淮安市某垃圾填埋場(chǎng)重金屬污染現(xiàn)狀調(diào)查

吳紅雨，黃紅，吳敬波

(淮安市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，江蘇 淮安 223001)

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大和人民生活水平的提高，城市生活垃圾產(chǎn)量與日俱增。生活垃圾填埋技術(shù)作為生活垃圾最終的處理方式，目前是我國(guó)大多數(shù)城市解決生活垃圾出路的主要方式。然而，由于我國(guó)垃圾分類工作不夠完善，大量電子垃圾進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)，造成垃圾中重金屬含量增加［1］，對(duì)堆放地及周邊土壤造成污染。現(xiàn)對(duì)淮安市某垃圾填埋場(chǎng)填埋庫區(qū)及周邊土壤中重金屬的分布特征及污染進(jìn)行調(diào)查，運(yùn)用單因子污染指數(shù)、綜合污染指數(shù)與潛在生態(tài)危害綜合指數(shù)對(duì)土壤重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)，為了解淮安市垃圾填埋場(chǎng)重金屬污染現(xiàn)狀并對(duì)垃圾處理方式的安全性提供有效的信息。

1 研究方法

1.1 樣品采集

某垃圾填埋場(chǎng)占地面積為17.2 hm2，設(shè)計(jì)庫容726萬m3，設(shè)計(jì)使用年限15 a。主要承擔(dān)淮安市區(qū)的生活垃圾衛(wèi)生填埋，日均接納垃圾1 100 t。在填埋場(chǎng)周邊及填埋庫區(qū)設(shè)13個(gè)采樣點(diǎn)，共采集表層(0～20 cm)土壤樣品26個(gè)。

1.2 樣品分析

將自然風(fēng)干的土壤用木棍碾磨，運(yùn)用四分法棄取，過l00目的篩子，裝袋以備用。用火焰原子吸收光譜儀測(cè)定 Cu、Pb、Zn、Cd、Cr的含量，原子熒光光譜儀測(cè)定Hg、As的含量。

1.3 分析過程的質(zhì)量控制

1.3.1準(zhǔn)確度控制

采用GSS－3、GSS－4、GSS－10、GSS－16標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行加標(biāo)回收，Cr、Pb、As、Hg、Cd、Cu、Zn 的回收率分別達(dá) 98.8% ～104%、91.0% ～108%、90.1% ～106%、90.6% ～109%、91.1% ～109%、103% ～109%、90.2% ～108%。

1.3.2 精密度控制

每批樣品做不少于10%的平行樣，結(jié)果顯示各種物質(zhì)的平行樣相對(duì)偏差均為10%～18%。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤中重金屬質(zhì)量比及分布特征

垃圾填埋場(chǎng)周邊及填埋庫區(qū)表層土壤中重金屬質(zhì)量比統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 表層土壤中重金屬質(zhì)量比統(tǒng)計(jì)①mg/kg

2.2 重金屬污染現(xiàn)狀分析

利用單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)對(duì)垃圾填埋場(chǎng)土壤重金屬污染進(jìn)行分析［2］，結(jié)果見表2。

(1)單項(xiàng)污染指數(shù)。

式中：Ci——i污染物測(cè)定值，mg/kg;

Lij——i污染物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，mg/kg。Pi≤1，表示未污染，Pi＞1，表示污染。

(2)綜合污染指數(shù)。

分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：Pij≤0.7，安全;0.7 ＜Pij≤1，警戒級(jí);1＜Pij≤2，輕污染;2 ＜Pij≤3，中污染;Pij＞3，重污染。

表2 土壤中重金屬單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)

由表2可見，垃圾填埋場(chǎng)周邊及填埋庫區(qū)土壤中 Cr、Pb、As、Hg、Cd、Cu、Zn 重金屬元素的單因子污染指數(shù)均＜1，土壤未受到重金屬污染，土壤環(huán)境優(yōu)良;綜合污染指數(shù)最大值、最小值及平均值均＜0.7，評(píng)價(jià)區(qū)域土壤屬于清潔安全等級(jí)。

2.3 土壤重金屬污染物潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

采用Hakason生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法即潛在生態(tài)危害指數(shù)法對(duì)淮安市某垃圾填埋場(chǎng)土壤重金屬污染物的污染程度和潛在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)［3－4］。

2.3.1 Hakason生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法的數(shù)學(xué)模型

(1)土壤重金屬污染物污染程度。

單個(gè)重金屬污染系數(shù)Cif計(jì)算公式為：

式中：ωi——土壤中該重金屬污染物的實(shí)測(cè)質(zhì)量比，mg/kg;

Hakason根據(jù)大量數(shù)據(jù)分析，提出 Cd、Cu、Pb、Cr、Zn、Hg和As的沉積物中污染物質(zhì)量比及單因子重金屬污染物的毒性響應(yīng)參數(shù)見表3、表4［5］。

表3 沉積物中重金屬污染物質(zhì)量比 mg/kg

表4 單因子重金屬污染物的毒性響應(yīng)參數(shù)()

表4 單因子重金屬污染物的毒性響應(yīng)參數(shù)()

金屬Cd Cu Pb Cr Zn Hg As毒性系數(shù)30 5 5 2 1 40 10

多種金屬污染系數(shù)之和CT的計(jì)算公式為：(2)土壤金屬污染物的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度單個(gè)重金屬潛在生態(tài)危害系數(shù)計(jì)算公式為：

多種重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù) RI計(jì)算公式為：

Hakason提供、、和RI值表示的污染程度及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度數(shù)值范圍見表5［5］，各采樣點(diǎn)和CT見表6和RI值見表7。

表5 、CT和RI值對(duì)應(yīng)的污染程度及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度

表5 、CT和RI值對(duì)應(yīng)的污染程度及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度

單個(gè)重金屬污染物污染系數(shù)Cif范圍 Cif＜1 1≤Cif＜3 3≤Cif＜6 Cif≥6單個(gè)重金屬污染物污染程度 低度 中度 重度 嚴(yán)重多種金屬污染物污染系數(shù)CT范圍 CT＜8 8≤CT＜16 16≤CT＜32 CT≥32多種金屬總體污染程度 低度 中度 重度 嚴(yán)重單個(gè)重金屬污染物潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)Eir范圍 Eir＜40 40≤Ei r＜80 80≤Eir＜160 160≤Eir＜320 Eir＞320單個(gè)重金屬污染物生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度 低 中 較重 重 嚴(yán)重多種金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)RI范圍 RI＜150 150≤RI＜300 300≤RI＜600 RI＞600多種金屬總的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度 低度 中度 重度 嚴(yán)重

表6 各采樣點(diǎn)和CT值

表6 各采樣點(diǎn)和CT值

采樣點(diǎn)C低度2# 0.20 0.33 0.27 0.81 0.40 0.24 1.15 3.40 低度3# 0.21 0.33 0.29 0.76 0.40 0.28 1.03 3.30 低度4# 0.19 0.36 0.27 0.89 0.43 0.20 1.09 3.43 低度5# 0.23 0.38 0.33 0.91 0.41 0.16 1.00 3.42 低度6# 0.17 0.38 0.25 0.95 0.38 0.24 0.93 3.26 低度7# 0.18 0.35 0.26 0.91 0.41 0.20 1.15 3.50 低度8# 0.18 0.37 0.29 0.85 0.40 0.20 1.09 3.38 低度9# 0.16 0.36 0.26 0.82 0.40 0.24 0.96 3.20 低度10# 0.20 0.41 0.35 0.93 0.42 0.36 0.95 3.62 低度11# 0.20 0.38 0.27 0.82 0.44 0.16 1.01 3.28 低度12# 0.20 0.42 0.30 0.84 0.44 0.24 1.00 3.44 低度13# 0.18 0.36 0.30 0.80 0.45 0.16 1.10 3.35總體污染程度1# 0.22 0.38 0.30 0.83 0.41 0.24 1.02 3.40 if Cd Cu Pb Cr Zn Hg As CT低度

2.3.2 土壤重金屬的污染程度

從單因子污染物污染參數(shù)值Cif看，As在1#～5#、7#～8#、11# ～13#采樣點(diǎn)單因子污染物污染程度為中度污染，在6#、9#、10#采樣點(diǎn)為低度污染。Cu，Zn，Pb，Cd、Cr、Hg 重金屬在各采樣點(diǎn)單因子污染物污染程度都為低度污染。各重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)由大到小依次為：As＞Cr＞Zn＞Cu＞Pb＞Hg＞Cd。從多因子污染物污染程度CT看，各采樣點(diǎn)總體污染程度為低度污染。

2.3.3 土壤重金屬污染物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性

由表7可見，分析土壤中重金屬總的潛在風(fēng)險(xiǎn)程度RI值顯示各采樣點(diǎn)均為低度污染;單因子污染物潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)Ei r表明各重金屬在各采樣點(diǎn)均為低度污染，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)均處于安全等級(jí)。

表7 各采樣點(diǎn)潛在風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)和潛在風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)RI值

表7 各采樣點(diǎn)潛在風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)和潛在風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)RI值

采樣點(diǎn)Eir低度2# 5.97 1.65 1.36 1.61 0.40 9.60 11.5 3.40 低度 32.09 低度3# 6.30 1.67 1.44 1.51 0.40 11.2 10.3 3.30 低度 32.82 低度4# 5.82 1.80 1.36 1.77 0.43 8.00 10.9 3.43 低度 30.08 低度5# 6.99 1.90 1.65 1.82 0.41 6.40 10.0 3.42 低度 29.17 低度6# 5.01 1.88 1.24 1.90 0.38 8.00 9.27 3.26 低度 27.68 低度7# 5.34 1.76 1.28 1.83 0.41 9.60 11.5 3.50 低度 31.72 低度8# 5.31 1.85 1.46 1.70 0.40 8.00 10.9 3.38 低度 29.62 低度9# 4.89 1.82 1.28 1.65 0.40 9.60 9.60 3.20 低度 29.24 低度10# 5.91 2.03 1.76 1.86 0.42 14.4 9.53 3.62 低度 35.91 低度11# 6.09 1.88 1.36 1.64 0.44 6.40 10.1 3.28 低度 27.91 低度12# 5.88 2.08 1.51 1.68 0.44 9.60 10.0 3.44 低度 31.19 低度13# 5.37 1.81 1.50 1.59 0.45 6.40 11.0 3.35 低度 28.12 低度均值 5.82 1.85 1.44 1.71 0.41 9.0 10.4風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)百分比風(fēng)險(xiǎn)程度1# 6.72 1.88 1.52 1.65 0.41 9.60 10.2 3.40 低度 31.98 Cd Cu Pb Cr Zn Hg As CT 總體污染程度 RI 總的潛在20.70 6.58 5.12 6.08 1.46 32.00 37.00 100

3 結(jié)論

(1)淮安市某垃圾填埋場(chǎng)研究區(qū)域土壤環(huán)境良好，Cu，Zn，Pb，Cd、Cr、Hg、As重金屬質(zhì)量比最大值及平均值均未超過《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618－95)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。從變異系數(shù)來看，各重金屬含量的離散程度Hg金屬最大，具有較強(qiáng)變異性。變異系數(shù)大小排序?yàn)椋篐g＞Pb＞Cu＞Cd＞As＞Cr＞Zn。從單項(xiàng)污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)看，評(píng)價(jià)區(qū)域土壤屬于清潔安全等級(jí)。

(2)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表明，填埋場(chǎng)研究區(qū)域土壤重金屬總體潛在風(fēng)險(xiǎn)程度低，對(duì)環(huán)境危害不大，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)均處于安全等級(jí)。重金屬污染物潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)順序?yàn)椋篈s＞Hg＞Cd＞Cu＞Cr＞Pb＞Zn。其中As對(duì)環(huán)境的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)最大，潛在生態(tài)貢獻(xiàn)比達(dá)到37%，存在較高的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

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