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在炼焦过程中会产生和排放多环芳烃(PAHs)等芳烃化合物,并且,许多研究已经证实二恶英类(PCDD/Fs)和多氯萘(PCNs)等非故意产生的持久性有机污染物(UP-POPs)可以通过PAHs等芳烃化合物的反应生成。因此,我们推断炼焦工艺是PCDD/Fs和PCNs等典型UP-POPs的一类潜在源,然而,目前对炼焦过程中几类典型UP-POPs生成和排放的系统研究尚属空白。
本研究以11家典型焦化厂为研究对象,对炼焦过程中二恶英类、多氯联苯(PCBs)、多氯萘、六氯苯(HxCBz)和五氯苯(PeCBz)的生成途径、排放特征和大气排放水平进行了系统研究,所获得的主要研究结果如下:
1.首次系统研究了炼焦过程中典型UP-POPs的排放特征。对于PCDD/Fs,OCDD,1234678-HpCDD,1234678-HpCDF和OCDF是17种2378-PCDD/Fs的主要单体。对于类二恶英多氯联苯(dl-PCBs),CB-118是最主要的单体,而对dl-PCBs毒性当量贡献最大的单体是CB-126。至于PCNs,随着氯取代数目的增加,同系物的百分含量逐渐降低,MonoCN是最主要的同系物。而几类典型UP-POPs的浓度特征为:PCNs＞dl-PCBs＞PCDFs≈PeCBz≈HxCBz＞PCDDs。
2.提出了炼焦行业典型UP-POPs的排放因子,评估了全球炼焦行业典型UP-POPs的排放量。炼焦过程PCDD/Fs的排放因子为28.9 ng WHO-TEQtonne-1,dl-PCBs是1.7 ng WHO-TEQ tonne-1,PCNs为1.0 ng TEQ tonne-1,HxCBz为596 ng tonne-1,PeCBz是680 ng tonne-1。根据提出的排放因子,对全球炼焦行业典型UP-POPs的年排放量进行了估算,PCDD/Fs的年排放量为15.8 g WHO-TEQ,dl-PCBs是0.93 g WHO-TEQ,PCNs为0.56 g TEQ,HxCBz为333 g,PeCBz为379 g,这些数据为估算炼焦行业典型UP-POPs的排放水平提供了数据支持。
3.依据典型UP-POPs的分布特征,提出了PCDD/Fs和PCNs的主要生成机制。二恶英类的分布特征表明;炼焦过程中PCDD/Fs的排放主要是以PCDFs为主,PCDDs的含量相对较低,因此de novo合成是炼焦过程二恶英类生成的主要途径。对于PCNs,其分布特征和同系物间的相关性分析表明,氯化是炼焦过程中PCNs生成的重要途径。