雅安某化工廠周邊土壤重金屬的污染狀況及污染評價研究

徐德江，陳 科，陳昶旭，吳 軼,陳俊宏

(1.四川省雅安生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站，四川 雅安 625000；2.滎經縣環(huán)境監(jiān)測站，四川 滎經 625200)

前 言

近幾年，雅安經濟得到快速發(fā)展，工業(yè)規(guī)模不斷擴大，然而企業(yè)管理者環(huán)保意識淡化，周邊環(huán)境污染日益嚴重，影響了周邊人們正常生活。土壤重金屬污染，受到了廣泛地重視。土壤中重金屬容易被植物吸收，并通過食物鏈的富集作用危及人類健康，對人體具有三致(致病、致癌、致突變)作用，能誘發(fā)腎衰變、癌癥等疾病，嚴重危害人們身體健康[1]。為加強化工企業(yè)管理，綜合治理生態(tài)環(huán)境污染突出問題，保護土壤環(huán)境質量，開展了重點企業(yè)、工業(yè)園區(qū)周邊土壤環(huán)境調查。

本研究以通過對化工企業(yè)周邊茶園土壤重金屬采樣分析，采用單因子指數(shù)法、內梅羅綜合指數(shù)法對企業(yè)周邊土壤重金屬的污染狀況進行評價[2-3]，客觀、準確的分析周邊土壤重金屬的污染狀況，為生態(tài)環(huán)境管理部門提供科學的數(shù)據(jù)支撐。

1 實驗與方法

1.1 樣品采集

某化工企業(yè)坐落在雅安市名山區(qū)百丈鎮(zhèn)涼江村，如圖1所示，企業(yè)背面是胡泊，西面是一個廢棄工廠，南面是國道，東面是一片茶園地。在企業(yè)東側不同距離采集樣品，采用梅花形采集多個0～20cm的土壤表層樣混合成一個樣，共采集9個混合樣。風干、研磨、過篩制成10目和100目的土壤樣品，進行土壤pH和重金屬含量分析。

圖1 采樣點示意圖Fig.1 Diagram of sampling sites

1.2 分析方法

1.2.1 土壤pH的測定

土壤pH采用點位法，土壤樣品經過風干過1mm篩后，取固液比為1∶ 2.5攪拌靜置半小時用pH計測定[4]。

1.2.2 重金屬的測定

高精度X射線熒光光譜法(HDXRF)測定Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、As等7種元素，樣品經過100目過篩直接壓膜后測定。HDXRF原理是X射線管來的原級光，經分光晶體分光篩選后，由多色光轉成單色光激發(fā)，試樣受X射線照射后，元素的原子內殼層電子被激發(fā)，并產生殼層電子躍遷而發(fā)射出該元素的特征X射線，通過探測器測量元素特征X射線的波長(能量)的強度與濃度的比例關系進行定量分析[5-6]。

1.2.3 Hg元素的測定

土壤Hg采用《土壤和沉積物 總汞的測定 催化熱解-冷原子吸收法分光光度法》(HJ 923-2017)方法測定，準確稱量過100目的樣品0.1-0.2g，直接進樣分析[7]。

1.3 質量保證

為保證實驗數(shù)據(jù)準確性，在采樣、分析過程完全按照《土壤環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》，實驗室加入標準物質同步測定，土壤pH質控樣為生態(tài)環(huán)境部標準樣品研究院ERM-S-510101,重金屬質控樣為中國地質科學學院地球物理地球化學勘查研究院認定的土壤成分分析標準物質GSS-28，其認定值與不確定度如表1。

表1 標準物認定值與不確定度Tab.1 Certified value and uncertainty of standard substance (mg/kg)

2 污染評價方法及標準

2.1 單因子污染指數(shù)法

單因子污染指數(shù)法是以單因子污染值與土壤污染防控標準值之間的比值來判斷污染程度，分為五個等級[2]，詳見表2，其評價公式為(1)：

表2 單因子污染指數(shù)法分級等級Tab.2 Classification of single factor pollution index method

(1)

其中：Pi—土壤單項污染指數(shù)；

Ci—土壤重金屬單項實測值，mg/kg；

Si—土壤環(huán)境質量標準GB15618-2018風險篩選值，mg/kg。

2.2 內梅羅綜合污染指數(shù)法

內梅羅綜合污染指數(shù)法是更好的評價不同重金屬對土壤污染的綜合作用，突出高濃度污染因子對土壤質量的影響，污染評價等級如表3[3]，其公式為(2)：

表3 內梅羅綜合污染指數(shù)評價等級Tab.3 Evaluation grade of Nemero comprehensive pollution index

(2)

式中：P綜合—內梅羅綜合污染指數(shù)；

max(Pi)—各單因子污染指數(shù)中最大值。

2.3 評價標準

根據(jù)《土壤環(huán)境質量農用地土壤污染風險管控標準》(GB 15618-2018)中(pH≤5.5)的評價標準[8]，詳見表4。

表4 農用地土壤污染風險篩選值Tab.4 Soil pollution risk screening value of agricultural land (mg/kg)

3 結果與污染評價

3.1 測定結果

用HDXRF儀和測汞儀對某化工企業(yè)周邊茶園地采集的9個點位重金屬項目進行測定，分析結果如表5，標準物測定結果如表6，每個點位重金屬項目均多次分析，計算出均值和相對偏差，測定的標準物質結果符合實驗要求，分析項目結果的相對偏差均在0～5.0%之間。pH測定結果均在5.5以下，屬于酸性土質。

表5 土壤重金屬分析結果Tab.5 Analysis results of heavy metals in soil (mg/kg)

續(xù)表5

表6 標準物質測定結果Tab.6 Determination results of reference materials (mg/kg)

3.2 污染評價

3.2.1 單因子污染指數(shù)法評價

依據(jù)《土壤環(huán)境質量農用地土壤污染風險管控標準》(GB 15618-2018)中(pH≤5.5)的評價標準值，由式(1)計算出的各個采樣點的重金屬單因子污染指數(shù)如表7，評價結果所示，企業(yè)東側土壤存在Pb、Cd均值超過標準值1倍以上，還有兩個點還存在Cu、Zn、As超標1倍以上，其中2#點位Cd最高超過3.5倍，Ni、Cr、Hg三個污染因子沒有超標。

表7 單因子污染指數(shù)Tab.7 Single factor pollution index

續(xù)表7

3.2.2 內梅羅綜合污染指數(shù)法評價

根據(jù)內梅羅污染綜合污染指數(shù)法公式(2)計算出結果如表8所示，企業(yè)東側圍墻外面近距離點位2#、3#、5#、6#受到中度污染，其中2#點位污染最嚴重，1#、4#、7#、8#、9#點位都處在警戒線位置，污染程度隨著離企業(yè)邊界的距離增加而呈現(xiàn)減弱趨勢。

表8 內梅羅綜合指數(shù)法評價結果Tab.8 Evaluation results of Nemero comprehensive pollution index

綜上分析，該化工廠東側茶園地受到重金屬Pb、Cd污染，其中2#點位Cd最高污染倍數(shù)為3.5倍，局部受到As、Zn、Cu污染，Ni、Cr、Hg元素沒有超過標準限值，屬正常范圍，各個重金屬污染程度由強到弱依次為：Cd>Pb>Cu>Zn>As>Cr>Ni>Hg。該企業(yè)邊界近距離點位超標嚴重，污染程度隨距離增加而減弱，表明企業(yè)周邊土壤嚴重受到人為活動因素干擾，企業(yè)存在不達標排放。

4 結 論

4.1 化工廠周邊茶園地土壤受到中度污染，主要受到重金屬Pb、Cd的污染，最高污染值超過土壤環(huán)境質量農用地土壤污染風險管控標準值的3.5倍，局部受到As、Zn、Cu污染，Ni、Cr、Hg元素沒有超過標準限值，屬正常范圍，各個重金屬污染程度由強到弱依次為：Cd>Pb>Cu>Zn>As>Cr>Ni>Hg。

4.2 綜合污染指數(shù)評價法表明，該企業(yè)邊界近距離點位受到中度污染，遠距離點位處在警戒線，污染程度隨距離增加而減弱。這可能是企業(yè)存在原料運輸、冶煉生產產生的無組織、有組織顆粒物通過漂移沉降到周邊土壤中，進而污染了土壤。

4.3 研究表明該化工企業(yè)周邊土壤嚴重受到人為活動因素干擾，企業(yè)存在不達標排放。建議加強監(jiān)督管理，提高企業(yè)環(huán)保意識，積極改進落后的生產工藝，認真落實環(huán)保措施，保證企業(yè)污染達標物排，減少廢氣重金屬對周邊土壤的累積污染。