關(guān)于典型工業(yè)固體廢棄物有毒有害物質(zhì)的環(huán)境效應(yīng)分析

丁昊天

（云中機(jī)新時代有限公司，北京100038）

現(xiàn)階段，我國的生產(chǎn)力不斷提升，產(chǎn)生的工業(yè)固體廢棄物種類以及數(shù)量也隨之增多，對于環(huán)境造成的影響也加重。為了進(jìn)一步提升環(huán)境保護(hù)的效果，對工業(yè)固體廢棄物進(jìn)行有效的管理以及資源化成為相關(guān)人員關(guān)注與研究的重點(diǎn)問題，對其環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行探究也更加重要。

1 風(fēng)化煤有毒有害物質(zhì)的環(huán)境效應(yīng)分析

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

在我國，風(fēng)化煤的儲量十分豐富，其中的含氧量相對較高，但是發(fā)熱量相對較低。在現(xiàn)階段的研究中，很少有對風(fēng)化煤有毒有害物質(zhì)的研究。基于此，本研究旨在揭示風(fēng)化煤中有毒有害物質(zhì)的分布機(jī)制以及遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，為安全利用風(fēng)化煤提供參考依據(jù)[1]。

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)材料的選擇中，使用了經(jīng)過風(fēng)干、去雜、研磨、過2 mm篩后的土樣；風(fēng)化煤樣本選取了兩種，分別為風(fēng)化煤樣本A以及風(fēng)化煤樣本B，兩樣本也經(jīng)過同樣的處理備用。土樣的理化性能、土樣及風(fēng)化煤樣本的重金屬含量如表1和表2。

表1 土樣的理化性能

表2 土樣及風(fēng)化煤樣本的重金屬含量

在對風(fēng)化煤有毒有害物質(zhì)的環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行分析時，筆者使用了土柱試驗(yàn)的方式。在該試驗(yàn)中，使用了雙因素的完全隨區(qū)組設(shè)計(jì)，對于兩種風(fēng)化煤樣本設(shè)置了 6個程度的施用量：100%，90%，80%，60%，30%以及10%，其計(jì)算方式如下：

風(fēng)化煤施用量（風(fēng)化煤百分含量）=風(fēng)化煤用量/（風(fēng)化煤用量+土樣用量）

同時，設(shè)置了對照組C，該組不添加風(fēng)化煤。在本次試驗(yàn)中，一共有13個處理，為了確保結(jié)果的準(zhǔn)確性，筆者對每一個處理重復(fù)了3次[2]。在本次試驗(yàn)中，模擬了相應(yīng)區(qū)域一年的降水量（約600 mL）進(jìn)行蒸餾水淋溶，持續(xù)進(jìn)行30 d的淋溶，每次淋溶20 mL。此時，通過分析林溶液以及土樣中的污染物質(zhì)含量即可[3]。淋溶液與土樣的測定方式見表3。

表3 淋溶液與土樣的測定

1.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

1.2.1 風(fēng)化煤對土樣及淋溶液中重金屬含量的影響分析

經(jīng)過上述的試驗(yàn)，筆者發(fā)現(xiàn)，從總體上來說，風(fēng)化煤的含量越高，土樣中的砷含量就越低，風(fēng)化煤樣本A與風(fēng)化煤樣本B處理的差異不顯著。經(jīng)過進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，由于我國煤中的含砷量普遍接近或低于土壤中的含砷量，所以導(dǎo)致了風(fēng)化煤處理后土樣中的砷濃度降低。

相比于風(fēng)化煤對土樣含砷量的影響，對淋溶液中含砷量的影響更為復(fù)雜。分析結(jié)果顯示，經(jīng)過風(fēng)化煤樣本B處理的土樣淋溶液中的砷濃度小于對照組C中的砷濃度，且結(jié)果顯著。而經(jīng)過風(fēng)化煤樣本A處理的土樣淋溶液中的砷濃度與風(fēng)化煤樣本A的含量有關(guān)：當(dāng)風(fēng)化煤樣本A的含量大于60%時，相應(yīng)淋溶液中的砷濃度隨風(fēng)化煤含量的增加而增加，結(jié)果顯著；當(dāng)風(fēng)化煤樣本A的含量小于60%時，相應(yīng)淋溶液中的砷濃度隨風(fēng)化煤含量的增大而降低，結(jié)果顯著；當(dāng)風(fēng)化煤樣本A的含量為60%時，由于吸附效應(yīng)達(dá)到了飽和狀態(tài)，所以相應(yīng)土樣中的砷更容易被淋溶液淋出。

總體來說，土樣經(jīng)過風(fēng)化煤處理后，土樣中的汞含量隨風(fēng)化煤含量的增加而增加，且顯著高于對照組C。當(dāng)土樣中的風(fēng)化煤含量在90%，80%以及60%時，土樣中的汞含量的差異不顯著。相比較來說，經(jīng)過風(fēng)化煤樣本A處理后土樣中的汞含量大于經(jīng)過風(fēng)化煤樣本B處理土樣中的汞含量，結(jié)果顯著。當(dāng)風(fēng)化煤樣本A的含量低于90%時，淋溶液中的汞濃度隨著風(fēng)化煤含量的增加而增加，結(jié)果顯著；當(dāng)風(fēng)化煤樣本A的含量大于90%時，淋溶液中的汞濃度變化不顯著；當(dāng)風(fēng)化煤樣本B的含量為60%時，淋溶液中的汞濃度呈現(xiàn)出最大值，結(jié)果顯著。

經(jīng)過風(fēng)化煤處理后，土樣中鉻含量在經(jīng)過30%的風(fēng)化煤處理時，不存在顯著影響，除此之外，風(fēng)化煤處理后的土樣中鉻含量會顯著降低。而對于淋溶液中的鉻濃度來說，當(dāng)風(fēng)化煤樣本A的含量增加時，淋溶液中的鉻濃度沒有顯著增加，在風(fēng)化煤樣本A的含量為60%，90%以及100%時，鉻濃度顯著低于對照組C；當(dāng)風(fēng)化煤樣本B的含量為100%時，淋溶液中的鉻濃度與對照組并不存在顯著差異。除此之外，淋溶液中的鉻濃度均顯著低于對照組C。

經(jīng)過風(fēng)化處理后，總體來說，土樣中的鎘濃度均明顯增加。對于風(fēng)化煤樣本A來說，不同含量下土樣中的鎘濃度變化不顯著；而對于風(fēng)化煤樣本B來說，當(dāng)含量為10%時，土樣中的鎘濃度為0.60 mg/kg，為最大值。當(dāng)含量為80%時，土樣中的鎘濃度為0.36 mg/kg，為最小值?；谶@樣的情況，筆者認(rèn)為，需要對風(fēng)化煤中鉻的安全效應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)的關(guān)注。對于淋溶液來說，當(dāng)風(fēng)化煤樣本含量增加時，淋溶液中的鎘濃度會發(fā)生顯著改變。對于風(fēng)化煤樣本A來說，當(dāng)風(fēng)化煤含量小于80%時，淋溶液中的鎘濃度明顯低于對照組。當(dāng)風(fēng)化煤含量為80%與90%時，淋溶液中的鎘濃度與對照組沒有顯著變化。當(dāng)風(fēng)化煤含量為100%時，淋溶液中的鎘濃度顯著高于對照組；對于風(fēng)化煤樣本B來說，當(dāng)風(fēng)化煤含量為60%時，淋溶液中的鎘濃度低于對照組，結(jié)果顯著。當(dāng)風(fēng)化煤含量大于80%時，淋溶液中的鎘濃度高于對照組，結(jié)果顯著，且與風(fēng)化煤含量呈正相關(guān)。

經(jīng)過風(fēng)化煤處理后，土樣中的鉛含量均有所提升，結(jié)果顯著。對于風(fēng)化煤A來說，其含量與土樣中的鉛含量呈正相關(guān)；在風(fēng)化煤含量為80%時，淋溶液中的鉛濃度高于對照組，結(jié)果顯著。對于風(fēng)化煤B來說，當(dāng)風(fēng)化煤的含量在30%時，土樣中的鉛含量出現(xiàn)峰值；相應(yīng)淋溶液中的鉛濃度均高于對照組，結(jié)果顯著。

1.2.2 風(fēng)化煤對土樣匯總多環(huán)芳烴含量的影響分析

結(jié)果顯示，當(dāng)風(fēng)化煤A含量在80%及以上時，土樣中的多環(huán)芳烴總量增加，結(jié)果顯著。其中，苯并（b）熒蒽、苯并（a）蒽、苯并（k）熒蒽等在土樣中的含量隨著風(fēng)化煤含量A的增加而增加，結(jié)果顯著；當(dāng)風(fēng)化煤B含量在60%及以上時，土樣中的多環(huán)芳烴總量增加，結(jié)果顯著。其中，苯并（b）熒蒽、苯并（a）蒽、苯并（k）熒蒽等在土樣中的含量隨著風(fēng)化煤含量B的增加而增加，結(jié)果顯著。

1.3 風(fēng)化煤有毒有害物質(zhì)的環(huán)境安全評價(jià)

表4 風(fēng)化煤處理后土樣中的重金屬污染指數(shù)%

從表4可以看出，風(fēng)化煤對土樣的重金屬影響相對較小，并不存在環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)。

結(jié)合地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，能夠得出風(fēng)化煤對土樣淋溶重金屬水質(zhì)的影響評價(jià)，詳見表5。

表5 風(fēng)化煤處理后土樣淋溶液重金屬水質(zhì)評價(jià)%

從表5可以看出，風(fēng)化煤對淋溶液重金屬影響均在安全范圍內(nèi)，不存在環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)。同樣，對土樣及淋溶液中的多環(huán)芳烴濃度與參考值（《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（修訂草案）工業(yè)用地標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，風(fēng)化煤處理后的多環(huán)芳烴濃度均小于參考值。

2 不銹鋼尾渣的環(huán)境效應(yīng)分析

2.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

土樣的選擇與處理與上述實(shí)驗(yàn)相同。在不銹鋼尾渣的環(huán)境效應(yīng)分析中，選擇的不銹鋼尾渣成分以及土樣的重金屬濃度如表6和表7。

表6 不銹鋼尾渣成分

表7 土樣重金屬濃度mg·kg-1

在本次實(shí)驗(yàn)中，設(shè)定的不銹鋼尾渣含量分別為25%，10%，5%，2%，1%，0.5%，模擬酸雨以及非酸雨兩種降雨模式，其余與上述試驗(yàn)相同。其中，酸雨條件的模擬用連續(xù)20 d、每日淋溶30 mL pH值為4.35的水來實(shí)現(xiàn)；非酸雨條件的模擬使用蒸餾水即可，其他條件不變。

酸雨的配置方法如下：在1 000 mL的模擬酸雨中，加入10 mL甲基液（500 mL蒸餾水+4.05 g Ca（NO3）2·4H2O+0.28 g CaCl2+0.22 g KCl）、加入 10 mL乙基液（500 mL 蒸餾水+0.87 g Na2SO4+3.62 g MgSO4·7H2O+0.70 g（NH4）2SO4+0.07 g NaF），pH 值可以使用混合酸（450 mL蒸餾水+10 mL濃 HNO3+40 mL濃H2SO4）來調(diào)節(jié)[5]。

在不銹鋼尾渣的環(huán)境效應(yīng)分析中，試驗(yàn)方法、土樣與淋溶液中的重金屬測定防范、土樣理化性質(zhì)測定方法均與上述試驗(yàn)相同。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)結(jié)果顯示，在非酸雨的條件下，不銹鋼尾渣對土樣中的六價(jià)鉻含量的影響并不顯著；在酸雨的條件下，不銹鋼尾渣對土樣中的六價(jià)鉻含量影響顯著。其中，當(dāng)不銹鋼尾渣含量為5%時，土樣中的六價(jià)鉻含量增加，結(jié)果顯著；當(dāng)含量在10%以及25%時，土樣中的六價(jià)鉻濃度低于其他處理組，結(jié)果顯著。在兩種條件下，不同土層的六價(jià)鉻濃度差異不顯著，可以說，不銹鋼尾渣對六價(jià)鉻的遷移轉(zhuǎn)化影響不顯著。

在非酸雨以及酸雨模式下，不銹鋼尾渣處理都能夠提升土樣中的鎘濃度，結(jié)果顯著。其中，在非酸雨的條件下，土樣中的鎘濃度與不銹鋼尾渣的含量呈正相關(guān)，結(jié)果顯著；在酸雨條件下，土樣中的鎘濃度總體上受到不銹鋼尾渣的影響而增加?？梢钥闯?，非酸雨模式下的不銹鋼尾渣對土樣中鎘濃度的影響高于酸雨模式下，結(jié)果顯著。在兩種條件下，不同土層的鎘濃度差異不顯著，可以說，不銹鋼尾渣對鎘的遷移轉(zhuǎn)化影響不顯著。

不銹鋼尾渣的含量對土樣中鉛的濃度產(chǎn)生顯著的影響。在非酸雨的條件下，不銹鋼尾渣含量與鉛濃度呈現(xiàn)正相關(guān)，當(dāng)含量達(dá)到25%時，土樣中的鉛濃度最大。在酸雨條件下，不銹鋼尾渣含量對土樣中鉛濃度的影響不顯著。能夠說明，酸雨能夠提升不銹鋼尾渣對土樣中鉛的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)了鉛的遷移轉(zhuǎn)化。

在非酸雨條件下，當(dāng)不銹鋼尾渣含量小于等于10%時，土樣中鋅的濃度差異不顯著；當(dāng)含量達(dá)到25%時，土樣中的鋅濃度降低，結(jié)果顯著。在酸雨條件下，當(dāng)不銹鋼尾渣含量在2%及以上時，土樣中的鋅濃度降低，結(jié)果顯著。在兩種條件下，各土層間的鋅濃度差異不顯著。這意味著，不銹鋼尾渣對鋅的遷移轉(zhuǎn)化影響不顯著。

不銹鋼尾渣含量與土樣中鎳的濃度呈現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系，結(jié)果顯著。在酸雨條件下，不銹鋼尾渣對土樣中鎳濃度的影響低于非酸雨條件，結(jié)果顯著。而對于淋溶液來說，不銹鋼尾渣的含量對淋溶液重金屬有顯著影響。在兩種條件下，淋溶液中的六價(jià)鉻含量差異不顯著。

2.3 不銹鋼尾渣有毒有害物質(zhì)的環(huán)境安全評價(jià)

結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)的環(huán)境安全評價(jià)方式可以得出，不銹鋼尾渣對土樣重金屬的影響相對較小，均在安全范圍內(nèi)，且土樣中的六價(jià)鉻濃度在不同條件下均小于1 mg/kg?？梢哉f明，在實(shí)際的生活中，不銹鋼尾渣不會產(chǎn)生環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)。

通過分析不銹鋼尾渣對淋溶液重金屬水質(zhì)的影響結(jié)果能夠得出，兩種條件下不銹鋼尾渣對淋溶液重金屬影響較小且均在安全范圍內(nèi)，不會產(chǎn)生環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 總結(jié)

綜上所述，經(jīng)過試驗(yàn)?zāi)軌虻贸觯L(fēng)化煤對土樣以及淋溶液重金屬影響均在安全范圍內(nèi)，不存在環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)；非酸雨以及酸雨條件下，不銹鋼尾渣對土樣以及淋溶液重金屬影響均在安全范圍內(nèi)，不會產(chǎn)生環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)。