某危廢處理企業(yè)周邊農(nóng)田土壤重金屬污染狀況分析

王 偉，劉 婷，高麗麗，顏鴻彬，馮軍軍

（1.廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九三大隊(duì)，廣東 廣州 510800；2.安徽工業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230051）

廣東省某市有大量電鍍企業(yè)，這些企業(yè)在電鍍過程中會(huì)產(chǎn)生污泥等危險(xiǎn)廢物，且這些危險(xiǎn)廢物必須由危廢處理廠處理。廣東省某危廢處理企業(yè)重點(diǎn)處理此類污泥，并且生產(chǎn)相應(yīng)的鎳、銅等金屬產(chǎn)品，因此也產(chǎn)生了重金屬污染問題，有可能影響周邊農(nóng)田土壤的質(zhì)量，尤其是重金屬在土壤中具有潛伏時(shí)間長、遷移速率慢、隱蔽性強(qiáng)、生態(tài)環(huán)境效應(yīng)復(fù)雜等特點(diǎn)，不僅會(huì)影響農(nóng)田的正常功能，還會(huì)通過生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)對人類健康產(chǎn)生潛在危害，所以，該問題受到了普遍關(guān)注[1]。因此需要對這些企業(yè)周邊和企業(yè)內(nèi)部進(jìn)行野外采樣與檢測，分析其周邊土壤中鎘、汞、砷、鉛、鉻、銅、鋅、鎳8種重金屬的含量，并分析其造成的污染情況，以期為該地區(qū)工業(yè)發(fā)展中的環(huán)境保護(hù)和治理工作提供依據(jù)。

1 調(diào)查企業(yè)的污染情況并確定污染范圍

調(diào)查企業(yè)為危廢處置行，地塊占地面積約0.23 km2，所屬行業(yè)為危險(xiǎn)廢物治理（行業(yè)代碼為7724）。該企業(yè)主要從事危險(xiǎn)廢物綜合利用，目前經(jīng)營規(guī)模為200 000 t/a，收集、貯存、利用固態(tài)表面處理廢物HW17，固態(tài)含鉻廢物HW21、固態(tài)含銅廢物HW22和固態(tài)含鎳廢物HW46。

企業(yè)主要的建構(gòu)筑物包括各種廠房（浮選車間、烘干車間、制磚車間、熔煉車間、原輔料倉庫等）、污水處理設(shè)施、辦公樓、宿舍、配電房、發(fā)電機(jī)房等。建筑占地面積為48 917 m2，綠化面積為24 411 m2。

該企業(yè)的主要生產(chǎn)線有：①固態(tài)表面處理廢物、固態(tài)含銅廢物、固態(tài)含鎳廢物預(yù)處理；②固態(tài)含銅廢物、固態(tài)含鎳廢物采用密閉還原熔煉爐熔煉得到冰銅、粗銅、低冰銅鎳；③固態(tài)含銅爐渣采用浮選工藝得到富銅爐渣，再次回到綜合處理工藝中處理得到冰銅、粗銅、低冰銅鎳；④固態(tài)表面處理廢物經(jīng)烘干、燒結(jié)后采用焚燒煙化爐還原熔煉得到銅鎳合金和含錫灰，銅鎳合金進(jìn)密閉還原熔煉爐繼續(xù)提煉。⑤不銹鋼除塵灰綜合利用得到鉻鎳生鐵。其中：①為現(xiàn)有項(xiàng)目原材料預(yù)處理工藝；②為現(xiàn)有項(xiàng)目含銅廢物、含鎳廢物熔煉工藝；③為熔煉爐爐渣后處理工藝；④為固態(tài)表面處理廢物（含錫廢物）焚燒煙化還原熔煉工藝；⑤為含鉻鎳廢物熔煉工藝。其中：烘干爐、燒結(jié)機(jī)、還原熔煉爐、煙化爐和高爐進(jìn)料都是微負(fù)壓，加料時(shí)基本不產(chǎn)生粉塵。烘干爐出料時(shí)，原料含水率為40%，基本不產(chǎn)生灰塵；燒結(jié)機(jī)出料時(shí)，需噴淋，可防止灰塵產(chǎn)生。所以現(xiàn)有項(xiàng)目的廢氣污染源主要包括烘干爐原煤燃燒器燃煤廢氣，燒結(jié)廢氣、密閉還原熔煉爐廢氣、焚燒煙化爐廢氣、高爐廢氣、廚房油煙廢氣、制團(tuán)過程無組織排放粉塵、密閉還原熔煉爐扒渣時(shí)無組織排放粉塵、顎式破碎機(jī)破碎過程無組織排放粉塵、焚燒煙化爐物料運(yùn)輸時(shí)無組織排放粉塵、煤粉無組織排放粉塵、不銹鋼除塵灰生產(chǎn)過程無組織排放粉塵。

現(xiàn)有項(xiàng)目的水污染源主要包括爐渣壓濾廢水、污泥滲濾液、檢測室廢水、初期雨水、生活污水、沖洗廢水等。

在現(xiàn)有項(xiàng)目的生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的固體廢棄物主要包括烘干爐爐渣、烘干爐煙氣脫硫過程產(chǎn)生的脫硫渣、烘干機(jī)除塵器收集粉塵、燒結(jié)機(jī)布袋除塵器收集粉塵、燒結(jié)廢氣脫硫過程產(chǎn)生的脫硫渣、密閉還原熔煉爐沉降室沉降煙塵、布袋除塵器收集粉塵、熔煉廢氣脫硫過程產(chǎn)生的脫硫渣、熔煉爐爐渣、廢焦炭、爐渣掃選過程產(chǎn)生的尾礦渣、焚燒煙化爐廢氣沉降室粉塵、布袋除塵器粉塵、脫硫過程產(chǎn)生的脫硫渣、煙化爐爐渣、高爐爐渣、高爐廢氣脫硫渣、高爐廢氣降塵、布袋除塵、廢包裝材料。污水處理站污泥、生活垃圾等。

對于該企業(yè)的調(diào)查，按照《農(nóng)用地土壤污染狀況詳查點(diǎn)位布設(shè)技術(shù)規(guī)定》（環(huán)辦土壤函〔2017〕1021號(hào)）附件2《土壤重點(diǎn)污染源影響范圍》，確定周邊影響范圍。根據(jù)調(diào)查，企業(yè)運(yùn)行時(shí)間超過10 a，日處理危廢550 t，其焚燒爐煙筒高度為50 m。且所在地區(qū)多年平均降水量為1 680 mm；本地多年平均風(fēng)速為1.5 m/s，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)。

根據(jù)以上信息，企業(yè)影響范圍計(jì)算如下（單位：km）：(1)影像范圍（3.4）=基本范圍（2.0）+年限影響因素（+0.5）+規(guī)模影響因素（+0.5）+多年平均風(fēng)速影響因素（+0.5）+地形影響因素（+0.1）+年平均降水量影響因素（-0.2）。(2)由于主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，影響范圍向西南方向延伸0.5 km。(3)廠區(qū)常設(shè)有排水溝，并有圍墻阻隔，因此，對工業(yè)企業(yè)周邊影響范圍的確定，不考慮地表產(chǎn)流的影響。(4)根據(jù)《關(guān)于印發(fā)<農(nóng)用地土壤污染狀況詳查點(diǎn)位布設(shè)技術(shù)規(guī)定>的通知》（環(huán)辦土壤函〔2017〕1021號(hào)）附件2《土壤重點(diǎn)污染源影響范圍》，本企業(yè)污染源周邊影像區(qū)范圍經(jīng)調(diào)整后為3.4 km，其影響范圍2 470 hm2。

2 采樣點(diǎn)位的布設(shè)

（1）點(diǎn)位數(shù)量：影響范圍≤1 000 hm2的地區(qū)，設(shè)置4～6個(gè)點(diǎn)位；影響范圍＞1 000 hm2的地區(qū)，每增加200 hm2，可增加1個(gè)點(diǎn)位。具體數(shù)量根據(jù)地塊的實(shí)際分布情況酌情調(diào)整。

（2）優(yōu)先選擇“農(nóng)用地”地塊設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)位，周邊無農(nóng)用地的，則選擇與人體健康關(guān)系密切的公園綠地等地塊設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)位；上述類型均無的，則在有土壤的地塊上隨機(jī)布點(diǎn)；同類型地塊中優(yōu)先選擇面積最大的地塊，且將監(jiān)測點(diǎn)位設(shè)置在地塊中心。

（3）根據(jù)以上原則共布點(diǎn)10個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位，其中，農(nóng)田采樣點(diǎn)9個(gè)、果園1處。由于重點(diǎn)監(jiān)測大氣沉降引起的污染，采樣均采取0～20 cm表層樣。同時(shí)，使用GPS系統(tǒng)對每個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行精確定位。

3 采樣與檢測

（1）采樣采用混合取樣方法?；旌蠘悠肥遣捎脜^(qū)域內(nèi)多點(diǎn)取土，采集方法為雙對角線法。在采樣點(diǎn)確定后，設(shè)定20 m×20 m為采樣區(qū)，且在設(shè)定區(qū)域內(nèi)，按混合采樣法采集分點(diǎn)樣品，并采用聚乙烯盆與竹片等工具等量混合后合成一份混合樣，采用四分法棄去多余土壤，測試樣品的采樣量一般不少于2 000 g。土壤樣品在實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干室自然風(fēng)干，使用上海凈信JX-4G瑪瑙研磨機(jī)研磨至100目，裝入自封袋保存?zhèn)溆谩?/p>

（2）汞、砷采用微波消解原子熒光法；鎘、鉛采用石墨爐原子吸收分光光度法，使用GFA-7000A石墨爐原子吸收分光光度計(jì)；鉻、銅、鋅、鎳采用火焰原子吸收分光光度法，使用AA-7000火焰原子吸收分光光度計(jì)。

4 評估方法

本次評價(jià)采用國家《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB15618-2018）作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

4.1 單因子污染指數(shù)法

用單因子指數(shù)法評價(jià)影響區(qū)域內(nèi)各污染因子的污染程度，計(jì)算公式如下：

式中：Pi為i重金屬元素的污染指數(shù)；Ci為重會(huì)屬含量實(shí)測值；Si為土壤環(huán)境質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。土壤單項(xiàng)污染程度分級標(biāo)準(zhǔn)見表1。

4.2 綜合污染指數(shù)法

用單因子污染指數(shù)的平均值和最高值進(jìn)行計(jì)算，綜合分析各點(diǎn)位重金屬污染程度，用于突出污染較重的重金屬污染物的作用。評價(jià)方法采用內(nèi)梅羅（N.L.Nemerow）污染指數(shù)[2]計(jì)算重金屬綜合污染指數(shù)，評價(jià)重金屬綜合污染程度。計(jì)算公式如下：

式中：PN是采樣點(diǎn)的綜合污染指數(shù)；Pimax為i采樣點(diǎn)重金屬污染物單項(xiàng)污染指數(shù)中的最大值；為單因子指數(shù)平均值。權(quán)重w的確立，Swaine按照重金屬對環(huán)境的影響程度，將環(huán)境研究中人們都比較關(guān)注的微量元素分成三類，因一、二、三類微量元素的環(huán)境重要性逐漸下降，分別賦值3、2、1作為權(quán)重[3]。重金屬污染物對環(huán)境的重要性分類和權(quán)重值詳見表2。

表2 重金屬污染物對環(huán)境的重要性分類和權(quán)重值

土壤綜合污染指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)詳見表3[4]。

表3 土壤綜合污染程度分級標(biāo)準(zhǔn)

5 結(jié)果與分析

5.1 理化指標(biāo)

統(tǒng)計(jì)10個(gè)樣品的pH值、有機(jī)質(zhì)含量與陽離子交換量見表4。從表4可以看出，本企業(yè)周邊土壤呈偏酸性。有機(jī)質(zhì)含量為1.9%～6.9%，處于一級到四級變化范圍，變化較大；陽離子交換量小于10 cmol+/kg為保肥能力弱，因成本區(qū)域土壤保肥能力較弱。

表4 各監(jiān)測點(diǎn)位理化指標(biāo)

5.2 單因子污染指數(shù)Pi分析

統(tǒng)計(jì)10個(gè)樣品檢測數(shù)據(jù)得出各元素污染指數(shù)，詳見表5。對各元素超標(biāo)點(diǎn)位數(shù)量情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，詳見表6。

表5 各點(diǎn)位重金屬污染檢測數(shù)據(jù)單位：mg/kg

表6 各重金屬污染指數(shù)點(diǎn)位數(shù)統(tǒng)計(jì)

從表6中可以看出，Cd有1個(gè)點(diǎn)位處于重污染等級，其余點(diǎn)位沒有污染；說明Cd存在點(diǎn)污染的情況；Hg有1個(gè)點(diǎn)位處于輕污染等級，其余點(diǎn)位沒有污染；Pb有2個(gè)點(diǎn)位處于中度污染等級，5個(gè)點(diǎn)位處于輕污染等級，3個(gè)點(diǎn)位無污染。說明鉛的污染較為普遍，但沒有達(dá)到重度污染的等級。

5.3 多因子綜合指數(shù)PN分析

對10個(gè)樣品檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出各點(diǎn)位綜合污染指數(shù)，詳見表7。

表7 各點(diǎn)位多因子綜合指數(shù)統(tǒng)計(jì)

從表7可以看出，10個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位中有1處為重度污染，3處為中度污染，3處為輕度污染，僅有2處處于安全和尚清潔等級。污染點(diǎn)位占全部點(diǎn)位的80%，說明本企業(yè)周邊重金屬污染較為普遍。

6 結(jié)論

（1）研究區(qū)域土壤肥力空間變化較大，存在保肥能力較弱的特點(diǎn)。

（2）通過野外采樣與室內(nèi)分析，采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對企業(yè)周邊土壤進(jìn)行污染指數(shù)評估。通過單因子指數(shù)分析可以看出，被調(diào)查企業(yè)周邊存在中、輕度的鉛污染。且部分點(diǎn)位出現(xiàn)汞和鎘的污染，其中鎘在一處點(diǎn)位達(dá)到重污染等級，推測存在點(diǎn)污染的可能，非區(qū)域性污染，推測鎘的污染并非企業(yè)通過大氣沉降與地表徑流污染所致。

（3）通過對各點(diǎn)位多因子綜合指數(shù)分析，大部分監(jiān)測點(diǎn)位存在輕度到重度不同等級污染的情況，說明被監(jiān)測企業(yè)周邊有一定的重金屬污染，結(jié)合單因子指數(shù)分析，其污染主要類型為鉛。

（4）由于調(diào)查區(qū)域主要種植水稻和橘子等農(nóng)作物，存在一定的健康風(fēng)險(xiǎn)，建議本區(qū)域采取替代種植等策略，以減少對人體健康的潛在危害。