化工助劑企業(yè)搬遷場(chǎng)地的土壤污染及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

馬 黎

(無(wú)錫柯銘環(huán)?？萍加邢薰?，江蘇 無(wú)錫 214072)

土壤是人類賴以生存的基礎(chǔ)，但是隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速，土壤污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重。根據(jù)環(huán)境保護(hù)的法律法規(guī)，靠近耕地或居民區(qū)的化工廠必須搬遷，遺留地塊中存在的有害污染物必須嚴(yán)格分析和處置。芳香族化合物[1]、重金屬[2]等是檢測(cè)出頻次較高的污染物，它們不僅會(huì)影響局部的生態(tài)環(huán)境，也會(huì)對(duì)周圍耕地或居民健康產(chǎn)生負(fù)面影響。芳香族化合物有較強(qiáng)的毒性和致癌作用[3]，重金屬離子能夠?qū)е碌鞍踪|(zhì)變性失活，對(duì)人體的神經(jīng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)等有嚴(yán)重的危害[4]。這些污染物可以通過(guò)水體、揚(yáng)塵、食物等在人體中富集并造成嚴(yán)重?fù)p害。根據(jù)報(bào)道，約有三成中國(guó)兒童的血鉛含量超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(100 mg/L)，其中污染程度較高的城市占比約60%[5]。本文的研究對(duì)象是江蘇省某典型化工助劑廠搬遷后的遺留地塊，由于污染物種類較多，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估存在一定的難度，導(dǎo)致該地塊已閑置數(shù)年。本文調(diào)查分析了該地塊中土壤的各種芳香族化合物和重金屬的濃度分布情況，進(jìn)行污染程度定級(jí)，可為污染地塊的治理和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

圖1 研究地塊實(shí)景圖

圖1是江蘇省某化工助劑廠搬遷后的遺留地塊。廠區(qū)土質(zhì)主要以壤土為主揚(yáng)塵，污染物不易進(jìn)入周圍地表或地下的水系。在評(píng)估前調(diào)查了該廠的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，主要以芳香族化合物為主，生產(chǎn)時(shí)需要各種有機(jī)溶劑和金屬催化劑，這可能導(dǎo)致多環(huán)芳烴、重金屬等有害污染物輸入場(chǎng)地土壤。

1.2 樣品采集

研究地塊共設(shè)計(jì)了10處土壤采樣點(diǎn)，見圖1。取樣點(diǎn)A1～A4區(qū)域位于原廠的生產(chǎn)車間；B1～B3區(qū)域位于原廠的產(chǎn)品包裝車間或儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)；C1～C3區(qū)域靠近工業(yè)水渠。采用“蛇形布點(diǎn)法”取樣，使用四分法[6]進(jìn)行混合和制樣。

1.3 分析方法

芳香族化合物等有機(jī)污染物采用氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)進(jìn)行分析檢測(cè)[7]。金屬離子采用電感耦合等離子體光譜法(ICP-AES)進(jìn)行分析檢測(cè)[8]。

1.4 評(píng)價(jià)方法

采用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法，污染分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1[6]。

Pi=ci/Si

(1)

(2)

式中，Pi是樣品中污染物i的單因子污染指數(shù)；ci是污染物i的濃度，mg/kg；Si是污染物i的標(biāo)準(zhǔn)限值，mg/kg；P是內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)；Pj，max、Pj，ave分別是j區(qū)域中污染物單因子污染指數(shù)最大值和平均值。

表1 土壤污染的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與討論

2.1 芳香族化合物含量的分布特征

表2 研究地塊土壤中芳香族化合物含量統(tǒng)計(jì)

表2是地塊土壤中芳香族化合物的種類的含量，整體上含量高低次序是苯酚>萘>苯>異丙基苯>叔丁基苯>鄰苯二甲酸二丁酯>菲。A區(qū)土壤中三種污染物的含量明顯高于其他區(qū)域，表明苯、異丙基苯和叔丁基苯可能是原廠生產(chǎn)車間的常用溶劑或物料，存在一定程度的泄漏。苯酚和菲的含量遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)限值，兩種物質(zhì)對(duì)土壤的污染可以忽略，但是土壤中苯酚的含量最高，可能是與當(dāng)?shù)氐耐寥拉h(huán)境有關(guān)。此外，對(duì)于苯酚、萘在土壤中的含量分布，A區(qū)和B區(qū)比較相近，但是顯著小于C區(qū)，這在某種程度上表明原廠可能通過(guò)工業(yè)水渠排放了含苯酚、萘的廢水，導(dǎo)致兩種污染物滲入水渠周邊土壤中。

2.2 重金屬含量的分布特征

表3 研究地塊土壤中重金屬含量統(tǒng)計(jì)

表3是研究地塊土壤中重金屬的種類和含量。整體上重金屬含量順序?yàn)镃r>Ni>Pb>Cu>Zn>As>Cd>Hg。Ni和Cr金屬的化合物是原廠的主要生產(chǎn)助劑，其土壤中的含量分布情況是C區(qū)>A區(qū)>B區(qū)，C區(qū)的含量顯著高于其他兩個(gè)區(qū)域。說(shuō)明原廠可能曾排放過(guò)未經(jīng)處理的Ni、Cr廢水，也可能受到周圍廠區(qū)排放的影響，Ni和Cr應(yīng)該作為重點(diǎn)關(guān)注和處理的土壤污染物。其他金屬的含量均在合格水平，一定程度上說(shuō)明土壤金屬含量與工業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)。

2.3 土壤污染程度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

表4 研究地塊土壤的有機(jī)物污染程度

根據(jù)式1～2，計(jì)算了地塊土壤中兩種類型污染物的單因子污染指數(shù)和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)。苯的污染程度最高，屬于重度污染，且高于污染嚴(yán)重限值的15～38倍，異丙基苯和叔丁基苯屬于輕度污染，其他有機(jī)物的污染等級(jí)是尚清潔或清潔。此外，作為生產(chǎn)車間的A區(qū)污染程度最高，C區(qū)一定程度上受到水流沖刷和匯集的影響，污染程度次之，B區(qū)的污染程度相對(duì)較低。內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)高達(dá)60～155，整個(gè)研究地塊均存在不同程度的有機(jī)污染，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)與苯的單因子污染指數(shù)接近，苯是主要污染物，需要針對(duì)性地處理。

表5 研究地塊土壤的重金屬污染程度

對(duì)于重金屬污染，由表5可知，Ni和Cr是主要的重金屬污染物，不同的區(qū)域污染程度不同。C區(qū)中Ni屬于輕度污染，Cr屬于中度污染，其他地塊中Ni、Cr的污染等級(jí)是尚清潔或清潔。根據(jù)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)，C區(qū)被重金屬中度污染；A區(qū)尚清潔，主要污染物是Ni；B區(qū)的重金屬污染程度最低。除生產(chǎn)和排放外，重金屬的含量分布一定程度上也受到了地勢(shì)的影響，B區(qū)的地勢(shì)高于A區(qū)和C區(qū)，C區(qū)靠近低洼的水渠，土壤中一部分的重金屬呈離子態(tài)，容易隨雨水流向水渠附近土壤匯集，導(dǎo)致C區(qū)的重金屬污染程度較大。

3 結(jié)論

研究地塊中主要有機(jī)污染物是苯、異丙基苯和叔丁基苯，其中苯的污染程度最高，整個(gè)地塊均存在重度的苯污染?？拷I(yè)水渠區(qū)域的土壤存在中度的重金屬污染，主要污染物是Ni和Cr，其余區(qū)域的重金屬污染程度是清潔或近似清潔，土壤中其他種類金屬的含量均低于標(biāo)準(zhǔn)限值。