寧東能源化工基地粉煤灰重金屬賦存特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

張治國(guó)，譚雨檸，胡友彪,3，鄭永紅,3，陳登紅，蔡維卿，李雅婷，盧江偉

(1.安徽理工大學(xué) 地球與環(huán)境學(xué)院，安徽 淮南 232001；2.合肥綜合性國(guó)家科學(xué)中心能源研究院，安徽 合肥 230031；3.安徽省高潛水位礦區(qū)水土資源綜合利用與生態(tài)保護(hù)工程實(shí)驗(yàn)室，安徽 淮南 232001；4.安徽理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，安徽 淮南 232001)

在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中，煤炭是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中最主要的能源之一[1]。2021 年煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的56.0%[2]，煤炭在開發(fā)利用的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的粉煤灰、煤矸石和煤泥等煤基固廢。粉煤灰主要來自于火力發(fā)電、金屬冶煉和供熱取暖等消耗煤炭的環(huán)節(jié)，占燃煤發(fā)電廠總固體廢棄物的60%～88%[3]。粉煤灰是以球形顆粒為主的各種礦物的非均勻復(fù)合物，球形顆粒主要由復(fù)合的鈉、鉀和鈣鋁硅酸鹽組成，富含一些必需元素(鐵、鋅、錳、硼、鉬等)，但也含有鎳、鉻、鉛、鋁、硅等有毒元素[4]，直接或間接對(duì)人類生產(chǎn)生活帶來危害。

粉煤灰的露天堆放不僅占用大量土地，還會(huì)引起揚(yáng)灰，污染大氣，破壞土壤結(jié)構(gòu)和污染水體等[5]。日益嚴(yán)重的粉煤灰污染和安全利用問題已成為全球的熱點(diǎn)話題。相關(guān)專家在煤基固廢發(fā)電[6]、制作免燒磚[7]、水泥[8-9]等建筑材料、基建材料[10-12]、礦區(qū)采空區(qū)回填[13-14]、土壤改良[15-17]等方面做了大量研究工作。然而，粉煤灰利用過程中還會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利影響，會(huì)釋放出大量微量金屬如銅(Cu)、錳(Mn)、鋅(Zn)和鉬(Mo)，以及大量其他有毒元素(如As、Cd、Co、Pb、Ni、Se)，這些元素是土壤和水污染的主要來源[18-20]。其次，粉煤灰中的微量元素會(huì)在農(nóng)作物、微生物體內(nèi)富集，轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的金屬化合物，甚至通過食物鏈和飲水作用對(duì)動(dòng)物和人類造成嚴(yán)重危害[21-23]。膠結(jié)充填采煤是一種新興的環(huán)境友好型采煤方法，膠結(jié)充填材料主要以煤矸石作為骨料，粉煤灰和水泥作為膠凝材料。目前相關(guān)的研究主要集中在材料的力學(xué)性能和流動(dòng)特性等方面[24]，忽略了材料的毒理學(xué)特性。因此，在全面推進(jìn)“綠水青山就是金山銀山”的重要時(shí)期，粉煤灰等煤基固廢的重金屬浸出規(guī)律與潛在風(fēng)險(xiǎn)研究已迫在眉睫[23]。

筆者以寧夏寧東能源化工基地的粉煤灰為研究對(duì)象，通過酸消解法、DTPA 浸提和Tessier 五步提取法，測(cè)定粉煤灰的理化特性、重金屬全量和有效態(tài)含量，利用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)編碼法(Risk Assessment Code，RAC)、次生相與原生相比值法(Ratio of Secondary Phase and Primary Phase，RSP)和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法評(píng)價(jià)粉煤灰中重金屬產(chǎn)生的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，以期為膠結(jié)充填開采技術(shù)的發(fā)展和煤基固廢粉煤灰資源化利用提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

寧東能源化工基地總面積3 484 km2，位于寧夏中東部、銀川市東南部，范圍覆蓋銀川和吳忠2 個(gè)地級(jí)市，靈武、鹽池、同心和紅寺堡4 個(gè)縣(區(qū))，交通便利，如圖1 所示。

圖1 寧東能源化工基地地理位置Fig.1 Geographical location of Ningdong Energy Chemical Industry Base

區(qū)域內(nèi)煤炭資源儲(chǔ)量大，現(xiàn)已探明儲(chǔ)量386 億t，占寧夏總探明儲(chǔ)量的87%，為全國(guó)14 個(gè)億噸級(jí)大型煤炭基地之一、9 個(gè)千萬千瓦級(jí)大型煤電基地之一。近年累計(jì)產(chǎn)生煤矸石、粉煤灰和爐底渣等煤基固廢9 000 多萬噸，且處于逐年增長(zhǎng)中。研究區(qū)屬中溫帶干旱氣候區(qū)，具有干燥、雨量少而集中、蒸發(fā)量大、日照時(shí)間長(zhǎng)、冬春季風(fēng)沙多等特點(diǎn)。

鴛鴦湖電廠位于寧東靈武煤田鴛鴦湖礦區(qū)，是典型的坑口電廠，距離任家莊煤礦25.4 km，距離梅花井煤礦2.5 km?？傃b機(jī)容量(一期2×660 MW+二期2×1 100 MW)達(dá)到3 520 MW，為西北地區(qū)和國(guó)神集團(tuán)最大的火力發(fā)電廠，每年產(chǎn)生的粉煤灰約95 萬t。

鴛鴦湖電廠燃煤主要來自梅花井煤礦2 煤，該礦主要含煤地層是侏羅系延安組，主采2、6、8、9 煤。宏觀煤巖類型主要為半暗-半亮型，其顯微組分中有機(jī)組分含量較高，無機(jī)組分含量較低。原煤灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值介于9.5%～11.7%，全硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值介于0.58%～0.82%，具有低灰、低硫和低有害元素等優(yōu)點(diǎn)，是優(yōu)質(zhì)的動(dòng)力用煤[25-27]。

1.2 樣品預(yù)處理和儀器

1.2.1 樣品預(yù)處理

采集的粉煤灰樣品在實(shí)驗(yàn)室烘箱中105℃烘干恒重，球磨機(jī)研磨過0.075 mm 篩后，裝袋貼標(biāo)簽備用。

采用HNO3-HF-HClO4的三酸消解體系[28]對(duì)粉煤灰樣品進(jìn)行重金屬全量消解，同時(shí)采用Tessier 五步提取法[29]測(cè)定樣品重金屬形態(tài)，包括可交換態(tài)(F1)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)(F2)、鐵(錳)氧化物結(jié)合態(tài)(F3)、有機(jī)結(jié)合態(tài)(F4)和殘?jiān)鼞B(tài)(F5)5 種。取預(yù)處理后的土壤樣品2.0 g(精度0.000 3 g 以內(nèi))，具體操作步驟見表1。

表1 Tessier 提取法Table 1 Tessier extraction method operation steps

1.2.2 分析儀器

重金屬元素采用美國(guó)珀金埃爾默電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(PE NexION 300X)測(cè)定，形貌觀察及成分分析采用熱場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(HITACHI FlexSEM 1000)和美國(guó)能譜儀(IXRF Model 550i 型)測(cè)定，礦物組成采用島津X 射線衍射儀(XRD-6000)進(jìn)行分析，顆粒機(jī)械組成采用激光粒度分析儀(RISE-2006)測(cè)定。

1.3 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

1.3.1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)編碼法

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)編碼法(RAC）是基于重金屬形態(tài)分析的重金屬潛在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，于1985 年由G.Perin 等[30]提出，計(jì)算公式見下式。

式中：FRAC為可交換態(tài)含量和碳酸鹽結(jié)合態(tài)含量占5 種形態(tài)總和的百分比，%；CF1為可交換態(tài)含量，mg/kg；CF2為碳酸鹽結(jié)合態(tài)含量，mg/kg；CF3為鐵(錳)氧化物結(jié)合態(tài)含量，mg/kg；CF4為有機(jī)物結(jié)合態(tài)含量，mg/kg；CF5為殘?jiān)鼞B(tài)含量，mg/kg。為了對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，RAC 法將風(fēng)險(xiǎn)劃分為無風(fēng)險(xiǎn)(FRAC＜1%)、低風(fēng)險(xiǎn)(1%≤FRAC＜10%)、中等風(fēng)險(xiǎn)(10%≤FRAC＜30%)、高風(fēng)險(xiǎn)(30%≤FRAC＜50%)、極高風(fēng)險(xiǎn)(FRAC≥50%)5 個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

1.3.2 次生相與原生相比值法

土壤重金屬除了F5 態(tài)，F(xiàn)1-F4 態(tài)都可能對(duì)環(huán)境造成影響，因此，選用次生相與原生相比值法(Ratio of Secondary Phase and Primary Phase，RSP)對(duì)重金屬潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)[28]。次生相為(F1+F2+F3+F4)，原生相為F5，計(jì)算公式見下式：

式中：FRSP為重金屬污染指數(shù)；Ms為次生相中的重金屬含量，mg/kg；Mp為原生相中的重金屬含量，mg/kg。根據(jù)RSP 風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，將風(fēng)險(xiǎn)劃分為無污染(FRSP≤1)、輕度污染(1＜FRSP≤2)、中度污染(2＜FRSP≤3)、重度污染(FRSP＞3)。

1.3.3 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法

1980 年，瑞典科學(xué)家Hakanson 根據(jù)重金屬特性和環(huán)境行為特征提出潛在生態(tài)危害指數(shù)(Potential ecological Risk Index，RI)評(píng)價(jià)方法[31]，其計(jì)算公式為：

式中：RI 為某一點(diǎn)多種重金屬綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；n為金屬元素種類。

根據(jù)和RI 值劃分為不同的潛在生態(tài)危害水平[32]。污染物毒性響應(yīng)系數(shù)的規(guī)范處理定值[33]為Tr(Pb)=5，Tr(Ni)=5，Tr(Cu)=5，Tr(Cr)=2，Tr(Cd)=30，Tr(As)=10。根據(jù)和RI 值劃分成不同程度的危害水平，和RI 與污染程度的關(guān)系見表2。

表2 Hakanson 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)Table 2 Hakanson ecological risk classification

1.4 數(shù)據(jù)分析與質(zhì)量控制

采用Excel 2016 和SPSS 24.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理，采用Origin 2021 軟件進(jìn)行圖件繪制。測(cè)試過程中采用安徽五河淮河沉積物土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW07455(GSS-26))和安徽潮土土壤有效態(tài)成分標(biāo)準(zhǔn)物(GBW07461(ASA-10))進(jìn)行質(zhì)量控制。

2 結(jié)果與分析

2.1 粉煤灰的物理特性

2.1.1 形貌觀察與能譜分析

如圖2 所示，粉煤灰由粒徑不等的球形微珠和多孔顆粒組成，且球形微珠表面較為光滑，多孔顆粒表面較為粗糙。粉煤灰顆粒的表面凹凸不平，有許多孔隙，球形微珠上還附著小顆粒，這種結(jié)構(gòu)為粉煤灰用作膠結(jié)充填的膠凝材料提供了條件。

圖2 粉煤灰的SEM 掃描圖和能譜分析Fig.2 The results of SEM scan and energy spectrum of fly ash

由圖2 和表3 可知，能譜掃描結(jié)果顯示粉煤灰含有O、Si、Al、Fe、Ca、Ti、K、Mg 這8 種元素，其中O、Si 和Al 的含量較高，3 種元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和原子百分含量分別為91.54%和95.75%。

表3 粉煤灰的元素組成及氧化物含量Table 3 Composition and Oxide content of fly ash

2.1.2 礦物組成及其物理特性

粉煤灰的X 射線衍射(XRD)結(jié)果如圖3 所示，基于粉煤灰樣品的XRD 圖譜中衍射峰分析樣品中所含礦物相。粉煤灰礦物主要是硅酸鹽玻璃體和少量晶質(zhì)石英、莫來石、剛玉，含有少量鹽類、鐵質(zhì)氧化物等殘缺物。從圖3 可以看出，粉煤灰的特征峰主要來源于粉煤灰中的礦物晶相莫來石(M)、石英(Q)以及少量的赤鐵礦(H)、硬石膏(A)、伊利石(I)和磁鐵礦(Ma)等礦物相。通過Jade 6.5 軟件進(jìn)行物相分析，得到粉煤灰中所含礦物的PDF 卡片，然后通過Xpowder 軟件分析模擬計(jì)算，得到莫來石、石英、硬石膏、赤鐵礦、伊利石、磁鐵礦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為48.6%、21.1%、14.1%、7.7%、4.7%、3.8%。

圖3 粉煤灰的XRD 圖譜Fig.3 XRD atlas of fly ash

粉煤灰主要由粉粒和砂粒組成，其中砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85.13%，最大直徑約為215.9 μm。粉煤灰密度在0.51 g/cm3左右，緊實(shí)程度松散。

2.2 粉煤灰的養(yǎng)分特性

對(duì)照全國(guó)第二次土壤普查時(shí)的養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[34]，粉煤灰屬于堿性物質(zhì)，其中有機(jī)質(zhì)含量均值為19.81 g/kg，有機(jī)質(zhì)含量處于4 級(jí)水平。堿解氮含量均值為41.94 mg/kg，處于5 級(jí)水平。有效磷含量為81.673 mg/kg，處于1 級(jí)水平。粉煤灰的速效鉀含量均值為225.77 mg/kg，處于1 級(jí)水平。

2.3 粉煤灰中重金屬含量特征

2.3.1 重金屬全量及有效態(tài)含量

粉煤灰中重金屬含量見表4，與寧夏地區(qū)土壤背景值相比，6 種重金屬全量平均值均超過了環(huán)境背景值，超標(biāo)倍數(shù)由大到小順序?yàn)镻b、Cu、Cr、As、Cd、Ni；而有效態(tài)含量均值均低于寧夏地區(qū)土壤環(huán)境背景值。

表4 粉煤灰中重金屬含量與有效態(tài)含量統(tǒng)計(jì)Table 4 Concentration of heavy metals in fly ash and effective content statistics

對(duì)照GB 15618—2018《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)》可以得到，粉煤灰中Pb、Cr、Ni、Cu、Cd、As 6 種重金屬元素全量平均含量均小于其他農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值(基本項(xiàng)目)，有效態(tài)平均含量遠(yuǎn)低于風(fēng)險(xiǎn)篩選值。

2.3.2 重金屬的賦存形態(tài)

由圖4 可知，Pb、Cr、Ni、Cu 和Cd 主要以殘?jiān)鼞B(tài)(F5)的形態(tài)存在。大部分學(xué)者認(rèn)為，該形態(tài)的重金屬可以穩(wěn)定地存在于石英和黏土礦物等晶格里，對(duì)土壤重金屬遷移和生物可利用性影響不大[37]。而能譜分析(EDS)和XRD 的結(jié)果表明，粉煤灰中的礦物組成多以石英和硅鋁酸鹽礦物的形式存在，所以這5 類重金屬可以殘?jiān)鼞B(tài)的形式穩(wěn)定存在。而粉煤灰中As 元素主要以可交換態(tài)(F1)存在，其次是殘?jiān)鼞B(tài)(F5)。As 在粉煤灰中主要以可交換態(tài)存在，說明 As 在顆粒形成的過程中，更多的是富集在小顆粒上，并且元素總量占比也很高。借助SEM 觀察了粉煤灰的微觀形貌，粉煤灰由粒徑不等的球形微珠和多孔小顆粒組成，而粉煤灰顆粒越細(xì)小，比表面積越大，顆粒的表面活性和吸附能力就越強(qiáng)，與重金屬元素發(fā)生吸附的概率就越高[38]。

圖4 粉煤灰中6 種重金屬的賦存形態(tài)Fig.4 Occurrence forms of six heavy metals in fly ash

2.4 粉煤灰中重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.4.1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)編碼法(RAC)

由圖5 可知，As 的FRAC值為59.91%(大于50%)，具有極高的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)影響，這也說明了在一定外界環(huán)境影響下，粉煤灰中As 元素會(huì)向環(huán)境發(fā)生遷移和轉(zhuǎn)化。Ni 的FRAC值為33.8%，大于30%，為高風(fēng)險(xiǎn)；Cd和Cu 的FRAC值在10%～30%，具有中等風(fēng)險(xiǎn)影響；Cr的FRAC值小于10%，為低風(fēng)險(xiǎn)；Pb 的FRAC值小于1%，為無風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。粉煤灰中6 種重金屬元素生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度由大到小為 As、Ni、Cd、Cu、Cr、Pb。

圖5 粉煤灰中6 種重金屬元素RAC 評(píng)價(jià)指數(shù)Fig.5 RAC evaluation index of six heavy metals in fly ash

2.4.2 次生相與原生相比值法(RSP)

從圖6 可知，粉煤灰中As 元素的FRSP值為1.51，為輕度污染，Pb、Cr、Ni、Cu、Cd 5 種元素的FRSP值均小于1，為無污染。RSP 指數(shù)結(jié)果表明，As 的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大，各元素生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)由大到小為As、Cu、Ni、Cd、Cr、Pb。

圖6 粉煤灰中6 種重金屬元素RSP 評(píng)價(jià)指數(shù)Fig.6 RSP evaluation index of six heavy metals in fly ash

2.4.3 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法(RI)

1) 重金屬全量

選用寧夏地區(qū)土壤環(huán)境背景值作為參比值，分別計(jì)算粉煤灰中6 種重金屬元素全量和有效態(tài)的和RI。從表5 可知，Cd 元素最大為48.55，為Ⅱ級(jí)中等生態(tài)危害，其他元素均低于40，污染程度均為輕微生態(tài)危害水平。粉煤灰6 種重金屬大小順序?yàn)镃d、Pb、As、Cu、Ni、Cr，Cd 元素是最主要的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)因子，貢獻(xiàn)率為40.60%。粉煤灰中6 種重金屬元素RI 值為119.56，小于150，表明粉煤灰重金屬全量含量RI 值處于Ⅰ級(jí)，屬輕微生態(tài)危害水平。

2) 重金屬有效態(tài)

表5 Hakanson 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)Table 5 Hakanson potential ecological risk index

粉煤灰中6 種重金屬元素有效態(tài)的RI 為8.93，未超過150，表明粉煤灰中6 種重金屬有效態(tài)含量RI 值處于Ⅰ級(jí)，輕微生態(tài)危害水平。

3 討 論

我國(guó)目前尚未建立重金屬污染評(píng)價(jià)統(tǒng)一體系、標(biāo)準(zhǔn)的方法[39]，特別是粉煤灰等一般工業(yè)固體廢物，尚無相配套評(píng)價(jià)體系和標(biāo)準(zhǔn)，目前只能參考土壤的各類標(biāo)準(zhǔn)和方法用于重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。因此，極大地限制了粉煤灰等固體廢物的資源化利用，如利用粉煤灰進(jìn)行礦井膠結(jié)充填開采、開展土壤養(yǎng)分提升和重金屬修復(fù)等工作。

重金屬形態(tài)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法主要有風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估編碼法(RAC)和次生相與原生相比值法(RSP)2 種。由于2 個(gè)評(píng)價(jià)方法原理的差異，結(jié)果存在一定的差異性。本次RAC 法評(píng)價(jià)顯示重金屬As 具有極高風(fēng)險(xiǎn)，Cu、Cd 和Ni 具有中高風(fēng)險(xiǎn)，其余元素為低風(fēng)險(xiǎn)，而RSP法評(píng)價(jià)結(jié)果顯示僅有As 為輕度污染，其他元素均為無污染。RAC 法重點(diǎn)考慮粉煤灰中活性態(tài)的相對(duì)含量，利用形態(tài)分析來闡明重金屬在土壤環(huán)境中行為特性和生物有效性；而RSP 法強(qiáng)調(diào)的則是重金屬元素的賦存形態(tài)及其有效態(tài)與殘?jiān)鼞B(tài)的比值情況，能夠在一定的程度上反映重金屬元素的可能來源和易于對(duì)生物或環(huán)境造成污染的程度[40]。就本文而言，RSP 法對(duì)于粉煤灰中重金屬的評(píng)價(jià)更加客觀和準(zhǔn)確。

潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法不僅考慮了含量與背景值的差異，也考慮了各重金屬生物毒性的差別，所以評(píng)價(jià)結(jié)果更為科學(xué)客觀。但僅依靠土壤中重金屬總含量來評(píng)價(jià)土壤受污染程度及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，是存在信息缺失的[41]。所以本文基于全量和有效態(tài)元素含量進(jìn)行Cd 元素潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，盡管形態(tài)和含量不同，但最終評(píng)價(jià)結(jié)果都是Cd 元素為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)最大因子，RI 值均為Ⅰ級(jí)，輕微生態(tài)危害水平。潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法雖然能直觀反映重金屬在土壤中的富集信息和環(huán)境危害性，但其未考慮土壤重金屬的遷移特性和生物可利用性[36]。因此，對(duì)于粉煤灰中重金屬的評(píng)價(jià)應(yīng)該兼顧重金屬全量和形態(tài)2 方面的評(píng)價(jià)，這樣既不會(huì)忽視重金屬全量很低而生物可利用性很高的情況，又會(huì)考慮重金屬全量高而生物可利用性很低而造成嚴(yán)重污染的情況。因此，在進(jìn)行重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，綜合考慮土壤母質(zhì)、重金屬種類、賦存形態(tài)和生物毒性等參數(shù)指標(biāo)綜合評(píng)估，選擇多個(gè)評(píng)價(jià)方法相結(jié)合，才能更加科學(xué)準(zhǔn)確地評(píng)估重金屬在土壤中的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

綜合上述3 種評(píng)價(jià)方法的結(jié)果，粉煤灰中As 和Cd 元素是主要的潛在污染因子，對(duì)環(huán)境存在潛在生態(tài)污染風(fēng)險(xiǎn)。因此，可以考慮使用綠色淋洗劑(螯合劑和有機(jī)酸)對(duì)粉煤灰進(jìn)行化學(xué)淋洗，來降低這2 種元素的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)粉煤灰的綠色無害化大規(guī)模利用。

4 結(jié) 論

a.與寧夏地區(qū)土壤背景值相比，粉煤灰中6 種重金屬全量平均值均超過了寧夏地區(qū)土壤環(huán)境背景值，但都沒有超過農(nóng)用地土壤環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值；粉煤灰中6 種重金屬有效態(tài)含量平均值均低于寧夏地區(qū)土壤環(huán)境背景值和農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值。

b.粉煤灰由粒徑不等的球形微珠和多孔顆粒組成，結(jié)構(gòu)松散，密度小，速效養(yǎng)分速效鉀和速效磷含量豐富，對(duì)環(huán)境生態(tài)污染輕微，可以考慮將粉煤灰作為膠結(jié)充填開采材料或者污染土壤的改良劑(養(yǎng)分提升、重金屬鈍化)。

c.RAC 評(píng)價(jià)結(jié)果表明，As 具有極高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，Cd、Cu 和Ni 具有中高風(fēng)險(xiǎn)，Cr、Pb 元素分別為低風(fēng)險(xiǎn)和無風(fēng)險(xiǎn)；RSP 評(píng)價(jià)結(jié)果表明，重金屬As 為輕度污染，其余元素?zé)o污染；基于全量和有效態(tài)含量的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，無論是全量和有效態(tài)含量RI 值處于Ⅰ級(jí)，輕微生態(tài)危害水平，粉煤灰中Cd 元素是RI值主要貢獻(xiàn)者。綜合來看，重金屬As 和Cd 是主要的潛在污染因子，對(duì)周邊環(huán)境存在潛在威脅，需要引起必要的重視和防范。