典型沿海電鍍園區(qū)場地污染特征及防治對(duì)策

盧向榮

(漳州市漳浦生態(tài)環(huán)境局，福建 漳州 363200)

電鍍作為我國制造業(yè)的基礎(chǔ)性工藝，被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)浴、汽摩配件、機(jī)械等行業(yè)，但電鍍加工過程中會(huì)產(chǎn)生大量的污染物，特別是有毒有害的重金屬，是全球三大污染工業(yè)之一，污染狀況令人擔(dān)憂[1-2]。污染問題一直是困擾電鍍行業(yè)發(fā)展的一個(gè)難題，《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》的頒布，對(duì)電鍍行業(yè)提出更為嚴(yán)格的環(huán)保要求。20世紀(jì)末，國家“一控雙達(dá)標(biāo)”和“整頓小電鍍”的政策催生了電鍍工業(yè)集中區(qū)，江西、江蘇、廣西等地相繼建立了電鍍工業(yè)園區(qū)[3]。電鍍園區(qū)通過統(tǒng)一規(guī)劃和管理來解決電鍍行業(yè)普遍存在的技術(shù)水平落后、自動(dòng)化程度低、管理水平差、資源消耗高、污染嚴(yán)重等一系列問題，同時(shí)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益[1,4]。

由于早期電鍍企業(yè)的環(huán)保意識(shí)較弱，未對(duì)污染物集中處理，且可能存在偷排、漏排污染物的現(xiàn)象，很可能對(duì)周邊的土壤環(huán)境造成影響。重金屬具有高毒性、持久性、不可降解性、隱蔽性、易被富集等特點(diǎn)，在環(huán)境中不斷遷移、轉(zhuǎn)化，最終進(jìn)入并沉積于土壤、地下水等環(huán)境介質(zhì)中，危害生態(tài)環(huán)境和人類健康[5-6]。因此，加強(qiáng)對(duì)電鍍工業(yè)園區(qū)周邊土壤的研究，分析重金屬污染特征，提出針對(duì)性的污染防控措施是必要的。近年來，國內(nèi)學(xué)者開展了電鍍工業(yè)園區(qū)的土壤污染狀況調(diào)查工作[7-11]，但對(duì)于沿海地區(qū)電鍍工業(yè)園區(qū)的研究較少。本文以福建沿海地區(qū)某電鍍園區(qū)場地為例，研究該園區(qū)土壤重金屬污染特征，并提出相應(yīng)的污染防治措施，為相關(guān)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展和居民健康防控提供科學(xué)依據(jù)。

1 園區(qū)基本信息

1.1 園區(qū)概況

電鍍園區(qū)位于福建省東南沿海地區(qū)，調(diào)查區(qū)域占地面積約50萬m2。園區(qū)于2000年投入使用，現(xiàn)共有20家企業(yè)，其中電鍍企業(yè)13家、電鍍污水處理廠1家。園區(qū)電鍍種類為鎳、鉻、銅，歷史上曾使用含氰電鍍工藝，目前已基本改為無氰電鍍。本次調(diào)查主要針對(duì)園區(qū)內(nèi)電鍍企業(yè)展開。

1.2 水文地質(zhì)條件

園區(qū)場地原始地貌為沖洪積及坡殘積臺(tái)地，地形較平坦，整體由西南至東北降低，地下水排泄流向?yàn)橛晌髦翓|，由南至北滲流。

根據(jù)現(xiàn)場采樣鉆探情況可知，園區(qū)土層結(jié)構(gòu)自上而下分別為硬化層、細(xì)砂、淤泥(未打穿)，各地質(zhì)層理化性質(zhì)詳細(xì)情況如表1所示。

表1 園區(qū)地層分布及概況

①硬化層：以水泥混碎石凝固而成。層厚約0.20m。

②細(xì)砂：淺黃色，稍濕，介于稍密至中密狀態(tài)。含中粗砂約25%，粘粉粒約10%。各鉆孔均有揭露，層厚6.30～9.20m。

③淤泥：灰褐色，飽和，可塑狀態(tài)，切面稍有光滑，自上而下土質(zhì)變硬，無存在軟弱夾層、洞穴等。未鉆探至該土層底板。

1.3 園區(qū)特征污染物分析

園區(qū)內(nèi)企業(yè)主要從事電鍍生產(chǎn)，鍍種主要為銅、鎳、鉻，部分企業(yè)還涉及電泳、烤漆、噴漆、拋光等配套生產(chǎn)工藝。早期多家企業(yè)曾采用含氰電鍍工藝，近幾年陸續(xù)更改為無氰電鍍。園區(qū)污染以重金屬污染為主，各企業(yè)生產(chǎn)廢水主要經(jīng)企業(yè)污水處理站處理達(dá)標(biāo)后再統(tǒng)一輸送至園區(qū)污水處理站做進(jìn)一步處理。

結(jié)合園區(qū)內(nèi)各企業(yè)發(fā)展和現(xiàn)狀，可知園區(qū)主要特征污染物為pH、銅、鎳、六價(jià)鉻、鈷、氰化物、石油烴(C10-C40)。

①pH：以土壤pH表征土壤是否受強(qiáng)酸、強(qiáng)堿使用的影響；

②銅、鎳、六價(jià)鉻、鈷、氰化物：來源于電鍍?cè)牧?，如氯化鎳、硫酸鎳、硫酸銅、鉻酐、氯化鈷、氰化鈉、氰化亞銅等；

③石油烴(C10-C40)：主要來源于電鍍前處理的除油過程，主要成分為潤滑油、機(jī)油等中長鏈?zhǔn)蜔N。

2 園區(qū)土壤環(huán)境調(diào)查方法

2.1 點(diǎn)位布設(shè)

本次調(diào)查以園區(qū)內(nèi)各電鍍企業(yè)作為布點(diǎn)區(qū)域，每個(gè)企業(yè)至少布設(shè)2個(gè)土壤點(diǎn)位、1個(gè)地下水點(diǎn)位。在不影響企業(yè)正常生產(chǎn)的情況下，點(diǎn)位主要布設(shè)在電鍍生產(chǎn)車間、污水處理站、危廢倉庫等盡量靠近污染源的位置，共計(jì)布設(shè)27個(gè)土壤點(diǎn)位、10個(gè)地下水點(diǎn)位，點(diǎn)位分布見圖1。

圖1 點(diǎn)位分布圖

樣品取樣時(shí)間為2020年9月底至10月初，每個(gè)點(diǎn)位取3個(gè)不同深度的土壤樣品，該園區(qū)整體地層結(jié)構(gòu)較為簡單，除硬化層外，自上而下分別為細(xì)砂、淤泥和粘土，取樣位置主要如下：

①表層土壤(硬化層之下),深度0～0.5m；②初見水位附近0.5m范圍內(nèi)土壤；③土壤鉆孔底部位置。

本次調(diào)查，園區(qū)內(nèi)共采集了81個(gè)土壤樣品，10個(gè)地下水樣品。

2.2 測(cè)試項(xiàng)目

土壤測(cè)試項(xiàng)目為pH、砷、汞、鎘、鉛、鎳、六價(jià)鉻、銅、鈷、氰化物、石油烴(C10-C40)。

地下水測(cè)試項(xiàng)目主要為園區(qū)特征污染物，即pH、銅、鎳、鋅、鈷、六價(jià)鉻、氰化物、石油烴(C10-C40)。

3 測(cè)試結(jié)果

土壤各指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參考《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)( 試行)》(GB 36600-2018)中二類用地篩選值，地下水各指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參考《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB /T 14848-2017)IV類標(biāo)準(zhǔn)、《地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 164-2020)；上述標(biāo)準(zhǔn)未提及的指標(biāo)，其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可參考背景值或其他地方標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 土壤檢測(cè)結(jié)果

表2檢測(cè)結(jié)果顯示，重金屬砷、汞、鉛均有檢出，鎘、銅、鎳檢出率均高于70%，其中5#表層土壤中鎳超過《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》(GB 36600-2018)中第二類用地篩選值，其他重金屬均未超過第二類用地篩選值；六價(jià)鉻僅一個(gè)表層樣品檢出，且低于第一類用地篩選值。特征污染因子鈷檢出率為98.77%，氰化物檢出率為24%，檢出濃度均遠(yuǎn)低于第二類用地篩選值，5#表層土壤中石油烴超過《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》(GB 36600-2018)中建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)第一類用地篩選值，但未超過第二類用地篩選值。

表2 園區(qū)土壤檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

園區(qū)內(nèi)個(gè)別點(diǎn)位表層土壤存在特征污染物鎳超標(biāo)的現(xiàn)象，深層土壤樣品均未檢出污染物超標(biāo)，檢測(cè)項(xiàng)目除鎳以外超標(biāo)率均為0，但最大值均超過福建省背景值，且鎳為電鍍工藝中的重要原料，說明企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)給園區(qū)土壤環(huán)境造成了一定影響。

3.1.1 表層土壤中特征污染物分布概況

對(duì)各點(diǎn)位表層土壤中特征污染物pH、銅、鎳、六價(jià)鉻、鈷、石油烴(C10-C40)做插值分析，推測(cè)園區(qū)內(nèi)各污染物的分布特征(圖2)。調(diào)查區(qū)域內(nèi)以紅壤為主，由于靠近沿海地區(qū)，表層土壤多為細(xì)砂，在未受污染的情況下，土壤一般呈酸性。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)園區(qū)表層土壤多為堿性、強(qiáng)堿性，個(gè)別點(diǎn)位為極強(qiáng)堿性，推測(cè)表層土壤已經(jīng)受到企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中強(qiáng)堿等原材料使用的影響；園區(qū)內(nèi)僅有一個(gè)點(diǎn)位鎳超標(biāo)，其他點(diǎn)位檢出濃度均較低，超標(biāo)點(diǎn)位位于5#表層污水站旁的綠化帶上；銅最大檢出值為1950mg/kg(未超二類用地篩選值)，也位于5#表層；園區(qū)內(nèi)僅5#表層土壤六價(jià)鉻有檢出，其他區(qū)域目前均未受企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)影響；石油烴(C10-C40)檢出值均未超過二類用地篩選值，但5#表層土壤檢出偏高，超過一類用地篩選值。從鎳、銅、六價(jià)鉻、石油烴(C10-C40)的空間分布特征，推測(cè)污水站旁危廢灑落是造成表層土壤污染的原因。園區(qū)內(nèi)各點(diǎn)位均未檢出鈷超標(biāo)，目前未對(duì)土壤環(huán)境造成影響。

3.1.2 污染物分布特征

分析園區(qū)內(nèi)典型地塊特征污染物pH、銅、鎳、鈷的垂直分布情況(圖3)，該地塊土層分布自上而下分別為細(xì)砂、淤泥，各污染物垂直分布特征如下：

①pH：園區(qū)涉及使用強(qiáng)堿的區(qū)域如污水集中處理企業(yè)，所在區(qū)域表土樣品一般呈堿性(12#、13#均位于企業(yè)污水池旁)，隨著深度增加，pH降低，淤泥層土壤呈酸性。

②銅、鎳、鈷：鎳、鈷濃度自上而下一般呈表層>底層>中層的規(guī)律，銅濃度自上而下呈底層>表層>中層的規(guī)律，主要與土層分布相關(guān)[13]。污染物首先遷移至表層土壤中，該區(qū)域包氣帶為細(xì)砂層，滲透性較強(qiáng)，污染物易隨地表降水滲透遷移至弱透水層或地下水，因此出現(xiàn)表層污染物濃度最高、淤泥層次之、細(xì)砂層污染物濃度最低的規(guī)律。

3.2 地下水檢測(cè)結(jié)果

從表3可知，本次調(diào)查地下水中各污染物指標(biāo)均未超過《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-2017)中IV類標(biāo)準(zhǔn)；5#、9#、14#的鎳指標(biāo)超過Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值(0.02mg/L)，屬IV類水，點(diǎn)位均位于污水池旁；5#、11#的石油烴(C10-C40)檢出值超過《上海市建設(shè)用地地下水污染風(fēng)險(xiǎn)管控篩選值補(bǔ)充指標(biāo)》中限值(1.2mg/L)；其他指標(biāo)均未超過《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-2017)表1中Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值。

表3 地下水質(zhì)量類別評(píng)定結(jié)果

結(jié)合地下水流向，可知石油烴(C10-C40)超標(biāo)的點(diǎn)位位于園區(qū)的下游方向，鎳屬于IV類的點(diǎn)位也整體位于地下水下游方向，考慮該園區(qū)包氣帶土層為細(xì)砂，滲透性較強(qiáng)，污染物易向地下下滲遷移，推測(cè)園區(qū)所在區(qū)域地下水受到了企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的影響，污染物質(zhì)下滲或處理不當(dāng)將導(dǎo)致重金屬元素在環(huán)境中遷移和轉(zhuǎn)化，最終遷移并累積于土壤和地下水，直接或間接地危害著人體健康[14-15]。

3.3 土壤環(huán)境潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析

針對(duì)園區(qū)內(nèi)全部81個(gè)土壤樣品中，采用Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法[10,16]對(duì)土壤中砷、汞、鎘、銅、鎳、鉛、鈷做評(píng)價(jià)，計(jì)算方法如下。

Ri=∑Ei

式中，Ei為潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子；Ti為污染物毒性響應(yīng)系數(shù)；Ci為土壤中重金屬濃度實(shí)測(cè)值；C0為參比值(此處選用福建省土壤背景值)；Ri為重金屬的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(見表4、表5)。

表4 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)與分級(jí)關(guān)系

表5 土壤中砷、汞、鎘、銅、鎳、鉛、鈷背景參比值和污染物毒性響應(yīng)系數(shù)

由表6-表8可見，砷、汞、鎘、銅、鎳、鉛、鈷的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子(Ei)、綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(Ri)及分級(jí)情況。說明園區(qū)整體環(huán)境質(zhì)量良好，潛在生態(tài)危害級(jí)別多為輕微、中等，土壤重金屬污染程度較輕[10]；個(gè)別點(diǎn)位銅、鎳污染物出現(xiàn)了極強(qiáng)生態(tài)危害級(jí)別，且上述兩種污染物均為園區(qū)特征污染物，說明園區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)土壤環(huán)境造成了一定影響，需加強(qiáng)對(duì)園區(qū)的管控，防止土壤環(huán)境質(zhì)量的進(jìn)一步惡化。

表6 土壤中砷、汞、鎘、銅、鎳、鉛、鈷潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子(Ei)

表7 土壤中砷、汞、鎘、銅、鎳、鉛、鈷綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(Ri)

表8 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子(Ei)、綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(Ri)分級(jí)情況

4 污染防治對(duì)策

該電鍍園區(qū)自建立以來，管理相對(duì)規(guī)范，目前該園區(qū)土壤整體環(huán)境質(zhì)量良好，但局部區(qū)域存在土壤和地下水環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)超標(biāo)的情況。因此，需要加強(qiáng)部門及屬地監(jiān)管，落實(shí)企業(yè)主體責(zé)任，提高電鍍行業(yè)土壤污染源頭防控意識(shí)，多措并舉防治電鍍污染。

4.1 加強(qiáng)部門監(jiān)管力度

一是實(shí)施全過程監(jiān)管機(jī)制。在進(jìn)場建設(shè)階段、日常監(jiān)管過程以及停產(chǎn)退場環(huán)節(jié)，建立全過程環(huán)境管理制度，指導(dǎo)企業(yè)落實(shí)環(huán)保主體責(zé)任，規(guī)范污染防治行為，防范土壤污染風(fēng)險(xiǎn)，保障區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量。二是建設(shè)地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。建設(shè)園區(qū)周邊及企業(yè)內(nèi)部地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，定期開展地下水環(huán)境監(jiān)督性監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握?qǐng)@區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量，并采取污染防治措施。

4.2 落實(shí)企業(yè)主體責(zé)任

一是開展土壤隱患排查[17]。按照《重點(diǎn)監(jiān)管單位土壤污染隱患排查指南》要求，定期開展園區(qū)內(nèi)各企業(yè)土壤污染隱患排查，及時(shí)消除園區(qū)內(nèi)土壤和地下水污染隱患，建立隱患排查制度。二是嚴(yán)格控制有毒有害物質(zhì)排放，實(shí)施土壤及地下水自行監(jiān)測(cè)，保證持續(xù)有效防止有毒有害物質(zhì)滲漏、流失、揚(yáng)散。三是對(duì)電鍍車間及污水處理設(shè)施周邊地面進(jìn)行耐腐蝕處理，并定期檢查生產(chǎn)車間地面及排污管道是否破損，污染防治設(shè)施是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)[18]。

4.3 在產(chǎn)企業(yè)提標(biāo)改造

企業(yè)應(yīng)實(shí)施清潔生產(chǎn)，對(duì)在產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)工藝、污水處理工藝及管網(wǎng)配備等環(huán)節(jié)進(jìn)行提升改造，減少重金屬排放量；對(duì)地下污水池進(jìn)行池中罐或者地上池改造、污水管采用明管套明溝或架空敷設(shè)[1，19]，從源頭控制污染物排放量，預(yù)防重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)。

4.4 構(gòu)建園區(qū)環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)管控云平臺(tái)

借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息化技術(shù)手段，構(gòu)建基于地理信息系統(tǒng)的多尺度、可視化、實(shí)時(shí)互動(dòng)式工業(yè)園區(qū)環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)管控云平臺(tái)，為園區(qū)土壤和地下水環(huán)境精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)、精細(xì)評(píng)估、科學(xué)防控提供全過程信息化支撐，為其他工業(yè)園區(qū)或者建設(shè)用地提供可復(fù)制、可推廣的土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管控體系。