第四章 固体废物监测

第四章 固体废物监测第四章 固体废物监测 44 、、 1 1 固体废物概述固体废物概述44 、、 2 2 固体废物样品的采集和制备固体废物样品的采集和制备44 、、 3 3 有害特性的监测方法有害特性的监测方法44 、、 4 4 生活垃圾和卫生保健机构废弃物的监生活垃圾和卫生保健机构废弃物的监测测44 、、 5 5 有害物质的毒理学研究方法有害物质的毒理学研究方法

44 、、 11 固体废物概述固体废物概述目前我国环境污染的主要问题是水污染和大气污染 ,但是 ,其他的环境污染问题如固体废物的污染也是不可忽视的重要问题，并随着经济的发展和资源的枯竭日趋迫切。因此，了解固体废物的来源和危害，加强固体废物的监测和管理是环境保护工作的重要任务之一。固体废物是一个相对概念。“放错了地方的原料”。

一、固体废物的定义和分类

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、半固态废弃物质。

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。

危险废物

二、危险废物的定义和鉴别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，对人体健康或环境会造成现实的或潜在的危害。

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

（ 1 ）急性毒性：能引起小鼠（大鼠）在 48h 内死亡半数以上者，并参考制定有害物质卫生标准的实验方法，进行半致死剂量（ LD50 ）试验，评定毒性大小。 （ 2 ）易燃性：闪点低于定值或经摩擦或吸湿和自发的变化具有着火倾向的固体，着火时燃烧剧烈而持续，以及在管理期间会引起危险。 （ 3 ）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 pH≤2 或 pH≥12.5 的废物，或最低温度为 55℃对钢制品的腐蚀深度大于 0.64cm/a的废物。

（ 4 ）反应性：当具有下列特性之一者①不稳定，在无爆震时就很容易发生剧烈变化；②和水剧烈反应；③能和水形成爆炸性混合物；④和水混合会产生毒性气体、蒸汽或烟雾；⑤在有引发源或加热时能爆震或爆炸；⑥在常温、常压下易发生爆炸和爆炸性反应；⑦根据其他法规所定义的爆炸品。 （ 5 ）放射性：含有天然放射性元素的废物，比放射性大于 1×10-7Ci/kg 者；含有人工放射性元素的废物或者比放射性（ Ci/kg ）大于露天水源限制浓度的 10—100倍（半衰期＞ 60d ）者。 （ 6 ）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者一种以上有害成分的浓度超过表 4-2所示鉴别标准的物质。

表 4 － 2 浸出毒性鉴别标准序号 项目 浸出液的最高允许浓度（ mg/l ）

1 汞及其无机化合物 0.05 ( 按 Hg 计 )2 铬及其化合物 0.3 ( 按 Cd 计 )3 砷及其无机化合物 1.5 ( 按 As 计 )

4 六价铬化合物 1.5 ( 按 Cr6+ 计 )

5 铅及其无机化合物 3.0 ( 按 Pb 计 )

6 铜及其化合物 50 ( 按 Cu 计 )7 锌及其化合物 50 ( 按 Zn 计 )8 镍及其化合物 25 ( 按 Ni 计 )9 铍及其化合物 0.1 ( 按 Be 计 )

10 氟化物 50 ( 按 F 计 )

4 、 2 固体废物样品的采集和制备

一、样品的采集样品的采集1 、采样工具2 、采样程序3 、份样数4 、份样量采样方法1 、生产现场采样2 、运输车及容器3 、废渣堆采样

为了使采集样品具有代表性，在采集之前要调查研究生产工艺过程、废物类型、排放数量、堆积历史、危害程度和综合利用情况。如采集有害废物则应根据其有害特性采取相应的安全措施。

一） 样品的采集（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。（二）采样程序

1 、据固体废物批量大小确定份样（由一批废物中的一个点或一个部位，按规定量取出的样品）个数。2 、据固体废物的最大粒度（ 95% 以上能通过的最小筛孔尺寸）确定份样量。3 、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表。

（三）份样数：按表4-3确定应采份样个数。（四）份样量：按表4-4确定每个份样应采的最小重量。所采的每个份样量应大致相等，其相对误差不大于 20% 。液态的废物的份样量以不小于 100mL 的采样瓶（或采样器）所盛量为宜。

 

表 4 － 3 批量大小与最少份样数批量大小（单位：液体 1kL 固体 1t ） 最少份样数

<5 5

5-10 10

50-100 15

100-500 20

25

>5000

500-1000

1000-5000 30

35

最大粒度 最小份样重量（ kg ） 采样铲容量（ ml ）

>150 30            

100-150 15 16000

50-100 5 7000

40-50 3 1700

20-40 2 800

10-20 1 300

<10 0.5 125

 

表 4 － 4 份样量和采样铲容量

二）采样方法1 、现场采样：确定样品的批量，然后计算出采样间隔，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： 车数不多于规定的份样数，每车采份样数按下式计算 : 每车应采份样数 = 规定份样数 / 车数 -- 车数多于规定的份样数，按表4-5选出最少的采样车数，然后从所选车中各随机采集一个份样。 -- 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，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：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。

车数（容量） 所需最少采样车数<10 5

10-25 10

25-50 20

50-100 30

>100 50

表 4 － 5 所需最少的采样车数表

废渣堆采样法

图 4.3  废渣堆中采样点的分布示意图

1 、制样工具2 、制样要求3 、制样程序

风干、粉碎、缩分（四分法）、 研磨过筛、干燥（ 105℃ ）

二、样品的制备

（一）制样工具 ：粉碎机（破碎机）、药碾、钢锤、标准套筛、十字分样板、机械缩分器。（二）制样要求 :

1 、在制样全过程中，应防止药品产生任何化学变化和污染。若制样过程中，可能对样品的性质产生显著影响，则应尽量保持原来状态。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 、制备的样品应过筛后（筛孔为 5mm ），装瓶备用。

（三）制样程序 :

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。

三、样品水分的测定1 、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。2 、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。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。

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。

五、样品的保存1 、密封保存2 、贴标签 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：可采用冷冻或充惰性气体等方法保存；3 、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。

4、 3 有害特性的监测方法一、急性毒性的初筛试验实验动物 : 体重 18—24g 的小白鼠（或 200—300g 大白鼠）作为实验动物，若是外购鼠，必须在本单位饲养条件下饲养 7—10 天，仍活泼健康者方可使用。实验前 8—12h 和观察期间禁食。实验方法 : 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 5.8—6.3 ）水（固液比为 1:1 ），振摇 3min 于室温下静止浸泡 24h ，用中速定量滤纸过滤，滤液留待灌胃用。 灌胃采用 1（或 5） mL 注射器，注射针采用 9（或12 ）号，去针头，磨光，弯曲成新月形。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）进行中毒症状观察，记录 48h 内动物死亡数。

二、易燃性的试验方法 鉴别易燃性是测定闪点，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对人体或环境的危害。 仪器采用闭口闪点测定仪。温度计采用 1号温度计（-30—+170℃）或 2号温度计（ 100—300℃）。防护屏采用镀锌铁皮制成，高度 550—650mm ，宽度以适用为度，屏身内壁漆成黑色。 测定步骤为：按标准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，该值即为测定结果。

三、腐蚀性的试验方法 腐蚀性指通过接触能损伤生物细胞组织、或腐蚀物体而引起危害。测定方法一种是测定 pH值，另一种是指在 55.7℃以下对钢制品的腐蚀率。

4 、 3 有害特性的监测方法四、反应性试验（常温、常压下不稳定；剧烈爆炸，条件变化时间放出毒气等） 1、摩擦感度（能感度） -- 摆式摩擦感度仪； 2、撞击感度 -- 立式落锤仪； 3、差热分析（热不稳定） -- 差热分析仪； 4、爆炸点测定（热→爆炸的温度） -- 爆发点测定仪 5、火焰感度（火焰不稳定性）；

摩擦感度仪 立式落锤仪 差热分析仪

4、 3 有害特性的监测方法五、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，使体系温度升高可用温升实验测定；②与水反应释放出有害气体，如乙炔、硫化氢、砷化氢、氰化氢等。

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

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 µm 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。

浸出试验采用规定办法浸出水溶液，然后对浸出液进行分析。我国规定的分析项目有：汞、镉、砷、铬、铅、铜、锌、镍、锑、铍、氟化物、氰化物、硫化物、硝基苯类化合物。

4 、 4 生活垃圾和卫生保健机构废弃物的监测 一、城市垃圾及分类 生活垃圾：是指城市居民在日常生活中抛弃的固体垃圾，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。除医院垃圾和建筑垃圾应单独处理外，其余的通常由环卫部门集中处理，一般统称为生活垃圾。 生活垃圾是一种由多种物质组成的异质混合体，主要由废品类、厨房类和灰土类三类物质构成。 目前，对生活垃圾的处理方法主要有三种：焚烧、卫生填埋和堆肥。各种方法的测定项目和重点各不相同。 1.焚烧方法的监测重点是垃圾热值； 2. 卫生填埋的监测重点是渗沥水和苍蝇密度； 3. 堆肥方法的监测重点是生物降解度和堆肥腐熟程度。

二、生活垃圾特性分析1、垃圾采样和样品处理 从不同的垃圾产生地、储存场或堆放场采集有整体代表性的试样，是垃圾特性分析的第一步，也是保证数据准确的重要前提。为此，应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、表现特性等。在记录卡传递过程中，必须有专人签署便于查核。2.采样量 采样量通常依据被分析的量、最大粒度和体积来确定各类垃圾试样的最低量。 试样根据情况进行粉碎、干燥再储存。水分含量、 pH值、垃圾的重量、体积、容量等应按要求测定、记录。

3、粒度的测定（筛分法） 按筛目排列，依次连续摇动 l5min，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 ｏ C的温度下烘干24h，然后再在干燥器中冷却后筛分。4、淀粉的测定 鉴定堆肥的腐熟度 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，当堆肥降解尚未结束时，淀粉碘化络合物呈蓝色，当降解结束即呈黄色。 深蓝→浅蓝→灰→绿→黄

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 mL[c1/6(K2Cr2O7)＝ 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

6．热值的测定 高热值与低热值换算：

式中： Hn—— 低热值， kJ／ kg ； Ho——高热值， kJ／ kg ； 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，％。

WWWIHHL

on 85.5100

100

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=(3000ρC+C 卡） ΔT－ 2.9L式中： Qv—— 燃烧热， (J／ g) ； 　 ρ—— 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 2.9J／ cm) ； 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。

测量热效应的仪器：量热计 (卡计 )。下图为氧弹卡计。

氧弹外形示意图

四、渗沥水分析1 、定义：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。2 、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。3 、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。

三、渗沥水分析4 、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。 此外，根据我国实际情况，由建设部标准定额研究所提出的“渗沥水理化分析和细菌学检验方法”中包括了以下项目：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、 COD 、BOD 、钾、钠、细菌总数、总大肠菌群等。

五、渗沥实验1．固体废物堆场渗沥水采样点的选择 正规设计的垃圾填埋场 一般废弃物堆场

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

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。①垃圾（或废物）堆场中有害物浓度； ②最初淋浸液中有害物浓度； ③流离垃圾堆场前有害物浓度；④流离垃圾堆场后有害物浓度； ⑤流离非含水层前有害物浓度；⑥含水层中采样点有害物浓度。

2．渗沥试验(1)工业固体废物渗沥模型：

固体废物渗沥模型实验装置示意图

(2)生活垃圾渗沥柱：

生活垃圾渗沥柱示意图

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)速灭灵 ( 或其他有效灭虫剂 ) ；(2)酒精 (75％ ) 。

(1) 诱饵的配制： 诱饵根据监测要求采用一般蝇类诱饵和专为捕捉家蝇的诱饵两种。蝇类诱饵用饭店、食堂的食物残渣 (内含鱼腥、动物残羹 )加适量糖料 ( 糟糠、食糖等 ) 配制。家蝇诱饵用稀饭加适量的糖类 ( 糟糖、食糖等 ) 配制。(2) 蝇样的收集： 根据蝇类具有向光性，阴天和黑夜不甚活动的特点，在晴好天气，采用日出放笼，日落收笼的方法收集蝇样。 (3) 蝇样的分类：

4．操作步骤

5.数据处理与记录 (1)要记录蝇类测定日的天气、气温、风力等情况。(2) 把蝇类统计数据填入蝇类密度调查表，并分别计算出总蝇类和家蝇的平均值和最大值。(3) 蝇类密度调查表制法见书上表 4-9。6.注意事项 测定时必须注意卫生，以免造成污染人体和环境 工作结束后，要充分洗涤，做好个人卫生。

1．废弃物排放源及分类(1) 普通废弃物； (2)病理性废弃物； (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。

七、卫生保健机构废弃物的定义、分类和处理

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。

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。

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。

1.急性毒性试验2.亚急性毒性试验3.慢性毒性试验 一般用半致死剂量的 1/5~1/20 ，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，观察在短期内（一般 24 小时到 2周以内）中毒反应。

（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

 

无害量 中毒量 致死量

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

表 4-11  某化合物小鼠一次灌胃死亡情况

表 4-12 急性毒性分级表

剂量 /(mg·kg-1) 5 15 25 35 45 55 65

动物数 10 10 10 10 10 10 10

存活数 10 9 8 6 3 1 0

死亡数 0 1 2 4 7 9 10

死亡率 / ％ 0 10 20 40 70 90 100

等级 名称 小鼠一次口服的半数致死量 /(mg·kg-1)小鼠一次吸入 2小时的半数致死量 /(mL·m-3)

家兔一次皮肤涂毒的半数致死量 /(mg·kg-1)

1 剧毒 <10 <50 <10

2 高毒 11～ 100 51～ 500 10～ 50

3 中等毒性 101～ 1000 501～ 5000 51～ 500

4 低毒 1001～ 10000 5001～ 50000 501～ 5000

5 微毒 >10000 >50000 >5000

（一）吸入染毒法的种类 1.动态染毒法 2. 静态染毒法

二、吸入毒性试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。

（二）吸入染毒法的注意事项 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 7～ 14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。

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

固体废物标识图

作业列举判断固体废物有害特性的指标有哪些？