寧東能源化工基地土壤中汞污染現(xiàn)狀與分布特征

李 聰， 王文華， 韓秀云， 李紅俊*， 溫雪山， 金 晨， 段春玲， 孔祥明， 黃 彬， 李擁軍， 郭玉生　(.寧夏寧東能源化工基地環(huán)境監(jiān)測站，寧夏銀川 75400；.寧夏寶塔化工中心實驗室(有限公司)，寧夏銀川 75400)

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寧東能源化工基地土壤中汞污染現(xiàn)狀與分布特征

李 聰1， 王文華2， 韓秀云1， 李紅俊2*， 溫雪山1， 金 晨1， 段春玲2， 孔祥明2， 黃 彬1， 李擁軍2， 郭玉生2(1.寧夏寧東能源化工基地環(huán)境監(jiān)測站，寧夏銀川 751400；2.寧夏寶塔化工中心實驗室(有限公司)，寧夏銀川 751400)

摘要分析了寧東能源化工基地土壤中總汞含量及空間分布狀況。采用地累積指數(shù)法，評價了土壤中總汞的污染程度。結(jié)果表明：8個采樣區(qū)域及72個采樣點部分地區(qū)存在不同程度的汞污染，其中輕度污染和偏中度污染水平分別占45.83%和13.89%，未受污染點占40.28%。各個工業(yè)園區(qū)均有不同程度的污染，而園區(qū)中部污染最嚴重。

關(guān)鍵詞寧東；土壤；總汞；地累積指數(shù)

Status and Distribution of Mercury Pollution in Soil of Energy and Chemical Industry Base of Ningdong

LI Cong1, WANG Wen-hua2, HAN Xiu-yun1, LI Hong-jun2*et al (1.Environmental Monitoring Station of Ningdong Energy Chemical Base of Ningxia, Yinchuan, Ningxia 751400; 2.Chemical Laboratory Center of Ningxia Baota, Yinchuan, Ningxia 751400)

Abstract This paper analyzes the content and space distribution of total mercury in soil of Energy and Chemical Industry Base of Ningdong, using the geoaccumulation index method to evaluate the pollution degree of total mercury in the soil.The results show that there are different levels of mercury pollution at 8 sampling areas and 72 sampling points, the light pollution and moderate pollution level accounted for 45.83% and 13.89% respectively, no pollution points accounted for 40.28%.Every industrial park has different degrees of pollution, the central area of the park is the most serious pollution.

Key wordsNingdong; Soil; Total mercury; Geoaccumulation index

汞是一種具有全球遷移性的環(huán)境污染物，其污染具有地域性、累積性、隱蔽性、滯后性、治理難、周期長等特點[1]。人類對汞毒性的認識已長達幾個世紀。土壤中汞的來源主要有土壤母質(zhì)、大氣干濕沉降、人為活動直接排放[2]。土壤中汞濃度和大氣汞濃度的相關(guān)系數(shù)達0.741[3]。其次，土壤作為廢物(如含汞廢棄物、生活垃圾、工礦業(yè)廢渣、污泥、污水等)排放、處置處理場所，大量有機和無機含汞污染物隨廢物進入土壤。這也是造成土壤環(huán)境汞污染的重要途徑和來源[4]。汞化合物進入土壤環(huán)境，會使微生物生命活動受到影響，土壤中酶活性降低，理化性質(zhì)改變，肥力變差。土壤中汞及汞化合物的生物降解較差，可在硫酸鹽還原菌作用下轉(zhuǎn)化為甲基汞(Me2Hg)，其毒性更大。它可通過生物鏈造成汞的生物富集，最終威脅人類的健康[5]。

目前，一致認為化石燃料燃燒是汞排放的主要污染源，尤其是煤炭的燃燒。與工業(yè)化國家相比，近年來汞的排放在許多發(fā)展中國家和新工業(yè)化國家有較大的增長。寧夏寧東能源化工基地是中國十三大煤炭能源化工基地之一。燃煤行業(yè)占區(qū)內(nèi)能源生產(chǎn)總量的 75%。煤炭高汞低鹵，技術(shù)裝備水平參差不齊。隨著國家對人類生存環(huán)境的逐步重視，汞污染問題引起全國上下的廣泛關(guān)注。2014年我國環(huán)保部門將汞的檢測列入強制檢測范圍。寧東作為煤炭生產(chǎn)和消耗較大地區(qū)，目前對汞的監(jiān)控和分布調(diào)查卻仍然一片空白。如何加強寧東地區(qū)汞污染防治工作，積極參加乃至引導(dǎo)全國汞污染的防治進程，實現(xiàn)環(huán)境利益最大化，將是一個新課題。

以寧夏寧東能源化工基地土壤為研究對象，通過監(jiān)測布點首次確定了寧東基地土壤汞污染場地范圍和污染程度，提出有效處置汞污染土壤的策略和建議，以期消除其對周邊地區(qū)水質(zhì)的影響及對居民健康的威脅，為現(xiàn)有企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造優(yōu)良條件，改善寧東地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展環(huán)境條件。

1材料與方法

1.1采樣區(qū)域采樣地點位于寧夏寧東能源化工基地。根據(jù)基地現(xiàn)有的不同功能用土壤的分布情況，從地形、植被、主導(dǎo)風(fēng)向、樣點空間分布和交通條件、土壤類型、樣品的代表性以及工業(yè)結(jié)構(gòu)情況、企業(yè)分布和污染物排放等入手，在全基地范圍內(nèi)布設(shè)8個采樣區(qū)域，對其中心點和周邊地區(qū)開展土壤汞污染情況調(diào)查，主要是重污染企業(yè)及周邊、工業(yè)企業(yè)遺留或遺棄場地、工業(yè)園區(qū)及周邊、固體廢物集中處理處置場地及周邊、采礦區(qū)及周邊地區(qū)、種植養(yǎng)殖和特色農(nóng)產(chǎn)品基地及周邊、已知或懷疑污染區(qū)域、社會關(guān)注的環(huán)境熱點地區(qū)、大型交通干線兩側(cè)等。每個采樣區(qū)域設(shè)9個采樣點(圖1)。采集土壤樣品共計72個。

1.2樣品采集及處理采樣布點區(qū)域有不同功能用的土壤(農(nóng)田土、果園土、荒土地等)。在不同功能區(qū)土壤，分別采集樣品且做記錄，無則不做要求。在采樣點周圍，應(yīng)避免煙塵、工業(yè)粉塵、汽車、建筑工地等人為污染源的干擾。取樣方法為梅花形布點法。取樣范圍為1 m左右的正方形。采樣前，先用干凈的鐵鏟挖開地表土20 cm以下，在剖面深度0～20、20～40 cm處采樣，用木鏟收集土樣，裝到聚四氟乙烯塑料袋中，取1 kg土樣混勻后進行預(yù)處理。在每個采樣點采集的樣品應(yīng)均勻，處理方法為風(fēng)干、研磨、篩分，采用四分法取出部分過篩土樣，反復(fù)研磨至通過100目篩。

1.3樣品測定及質(zhì)量控制總汞測定采用GB/T 22105.1-2008《土壤質(zhì)量 總汞、總砷、總鉛的測定 原子熒光法 第1部分：土壤中總汞的測定》，主要的分析儀器為氫化物發(fā)生原子熒光分析儀(北京普析通用)，檢出限為1 ng/g。儀器參數(shù)為：負高壓280 V，燈電流35 mA，觀測高度8 mm,讀數(shù)方式峰面積,延遲時間1 s,測量重復(fù)次數(shù)2，加熱溫度180 ℃，載氣流量300 ml/min，屏蔽氣流量900 ml/min，測量方法為外標(biāo)法,讀數(shù)時間10 s。所有測試試驗質(zhì)量以平行樣、空白試驗和標(biāo)準物質(zhì)測定等統(tǒng)計結(jié)果控制。

2結(jié)果與分析

從表1可以看出，寧東能源化工基地土壤中總汞含量的變化幅度較大，分布不均勻，較背景值整體呈明顯的升高趨勢，說明土壤受到汞污染。

表1　各采樣區(qū)域土壤中總汞含量及特征值統(tǒng)計

該研究采用地累積指數(shù)法對寧東能源化工基地土壤中汞進行評價。地累積指數(shù)法是由德國學(xué)者Muller在評價沉積物中重金屬污染等級時提出的，目前被廣泛應(yīng)用于土壤重金屬的污染評價，通常將重金屬污染程度分為7級，即≤0時無污染，0～1時輕度污染，1～2時偏中度污染，2～3時中度污染，3～4時偏重污染，4～5時重污染，>5時嚴重污染。該方法以元素的地球化學(xué)背景值為參考，可以科學(xué)地闡述重金屬的污染程度。

Igeo= log2[C/(k×B)]

式中，C為土壤中汞的含量；B為汞背景值，采用寧夏普通灰鈣土背景值0.019 mg/kg[6]；k為考慮當(dāng)?shù)乇尘爸档淖儎佣〉南禂?shù)，一般為 1.5。

由圖2可知，8個采樣區(qū)域及72個采樣點土壤樣品中總汞污染程度有一定的差異，總體存在不同程度的汞污染；各工業(yè)園區(qū)72個點位中輕度污染和偏中度污染水平分別占45.83%和13.89%，未受污染點占40.28%。煤化工園區(qū)B區(qū)位于四大電廠中部，是基地工業(yè)最集中區(qū)域，因此汞污染最嚴重，土壤總汞的地累積指數(shù)達1.5以上，屬偏中度污染；煤化工園區(qū)汞污染程度要遠高于臨河綜合項目區(qū)和靈州綜合項目區(qū)；周圍有電廠的區(qū)域總汞污染程度也高于其他工業(yè)廠區(qū)域。非工業(yè)區(qū)土壤基本沒受到污染，僅靠近工業(yè)區(qū)的方位有輕度污染；工業(yè)區(qū)毗鄰區(qū)域?qū)帠|鎮(zhèn)，位于靈州電廠和馬蓮臺電廠之間，周邊土壤中汞均受到中度污染，原因可能是通過大氣和水體遷移等對周圍區(qū)域造成二次污染[7]。

從圖3、圖4可以看出，汞有一個濃度較高的聚集地，汞分布呈散狀分布。這個高濃度區(qū)是工業(yè)區(qū)最集中的區(qū)域，尤其是周圍燃煤電廠林立，各個工業(yè)園區(qū)均有不同程度的污染，園區(qū)中部污染最為嚴重，園區(qū)交接地帶污染較未交接地帶污染嚴重。汞的污染情況為煤化工B區(qū)>寧東鎮(zhèn)>煤化工C區(qū)>臨河A區(qū)>煤化工A區(qū)>靈州項目B區(qū)>靈州項目A區(qū)>臨河B區(qū)。

3結(jié)語

由重點污染區(qū)域整體監(jiān)測情況可知，寧東能源化工基地土壤中汞污染整體情況較好，大部分為輕度污染以下。但是，

與背景值數(shù)據(jù)相比，寧東能源化工基地土壤中汞含量已明顯呈現(xiàn)上升趨勢，因此采取一定措施進行防患于未然是有相當(dāng)必要的。雖然目前我國與汞相關(guān)的環(huán)境標(biāo)準很多，但法律法規(guī)尚不系統(tǒng)、不健全、不完善。鑒于此，寧東能源化工基地需加強技術(shù)研發(fā)、引進與推廣，將汞污染防治列入環(huán)境保護規(guī)劃、中長期科技發(fā)展規(guī)劃等重大環(huán)境與發(fā)展規(guī)劃，推動有關(guān)汞污染防治技術(shù)的研發(fā)、引進、應(yīng)用和推廣，加強汞的監(jiān)控。建立汞污染治理動態(tài)信息平臺，針對主要污染源采取強制性

的汞排放監(jiān)測，建立汞環(huán)境風(fēng)險控制和預(yù)警體系[8-9]。加強高新技術(shù)在能源供應(yīng)和消費領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，提高能源利用效率，進一步減少汞的排放量。開展汞污染治理宣傳教育，制定汞污染防治專項宣傳計劃，增強全面安全防范意識，加強信息公開和披露等手段[10]。

研究中，采用地累積指數(shù)法研究了寧東能源化工基地土壤中總汞的分布，發(fā)現(xiàn)基地的土壤存在不同程度的汞污染；局部地區(qū)受到嚴重污染，基地周圍污染程度普遍偏高，表明汞可能通過大氣和水體遷移等對周圍區(qū)域造成二次污染，導(dǎo)致污染面積擴大[11-12]。由于引用數(shù)據(jù)的局限，該研究中汞的分布及評價結(jié)果尚存在不足，還需進一步的深入監(jiān)測和研究。

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收稿日期2015-10-28

作者簡介李聰(1978- )，男，寧夏銀川人，工程師，從事環(huán)境監(jiān)測與分析方面的研究。*通訊作者，工程師，碩士，從事色譜、光譜分析與研究。

基金項目寧夏銀川市科技局科技計劃項目(No.2014299)；寧夏回族自治區(qū)科技攻關(guān)計劃項目(No .201219)。

中圖分類號S 158.4

文獻標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2015)33-207-02