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科技支撑固体废物资源化 保障环境更安全

发布时间:2019-09-13 19:38:34

统计数据表明,我国工业固体废物(以下简称“固废”)产生量从2000年的8.2亿吨,增长到2014年的36.2亿吨,年复合增长率为11.2%,而其综合利用率也从2000年的45.9%提高到2014年的62.1%。随着我国经济社会的快速发展,未来几年工业固废的产生量依然会保持较高的增长速度,综合利用率也在不断提高。

世界各国越来越重视“环境无害化”前提下的资源化,资源化已成解决固废出路的主要途径。研究发现,构建固废资源化污染控制标准成为控制环境风险的有效手段。但是由于我国固废产生量巨大、来源广泛、污染物种类和形态复杂,污染物在多暴露场景下向多环境介质释放等关键科学问题尚未有效解决,固废资源化过程中污染物的迁移、释放规律等科学问题尚未充分认知,污染物的释放/排放量缺乏定量表征,难以提出相应的限值标准和规范要求,这都成为制约固废环境危害诊断和固废资源化环境安全性评估的瓶颈。

在国家科技支撑计划课题、国家自然科学基金项目、国家环保标准制修订计划项目等课题资助下,由中国环境科学研究院、清华大学、北京林业大学、华北电力大学为主要完成单位,以黄启飞、聂志强、李金惠、孙德智、岳波、唐阵武、杨玉飞、高兴保、朱雪梅、王兴润、田书磊、黄泽春、刘锋、杨子良、闫大海为主要完成人的“固体废物资源化环境安全评价与风险控制”项目围绕制约建立固废资源化环境安全评价与风险控制体系的关键问题,揭示固废中有害物向多环境介质传输机制,阐明资源化过程及产品中有害物的释放机理,形成多项国家(际)标准,项目成果在多个环境事故应急、固废资源化工程得到推广应用。

日前,2016年度环境保护科技奖公布,“固体废物资源化环境安全评价与风险控制”项目获得了2016年度环境保护科技奖一等奖。

攻克关键问题 取得丰硕成果

据项目主要完成人中国环境科学研究院固体所副所长黄启飞介绍,项目围绕关键问题,提出需集中解决三个关键科学问题:揭示固废中有害物向多环境介质传输机制,构建固废资源化环境风险评估理论与方法;以水泥窑协同处置为典型技术,揭示污染物在水泥窑内分配、转化机制,建立污染物释放动力学模型,定量表征污染物释放;以水泥产品为例,阐明多暴露情景重金属浸出机理,建立长期释放模型,定量表征重金属长期释放量。

据了解,研究取得一些科学发现,揭示了污染物在固废多界面的环境化学行为,建立了污染物释放定量评估模型;识别重点行业危险废物污染特性与环境风险,制定固废国际环境管理导则;揭示固废资源化过程和产品中污染物分配/迁移机理,提出固废资源化利用过程及产品风险控制理论。

由于科研人员不懈努力,该项目取得了丰硕的研究成果,研究获得的科学发现在一些国际重要期刊上发表,例如Nature、Science,以及环境领域顶级期刊ES&T等。项目成果形成了4项污染控制标准、技术规范,1项国际环境管理标准,支撑修订了《国家危险废物名录》,为国家环境管理支撑发挥了重要作用。

创新技术方案 打通转化路线

黄启飞说,项目采用“问题导向—核心图破—成果产出—工程应用”总体思路开展研究。

该项目掌握了典型固废产生污染特性,揭示了污染物在固废多界面的环境化学行为,为固废污染防治与环境风险管控提供技术支撑。阐明了固废产生污染特性,为《国家危险废物名录》修订提供技术支撑;阐明了污染物在固废多界面过程和复合环境介质中的传输机制,发展了固废风险评估的理论与方法。

项目揭示了固废资源化过程中污染物迁移转化规律,发展了固废资源化过程风险控制理论。揭示了重金属在水泥窑内的挥发、吸附/冷凝及形态转化规律,建立重金属挥发、吸附/冷凝动力学模型;阐明了持久性有毒废物协同处置过程污染物生成与释放机理,制定联合国环境规划署(UNEP)国际环境管理导则。

项目还揭示了固废资源化利用产品中污染物的赋存机制与释放机理,提出了固废资源化利用产品风险控制理论。阐明了水泥产品中重金属的赋存形式与形态,揭示了水泥窑协同处置高温烧成过程中重金属的固化机制;建立了水泥产品环境风险评价方法标准,揭示了水泥窑协同处置产品后期使用过程中重金属的释放机理,提出了水泥产品风险控制限制,构建了固废资源化环境安全评价与风险控制技术体系。

加速应用推广 赢得国际关注

黄启飞说,项目成果得到广泛的推广应用,指导建设大量水泥窑协同处置示范工程。

在河南省某地砷污染底泥以及含砷废渣水泥窑协同处置示范工程,共处置了含砷废物2万余吨,在环境污染事故的应急处置中发挥了重要作用;建立的含砷钨渣水泥窑协同处置工程,每年处置含砷钨渣2万余吨,推进了钨冶炼行业的可持续发展。

截至目前,项目成果指导建设全国10个省15个水泥窑协同处置示范工程,两项国家标准发布以后,全国水泥窑协同处置工程增长了3倍以上。

同时,基于研究成果,编制发布的国家标准《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》,为推动整个水泥窑协同处置固废行业持续发展和环境风险防范提供了重要保障;基于本项目研究编制的《固体废物再生利用污染防治技术导则》(征求意见稿)《固体废物生产水泥污染控制标准》(征求意见稿)已完成征求意见,进入审批程序,将有效促进我国固废资源化环境风险管理水平的提高。

值得一提的是,联合国环境规划署委托申报团队编制国际环境管理标准。这不仅是中国,也是发展中国家首次作为牵头国家承担国际环境标准的编制工作,打破了发达国家的垄断,提升了我国在固体废物环境管理方面的国际影响力。(

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