土壤多氯聯(lián)苯遷移規(guī)律研究

何海云 黃春雷

摘要[目的]研究土壤多氯聯(lián)苯遷移規(guī)律。[方法]以浙東沿海某典型固廢拆解區(qū)為研究區(qū)，通過(guò)對(duì)2004和2008年土壤、水體中PCBs含量的對(duì)比和典型地區(qū)PCBs含量的分析，對(duì)研究區(qū)土壤PCBs遷移規(guī)律進(jìn)行研究。[結(jié)果]受地形影響，在水動(dòng)力作用下，土壤中的PCBs可以發(fā)生長(zhǎng)距離的遷移，并在低洼處的土壤表層濃集。[結(jié)論]建立了PCBs遷移模式，并對(duì)土壤多氯聯(lián)苯污染的治理提出了新思路。

關(guān)鍵詞多氯聯(lián)苯；土壤遷移；固廢拆解區(qū)

中圖分類號(hào)S158.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611（2019）08-0077-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.08.020

Abstract[Objective] To study migration law of polychlorinated biphenyls in soils.[Method]The content of polychlorinated biphenyls （PCBs） in water and soil were investigated and contrasted in a typical solid wastes dumping and unpacking site of eastern Zhejiang in 2004 and 2008.And contents of PCBs in soils and sediment was discussed deeply in typical area.On this basis，the migration law of PCBs was studied.[Result]Thanks to the influence of terrain slope and the water system，PCBs could migrate for a long distance in the transverse direction，and it would be enriched in surface soil of lowland.[Conclusion]The mode of PCBs migration was established，and a new thought of PCBs polluted soil treatment was proposed.

Key wordsPolychlorinated biphenyls （PCBs）；Soil migration；Solid wastes dumping and unpacking site

多氯聯(lián)苯（polychlorinated biphenyls，PCBs）是一類人工合成的氯代芳烴類化合物，是斯德哥爾摩公約中優(yōu)先控制的12種持久性有機(jī)污染物（persistent organic pollutants，POPs）之一，具有較強(qiáng)的化學(xué)惰性，難降解而易積累于土壤等環(huán)境介質(zhì)，易經(jīng)生物鏈富積、濃縮和放大并進(jìn)入人體，引起人體器官中毒，危害人體健康。

自1995年，一些研究機(jī)構(gòu)和研究者[1-11]對(duì)研究區(qū)的PCBs污染問(wèn)題進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)PCBs已廣泛進(jìn)入土壤、動(dòng)植物及人體中，其污染的生態(tài)效應(yīng)已十分顯著。2002—2005年在 “浙江省農(nóng)業(yè)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查” 項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)，路橋地區(qū)土壤中不僅存在PCBs污染，而且還有嚴(yán)重的土壤重金屬污染。目前對(duì)PCBs研究集中在污染程度、生態(tài)效應(yīng)等方面，對(duì)PCBs的遷移規(guī)律尤其是橫向遷移規(guī)律研究較少。筆者在 “浙江省基本農(nóng)田質(zhì)量調(diào)查”資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合“浙江省農(nóng)業(yè)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查”等研究資料，對(duì)研究區(qū)土壤PCBs遷移規(guī)律進(jìn)行了研究，建立了遷移模式，并對(duì)土壤多氯聯(lián)苯污染的治理提出了新思路。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況研究區(qū)位于浙江省東部水網(wǎng)平原區(qū)，面積約42 km2。該地區(qū)是我國(guó)最大的電子電器廢棄物拆解基地，幾十年固廢拆解業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，但同時(shí)也引發(fā)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。由于廢舊變壓器、電容器等的拆解，造成了研究區(qū)土壤多氯聯(lián)苯的嚴(yán)重污染。

1.2樣品采集

在研究區(qū)系統(tǒng)布設(shè)采集表層土壤、深層土壤和河流水樣。其中，表層土壤按網(wǎng)格化均勻布樣（4點(diǎn)/km2），共布設(shè)采樣點(diǎn)150個(gè)，采集0～20 cm耕層土壤。土壤垂向剖面樣品布設(shè)在典型污染區(qū)，采集不同深度（0～120 cm）的土壤樣品。以控制主要水系為目的，以瞬時(shí)采樣法在研究區(qū)主要河道采集水樣11件。

1.3分析測(cè)試

采用美國(guó)EPA方法分析測(cè)定PCBs。樣品經(jīng)索氏提取、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮、濃硫酸磺化、氮吹濃縮后，運(yùn)用氣相色譜分析技術(shù)，高靈敏高選擇性的離子阱質(zhì)譜檢測(cè)器定量測(cè)定。測(cè)定PCB 15、28、52、77、81、101、105、114、118、123、126、138、153、156、157、167、169、180、189這19種單體的含量。

2結(jié)果與分析

2.1PCBs垂向遷移特點(diǎn)

在研究區(qū)典型水稻田土壤中，隨著深度的增加，多氯聯(lián)苯含量急劇下降，23 cm深度以下含量趨于穩(wěn)定，這是由于PCBs具有難溶性、難降解性等特性，加之土壤腐殖質(zhì)對(duì)其吸附作用的影響，致使PCBs主要吸附在富含有機(jī)質(zhì)的表土層，向深部土壤遷移一般較難，而且高氯取代的同類物（單體）向土壤深部遷移愈加困難[12-13]。

2.2PCBs橫向遷移特點(diǎn)

2.2.1橫向遷移能力。一般認(rèn)為，由于PCBs屬脂溶性污染物，在土壤中橫向遷移行為較弱[5]，但受地形影響，在水動(dòng)力作用下，土壤中的PCBs（以懸浮顆粒物形式存在）可以發(fā)生長(zhǎng)距離的遷移，并在低洼處的土壤表層再次濃集。通過(guò)對(duì)2004和2008年土壤中PCBs含量的對(duì)照發(fā)現(xiàn)（圖1），研究區(qū)PCBs的濃集中心已從2004年的A處遷移到地勢(shì)較低、水網(wǎng)較密的B處，遷移距離近1 km。濃集中心的含量也由2004年的72.9 ng/g提高到2008年的80.9 ng/g。

2.2.2隨水遷移特性。

通過(guò)對(duì)2004和2008年2次調(diào)查水體中PCBs含量的對(duì)照[12]，進(jìn)一步闡釋PCBs隨水遷移的規(guī)律。2004年，在主河道和主要支流采集水樣8處（圖2），其中，A處PCBs含量為110.0 ng/L，但此調(diào)查點(diǎn)不在2008年研究范圍內(nèi)，位于研究區(qū)的上游，其下游各點(diǎn)（B、C、D、E、F、G、H）均未檢出。與2004年相鄰近的3個(gè)點(diǎn)位均有檢出（圖2），1、2、3號(hào)點(diǎn)位水體含量分別達(dá)138.9、129.5、143.3 ng/L。2次調(diào)查結(jié)果差異明顯，其可能的原因：其一，研究區(qū)含PCBs固廢拆解規(guī)模擴(kuò)大、拆解秩序更加混亂、廢棄物持續(xù)亂排亂放，造成污染加劇，從而水體中PCBs檢出；其二，PCBs沿水體自上游至下游發(fā)生遷移。根據(jù)實(shí)際調(diào)查，2004年，研究區(qū)固廢拆解活動(dòng)已經(jīng)廣泛存在了近30年，而自2004年省“811”行動(dòng)實(shí)施以來(lái)，固廢拆解種類及規(guī)模均受到嚴(yán)格控制，固廢拆解活動(dòng)有所收斂，因此短短4年時(shí)間由于點(diǎn)源污染造成水體PCBs檢出的可能性極小。因此，可以斷定PCBs隨水體發(fā)生了較長(zhǎng)距離的遷移。

從2008年各取樣點(diǎn)水體中PCBs的含量（圖2）可以，PCBs隨水遷移主要體現(xiàn)在2個(gè)方面：第一，PCBs隨支流匯入主流遷移，主流含量一般較高。位于2號(hào)采樣點(diǎn)的含量低于位于主流的3號(hào)。第二，PCBs隨水由高地勢(shì)區(qū)域向低地勢(shì)區(qū)域遷移。位于河流下游的3號(hào)點(diǎn)位含量高于上游的1號(hào)取樣點(diǎn)，地勢(shì)較低的9號(hào)點(diǎn)含量也高于地勢(shì)相對(duì)較高的7號(hào)點(diǎn)和8號(hào)點(diǎn)。

2.2.3典型地區(qū)土壤PCBs遷移規(guī)律。該調(diào)查選擇D村附近典型PCBs污染土壤，通過(guò)比較典型調(diào)查點(diǎn)的PCBs含量，研究多氯聯(lián)苯遷移過(guò)程。由圖3可知，距排污口100 m左右排污溝底泥（FJCS10）的PCBs含量為492 ng/g，污染物進(jìn)入主河道，經(jīng)稀釋后，F(xiàn)JCS09處底泥濃度為104 ng/g。由于利用河水灌溉，造成主河道東北的農(nóng)田土壤已有一定程度累積。地勢(shì)稍低處的FJCS01、FJCS02、FJCS03、FJCS04號(hào)采樣點(diǎn)的含量整體高于FJCS05、FJCS06、FJCS07、FJCS08號(hào)采樣點(diǎn)。由于DWQ01、DWQ02處地勢(shì)比其東側(cè)拆解點(diǎn)（以清洗回收下腳料為主，已廢棄）低，又處于拆解點(diǎn)排污口延伸方向，造成其PCBs含量極高，是其西側(cè)FJCS01等點(diǎn)的百乃至數(shù)千倍。野外觀察發(fā)現(xiàn)，DWQ02號(hào)點(diǎn)附近已形成一個(gè)小坑，地勢(shì)遠(yuǎn)比DWQ01處低，這就是DWQ02號(hào)點(diǎn)PCBs含量高于DWQ01 10余倍的原因。綜上，PCBs由于污水灌溉和排污等原因進(jìn)入土壤，其遷移明顯受區(qū)域微地貌影響，趨于向地勢(shì)低洼處富集。

2.3PCBs遷移模式結(jié)合野外實(shí)地驗(yàn)證和文獻(xiàn)資料[14]，綜合以上研究結(jié)果，認(rèn)為研究區(qū)土壤多氯聯(lián)苯污染主要與其在環(huán)境中的釋放、遷移轉(zhuǎn)化和聚集途徑有關(guān)，其規(guī)律：一是由于拆解產(chǎn)生的PCBs通過(guò)地表徑流（雨水沖刷）進(jìn)入河道（溝渠），隨水體懸浮顆粒物向地勢(shì)低洼處遷移（動(dòng)力遷移，非溶解），其遷移速度與地形坡度、雨量大小和持續(xù)時(shí)間有關(guān)，部分在遷移過(guò)程中通過(guò)懸浮顆粒物的吸附作用不斷發(fā)生沉積最終累積于底泥內(nèi)，部分通過(guò)旱季污灌方式呈高濃度PCBs進(jìn)入農(nóng)田土壤，并被農(nóng)作物吸收導(dǎo)致食物鏈污染；

二是拆解產(chǎn)生的PCBs直接進(jìn)入農(nóng)田，隨雨水沖刷向地勢(shì)低洼處遷移并集中。PCBs在遷移過(guò)程中，可能交替進(jìn)入農(nóng)田土壤和河道水體及底泥。大氣沉降產(chǎn)生的PCBs，由于地表徑流和雨水沖刷也將參與到上述2個(gè)過(guò)程中，最終在河道底泥或低洼的農(nóng)田沉積下來(lái)，造成水產(chǎn)品和農(nóng)產(chǎn)品中PCBs超標(biāo)。

峰江地區(qū)多氯聯(lián)苯的遷移模式見圖4。

3結(jié)論與討論

針對(duì)多氯聯(lián)苯的特殊遷移規(guī)律，提出清理河道底泥，治理土壤多氯聯(lián)苯污染的對(duì)策：①在污染區(qū)范圍內(nèi)，應(yīng)在降雨前疏通排水通道，包括高位水田的排水沖洗、徑流障礙物的清理、溝渠河道開閘放水等，以保障區(qū)域匯水通道的全面暢通。②在干旱枯水季節(jié)，對(duì)河道底泥表層進(jìn)行清理。對(duì)于清除出來(lái)的污泥或土壤，可運(yùn)至高溫焚燒爐進(jìn)行集中無(wú)害處理。

以上對(duì)策是在對(duì)污染區(qū)縝密調(diào)查并總結(jié)多氯聯(lián)苯的污染規(guī)律和前人經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上得來(lái)，但尚缺乏野外實(shí)地試驗(yàn)證實(shí)，建議有關(guān)部門選擇典型區(qū)域開展驗(yàn)證工作，以期為固廢拆解業(yè)土壤污染整治提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

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