某鉻鹽化工廠老渣場(chǎng)土壤污染調(diào)查及評(píng)價(jià)

杜増育，楊可樂，任智慧

(陜西地礦綜合地質(zhì)大隊(duì)，陜西 渭南714000)

某老化工廠位于縣河支流任家溝中部左側(cè)河谷二級(jí)階地，通過焙燒工藝生產(chǎn)鉻鹽產(chǎn)品，生產(chǎn)過程中有大量的鉻渣產(chǎn)生。由于前期落后的生產(chǎn)工藝，鉻渣大多堆放在無防揚(yáng)散、無防流失、無防滲漏措施的露天場(chǎng)地內(nèi)(老渣場(chǎng))，多年堆積體積超過1.25萬m3，面積超過4 000 m2。目前遺留鉻渣已經(jīng)于2011年全部清理，但是由于上部土壤及包氣帶的嚴(yán)重污染，隨著降雨淋濾作用的繼續(xù)，構(gòu)成了土壤主要污染源。六價(jià)鉻影響植物根和葉的發(fā)育，破壞人體神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)等。

1 地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

老渣場(chǎng)處于低山丘陵區(qū)河谷階地地貌區(qū)，地勢(shì)較突出的河間小丘，距離老廠區(qū)約500 m，相對(duì)于河床高差大于40 m，場(chǎng)地高程在440～448 m之間，高于任家溝溝谷底部20～30 m。

老渣場(chǎng)及老廠區(qū)地層出露上部為全新統(tǒng)的人工填土、下部為上更新統(tǒng)的河流沖積的漂礫卵石層混粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土層，下伏基巖為泥盆系青石埡組的變質(zhì)巖。任家溝谷底為全新統(tǒng)沖洪積的卵石、粉質(zhì)粘土，在山坡的緩坡地帶覆蓋全新統(tǒng)坡積土。地層上部主要河床二級(jí)階地沖洪積粘性土、卵石層，上覆更新統(tǒng)坡積碎石土，泥盆系變質(zhì)巖構(gòu)成基底。泥盆系變質(zhì)巖根據(jù)風(fēng)化程度可劃分為強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化及微風(fēng)化帶，其中構(gòu)成主要含水層的為強(qiáng)風(fēng)化帶，弱風(fēng)化過渡至微風(fēng)化帶構(gòu)成隔水層。

地下水賦存于卵礫石孔隙及強(qiáng)風(fēng)化帶裂隙中，由于漂礫卵石含大量的粉土、粉質(zhì)粘土，透水性較下部微風(fēng)化帶裂隙水差，地下水主要接受側(cè)向補(bǔ)給，向河谷排泄，局部以下降泉的形式排泄，徑流類型為匯流型，水位相對(duì)平緩，以水平交替為主，水位埋深在11～14 m。

根據(jù)該地區(qū)抽(提)水試驗(yàn)的資料參數(shù)進(jìn)行涌水量計(jì)算，并換算成統(tǒng)一口徑，鉆孔及民井分別為0.41 m3/d和11.1 m3/d，技改區(qū)第四系松散孔隙水與風(fēng)化裂隙孔隙水潛水含水層富水性結(jié)皆屬于弱富水性，基巖構(gòu)造裂隙水含水層屬于極弱富水性，詳見表1。

2 土壤污染現(xiàn)狀及污染評(píng)價(jià)

2.1 土壤污染現(xiàn)狀

土壤污染途徑分為兩種方式，其一為(機(jī)械污染)廢渣直接與土壤混合污染(老渣場(chǎng)及道路)，其二為(化學(xué)遷移)老渣場(chǎng)及老廠區(qū)經(jīng)地下水?dāng)y帶污染物間接污染(縣河河谷谷坡及任家溝溝坡)。分別在鉆孔及地表采取了土壤樣品，對(duì)土壤污染在垂向和平面分布情況。

本次調(diào)查在老渣場(chǎng)及老廠區(qū)鉆孔不同深度采取了原狀土樣，進(jìn)行了毒性浸出試驗(yàn)，浸出六價(jià)鉻在平面上的分布見圖1，在深度上的變化曲線見圖2。在老廠區(qū)、老渣場(chǎng)周圍地表淺層采取了土樣12組，每組樣品在0.2～0.6 m的深度范圍采取了平行樣，對(duì)六價(jià)鉻進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果見表1。

圖1 根據(jù)土壤單項(xiàng)六價(jià)鉻含量繪制的老渣場(chǎng)區(qū)土壤污染圖

圖2 老渣場(chǎng)區(qū)鉆孔深度上的鉻鹽浸出曲線圖

表1 老渣場(chǎng)區(qū)及老廠區(qū)地表采樣點(diǎn)浸出毒性(六價(jià)鉻)

從圖2可以看出:鉆孔中土樣六價(jià)鉻含量從地表到下具有由小到大，在逐步減小的趨勢(shì)，六價(jià)鉻含量最大達(dá)6 541.74 mg/kg(老渣場(chǎng)ZK6);從表1可以看出，六價(jià)鉻的污染主要位于老渣場(chǎng)區(qū)，浸出鉻含量在0～16 014.89 mg/kg，在老廠區(qū)周圍較低，老廠區(qū)及老渣場(chǎng)區(qū)經(jīng)地下水淋濾入滲在縣河及任家溝谷坡滲出的土壤六價(jià)鉻含量增大(YP11地表六價(jià)含量鉻16 014.89 mg/kg、YP3地表六價(jià)鉻含量2 617.35 mg/kg)。

2.2 土壤污染評(píng)價(jià)

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《土壤污染環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(15618—1995)之土壤環(huán)境質(zhì)量分類和標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)，老渣場(chǎng)屬于Ⅱ類一般農(nóng)田土壤，土壤環(huán)境質(zhì)量執(zhí)行二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其土壤單項(xiàng)污染物六價(jià)鉻含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了標(biāo)準(zhǔn)值的400 mg/kg的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。老渣場(chǎng)區(qū)采取土壤PH值皆＞7.5，旱地鉻含量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)≤250 mg/kg;依據(jù)國家行標(biāo)準(zhǔn)《土壤環(huán)境檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T166-2004)，以單因子表示土壤污染程度或土壤環(huán)境質(zhì)量的等級(jí)為單項(xiàng)污染指數(shù)(Pi)。數(shù)學(xué)表達(dá)式是土壤污染的實(shí)測(cè)值(Ci)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(Si)之比。

計(jì)算得超標(biāo)指數(shù)(Pi)見下表2。

表2 老渣場(chǎng)區(qū)二類土壤二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)土壤單項(xiàng)污染總指數(shù)

根據(jù)污染指數(shù)將土壤污染級(jí)別分五級(jí)，根據(jù)Pi值的大小分別為:0＜Pi＜=1時(shí)為無污染;1＜Pi＜=2為輕微污染;2＜Pi＜=3為輕度污染;3＜Pi＜=5為中度污染;Pi＞5為重度污染。

從上表可以看出，在老渣場(chǎng)區(qū)、道路及臨縣河斜坡坡腳，土壤單項(xiàng)鉻污染指數(shù)Pi在3.3～64.05之間，污染級(jí)別在中—重度污染之間。老廠區(qū)周圍污染界別在輕微—輕度污染。

3 土壤污染治理措施

老渣場(chǎng)遺留鉻污染土壤的修復(fù)，初步實(shí)施方案為:在老渣場(chǎng)網(wǎng)格狀布井，分別為常壓井及加壓井及收集井，收集井上部分為過濾器，下部穩(wěn)定基巖部分為儲(chǔ)水段，積水達(dá)到上水位時(shí)，自動(dòng)泵工作，將含鉻滲出水泵送到多級(jí)陰離子交換器進(jìn)行處理;處理后的清水經(jīng)進(jìn)一步增壓后送到常壓壓水井，常壓壓水井全部為過濾器，清水不斷滲入土壤，溶解了土壤中的六價(jià)鉻，經(jīng)一段洗滌溶解后變?yōu)楹t水進(jìn)入滲水收集井，循環(huán)往復(fù)，達(dá)到淋洗土壤的目的。

壓水井的布置密度是根據(jù)土壤性質(zhì)、特點(diǎn)決定。對(duì)密度大于1.7的密實(shí)型土壤采取加壓壓水的辦法，壓縮空氣將清水強(qiáng)制壓入土壤中，形成強(qiáng)制洗滌;對(duì)滲水井難抽取和滲出的，采取了真空負(fù)壓抽取;當(dāng)循環(huán)清水不足時(shí)，可以補(bǔ)充外部清水，交換處理后的高濃度含鉻水，輸送到現(xiàn)生產(chǎn)工藝，作為工藝堿性水使用，最終制成產(chǎn)品。

圖3 原位土壤修復(fù)工藝流程圖

在對(duì)土壤的反復(fù)循環(huán)淋洗過程中，每間隔一周期采樣一次，對(duì)滲出水和土壤檢測(cè)，達(dá)標(biāo)后，再循環(huán)2到3周期后，該地塊土壤修復(fù)完畢，再進(jìn)入下一區(qū)域工作。原位土壤修復(fù)工藝流程見圖3。

4 結(jié)語

土壤六價(jià)鉻的污染主要通過機(jī)械及化學(xué)遷移方式污染土壤及地下水，在化工生產(chǎn)過程中人為不合理的堆渣及滲漏造成污染，土壤修復(fù)治理需要花費(fèi)巨大的人力物力。為此，應(yīng)切實(shí)加強(qiáng)污染的預(yù)防，控制污染源頭，做到對(duì)耕地和水源地的土壤有效保護(hù)，加強(qiáng)被污染地塊的風(fēng)險(xiǎn)管控，加強(qiáng)土壤修復(fù)示范，建立完善的監(jiān)測(cè)體系。

［1］周愛國等.地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)中國地質(zhì)大學(xué)出版社.2008年.

［2］余志貴等.土壤重金屬污染修復(fù)方法的述評(píng).2013年.