贮于耐扎的容器中。病理性、传染性废弃物须与其他废弃物分开。危险性大的废弃物可先高压蒸汽消毒。（2）各类废弃物应装在专用的防潮的有一定强度的袋或容器中并以颜色、符号标记病理性、传染性废弃物。（3）不论在医院内外，应用专用运输工具并严格消毒。（4）病理性和传染性废弃物的首选处置方法是焚烧，其他类废物或焚烧或采取另外方法处置。（5）在整个过程需严格监督、监测和管理。,七、卫生保健机构废弃物的定义、分类和处理,(1)普通废弃物；(2)病理
24、性废弃物；(3)放射性废弃物；(4)化学性废弃物；(5)传染性废弃物；(6)锐利器械；(7)药理性废弃物。,环境监测第四章,第五节 有害物质的毒理学研究方法,一、实验动物的选择及毒性试验分类（一）实验动物的选择（二）毒性试验分类,常用的动物有小鼠、大鼠、兔、豚鼠、猫、狗和猴等。鱼类有鲢鱼、草鱼和金鱼等。,环境监测第四章,用较低剂量进行3个月到1年的投毒，观察病理、生理、生化反应以及寻找中毒诊断指标，并为制定最大允许浓度提供科学依据。,急性毒性试验亚急性毒性试验慢性毒性试验,一般用半致死剂量的1/51/20，每天投毒，连续半个月到3个月左右。,一次（或几次）投给实验动物较大剂量的化合物，观察在短
25、期内（一般24小时到2周以内）中毒反应。,环境监测第四章,（三）污染物的毒性作用剂量,表4.2 污染物的毒性和剂量关系,绝对致死量,半数致死量,最小致死量,最大耐受量,最大安全量,环境监测第四章,表4.3 某化合物小鼠一次灌胃死亡情况,表4.4 急性毒性分级表,环境监测第四章,（一）吸入染毒法的种类 1.动态染毒法 2.静态染毒法（二）吸入染毒法的注意事项,二、吸入毒性试验,实验动物应挑选健康、成年并同龄的动物，雌雄各半。每组10只，取若干组用不同浓度进行试验，要求一组在试验条件下全部存活，一组全部死亡，其他各组有不同的死亡率，然后求出半数致死浓度（LC50），对未死动物取出后继续观察714天。了解恢复或发展状况，对死亡动物（必要时对未死动物）做病理形态学检验。,将实验动物放在染毒柜内，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体通入染毒柜，并排出等量的污染空气，形成一个动态平衡的染毒环境。,在一个密闭容器（或称染毒柜）内，加入一定量受检物（气体或挥发性液体），使均匀分布在染毒柜，经呼吸道侵入实验动物体内。,环境监测第四章,三、口服毒性试验,（一）口服染毒法的种类 1.饲喂法 2.灌胃法（二）注意事项,四、鱼类毒性实验,
