江蘇某電鍍場地污染特征調(diào)查

譚林立，許航，王俊霖，韓曉月（江蘇圣泰環(huán)境科技股份有限公司，南京 210007）

江蘇某電鍍場地污染特征調(diào)查

譚林立，許航，王俊霖，韓曉月
（江蘇圣泰環(huán)境科技股份有限公司，南京 210007）

以江蘇省靖江某電力器材廠場地土壤與地下水為研究對象，分析該場地土壤、地表積水與地下水中重金屬污染狀況，結(jié)果表明：該場地受重金屬Zn、Cd污染，土壤樣品超標(biāo)率均為30%，與土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)值相比，Zn和Cd最大超標(biāo)倍數(shù)分別為1.5倍和6倍；水質(zhì)樣品中主要為地表積水存在重金屬污染問題，此外氯化物濃度也明顯高于背景值，說明該場地存在一定的環(huán)境健康風(fēng)險，因此,在再利用之前需對污染場地進(jìn)行修復(fù)。

1 引言

工廠在生產(chǎn)過程中污染物的排放與泄露會使土壤與地下水受到嚴(yán)重污染，而隨著中國城市面積的不對擴(kuò)張，許多城市為調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)而實(shí)施城市布局“退二進(jìn)三”戰(zhàn)略，原來處在主城區(qū)的工業(yè)企業(yè)紛紛搬遷，因其生產(chǎn)過程中所造成的環(huán)境污染問題，這些土地不能被直接使用，從而形成了大量工業(yè)污染遺留場地[1]。

電鍍企業(yè)普遍存在規(guī)模小、工藝簡單和管理不規(guī)范等特點(diǎn)，極易造成場地重金屬污染[2～4]，因此,為保護(hù)人們的健康安全，需要對這些污染場地進(jìn)行污染狀況調(diào)查并修復(fù)。本文以江蘇省靖江某電力器材廠場地土壤與地下水為研究對象，分析該場地土壤與地下水中重金屬污染狀況，為場地污染土壤修復(fù)提供技術(shù)支撐。

2 材料與方法

2.1 樣品采集區(qū)概況

本區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，具有氣候溫和、雨量充沛、四季分明、陽光充足、無霜期長、長江無冰凍等特點(diǎn)，常年主導(dǎo)風(fēng)為東南風(fēng)，平均風(fēng)速為3.6m/s，歷年最大風(fēng)速為20m/s。年平均氣溫15.2℃，近年最低氣溫-8℃，最高氣溫39℃，年平均降雨量為1 050mm，年平均氣壓為1 013mpa，年平均相對濕度為67%。靖江地處江南水網(wǎng)區(qū)，屬長江北岸沖積平原，區(qū)內(nèi)地表水系十分發(fā)育，主要受大氣降水的影響。

場地周邊主要為住宅區(qū)、酒店、超市，沒有其它企業(yè)，該場地原所屬企業(yè)生產(chǎn)過程中的主要污染因子為重金屬類，敏感點(diǎn)是周圍已建成的住宅區(qū)。

2.2 布點(diǎn)與采樣

在高污染風(fēng)險區(qū)域內(nèi)劃分了8個監(jiān)測地塊，每個監(jiān)測地塊的面積＜1 600m2，其尺寸和位置見圖1中的枚紅色網(wǎng)格，在每個監(jiān)測地塊的中心位置進(jìn)行布點(diǎn)（見圖1中實(shí)心點(diǎn)）。對于場區(qū)施工挖出的土也進(jìn)行了采樣，編號為c1～c10，同時在網(wǎng)格外部布設(shè)三個土壤背景采樣點(diǎn)，編號為b1～b3。根據(jù)土質(zhì)分層情況確定縱向采樣點(diǎn)在0.5～1.0m深處取樣。設(shè)置兩個淺層地下水樣采集點(diǎn)。同時在網(wǎng)格線外部布設(shè)一個對照采樣點(diǎn)，以確定地下水的背景值。淺層地下水取樣的深度為3.0～4.0m。共采集土壤樣品數(shù)為13個，地表水樣品數(shù)為2個，地下水樣品數(shù)為3個。

圖1 監(jiān)測地塊分布圖(單位：m）

考慮場地的污染風(fēng)險因子為重金屬，不存在揮發(fā)的可能性，且高風(fēng)險區(qū)域的場地地面高低起伏，考慮目前場地狀況，土壤采樣采用鐵鍬或挖機(jī)取土樣；一般區(qū)域采樣根據(jù)現(xiàn)場情況，采用挖機(jī)和Geoprobe結(jié)合的方法，根據(jù)現(xiàn)場情況再做調(diào)整。地下水采樣采用Geoprobe設(shè)備進(jìn)行。

2.3 樣品處理與分析

樣品的處理與保存按照《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》、《地下水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》、《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》等實(shí)施。

監(jiān)測指標(biāo)：土壤的為pH、砷（As）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、汞（Hg）。地下水的pH、總硬度、高錳酸鹽指數(shù)、氯化物、硫酸鹽、砷（As）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、汞（Hg）、六價鉻（Cr6+）。

所有的樣品的污染物參數(shù)測試由通過CMA認(rèn)證的檢測單位首選國家標(biāo)準(zhǔn)和和規(guī)范中規(guī)定的分析方法，對于國內(nèi)沒有的標(biāo)準(zhǔn)分析方法的項(xiàng)目，此次采用EPA等的檢測方法檢測。

2.4 土壤及水環(huán)境安全質(zhì)量評價

采用單項(xiàng)污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法[5]評價土壤重金屬污染程度，單項(xiàng)污染指數(shù)公式為：

式中：Pi為土壤中污染物i的單項(xiàng)污染指數(shù)，Ci土壤中污染物i的實(shí)測濃度，Si為土壤中污染物i評價標(biāo)準(zhǔn)。Pi＜1，表示土壤未受污染物i污染；Pi＞1表示土壤受污染，Pi越大，受污染程度越重。單項(xiàng)污染指數(shù)只能代表某一種污染物的環(huán)境質(zhì)量狀況，不能反映環(huán)境質(zhì)量的全貌，為全面反映各種污染物對土壤環(huán)境質(zhì)量的影響，突出高質(zhì)量分?jǐn)?shù)污染物對土壤環(huán)境質(zhì)量的影響作用，采用綜合污染指數(shù)進(jìn)行評價。綜合污染指數(shù)公式為：

式中，P綜合為內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)；P最大為單項(xiàng)污染指數(shù)中的最大值；P平均參加評價的單項(xiàng)污染指數(shù)的算術(shù)平均值。

土壤環(huán)境質(zhì)量分級是土壤質(zhì)量評價的基本內(nèi)容。按綜合污染指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)：P綜合≤0.7時，土壤環(huán)境質(zhì)量等級為1級，安全級，清潔；0.7＜P綜合≤1時，土壤等級為2級，處于警戒級，尚清潔；1＜P綜合≤2時，土壤等級為3級，土壤污染物超過標(biāo)準(zhǔn)值，視輕污染；2＜P綜合≤3時，土壤等級為4級，土壤受到中度污染；P綜合＞3時，土壤等級為5級，土壤污染已相當(dāng)嚴(yán)重。

水環(huán)境重金屬污染評價采用《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》及《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。

2.5 質(zhì)量控制與數(shù)據(jù)分析

采集現(xiàn)場質(zhì)量控制樣是現(xiàn)場采樣和實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制的重要手段。在采樣過程中，同種采樣介質(zhì)，采集一個現(xiàn)場重復(fù)樣和一個設(shè)備清洗樣?，F(xiàn)場重復(fù)樣是從相同的源收集并單獨(dú)封裝分別進(jìn)行分析的兩個單獨(dú)樣品；設(shè)備清洗樣是采樣前用于清洗采樣設(shè)備與監(jiān)測有關(guān)，并與分析無關(guān)的樣品，以確保設(shè)備不污染樣品。為保證測定結(jié)果的準(zhǔn)確，每批加2個標(biāo)樣，2個空白，2個管理樣，2個回收率，10%的平行。標(biāo)準(zhǔn)值與測定值之間的變異系數(shù)范圍在1.3～8.7，且同批的2個標(biāo)樣的測定值間的變異系數(shù)小于10%，表明其平行性較好，能滿足測定要求。

采用Excel 2007以及SPSS 19.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

3 結(jié)果與討論

3.1 土壤重金屬含量及污染評價

對農(nóng)田表層0～20 cm土樣中重金屬含量進(jìn)行描述性分析，得出各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，結(jié)果如表1所示。土壤中Cr 、Zn 、Pb 、Cd 、As 和Hg 的平均含量分別為15、58、2.3、0.06、2.9和0.06mg/kg，其中，Zn、Pb、Cd元素平均含量高于周邊土壤背景值，特別是Zn和Cd，與土壤環(huán)境二級標(biāo)準(zhǔn)值相比樣品超標(biāo)率達(dá)30%，最高含量分別為302和1.8mg/kg。從最小值和最大值的分布上看，各元素含量的極差很大，特別是Zn與Cd，這意味著著研究區(qū)內(nèi)局部地區(qū)的土壤重金屬由人為活動引入[6,7]。

表1 土壤重金屬含量統(tǒng)計(jì)分析（μg/L）

通過內(nèi)梅羅指數(shù)法對土壤重金屬污染水平進(jìn)行評價，結(jié)果（表2）表明，在10個表層土壤樣品中主要存在兩種重金屬元素的超標(biāo)問題，樣品超標(biāo)率為30%，Zn與Cd超標(biāo)的點(diǎn)位均為C2、C7和C9，通過內(nèi)梅羅指數(shù)綜合評價表明，這三個點(diǎn)的污染狀況分別為中度污染、重度污染和重度污染，表明重金屬Zn與Cd超標(biāo)是造成這三個樣地土壤污染的主要因素。且這三個樣點(diǎn)的pH值分別為4.2、4.4、4.7，而該場地原為靖江電力器材廠使用，該廠主要生產(chǎn)輸電線路電塔等電力器材，主要的產(chǎn)污環(huán)節(jié)為鍍鋅和酸洗。所以，企業(yè)生產(chǎn)活動是造成土壤中Zn和Cd超標(biāo)以及土壤pH值偏低的主要原因。根據(jù)有關(guān)學(xué)者研究，電鍍作業(yè)會造成廠區(qū)土壤重金屬濃度的超標(biāo)[8]。

表2 土壤重金屬污染評價

表3 水樣監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3.2 水質(zhì)污染狀況

有研究表明，電鍍廠屬于重污染行業(yè)污染場地，會對周圍環(huán)境構(gòu)成了一定的影響，包括土壤、作物、水體和底泥等[9,10]。所以，對場地地表水及地下水pH、總硬度、高錳酸鹽指數(shù)、氯化物、硫酸鹽、砷（As）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、汞（Hg）、六價鉻（Cr6+）進(jìn)行測定，結(jié)果見表3。與對照水樣QW相比，地表積水1跟地表積水2的部分指標(biāo)濃度均較高，其中地表積水1中氯化物、Zn、Cd濃度分別是是QW的55倍、312倍和5.6倍；地表積水2中的氯化物、Zn濃度分別是QW的3.9倍和45倍。此外，地下水cw1的氯化物濃度也明顯高于背景值，所以，酸洗液存在向地下水滲透的危險。

本次調(diào)查場地規(guī)劃用地為住宅類，場地內(nèi)地表水為人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)，所以以《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》及《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)進(jìn)行評價[9,10]，部分地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值如表4所示，結(jié)果表明，地表積水Ⅰ中Zn和Cd的濃度高于地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，建議及時對此點(diǎn)位所處的積水坑的水進(jìn)行處理，防止其下滲污染下層土壤。此點(diǎn)位位于鍍鋅車間附近，為較高污染風(fēng)險的區(qū)域，由于地表土層有擾動，污染物有隨雨水下滲的可能，有必要在此區(qū)域附近做進(jìn)一步的補(bǔ)充監(jiān)測調(diào)查。

表4 部分地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值

4 結(jié)語

通過對場地土壤與重金屬含量調(diào)查分析得出，電鍍遺留場地存在重金屬超標(biāo)問題。在土壤及地下水中的主要污染物類型為Zn與Cd，在土壤樣品中，Zn與Cd超標(biāo)率為30%；在水質(zhì)樣品中，主要為地表水1中Zn與Cd濃度超標(biāo)，此外，酸洗作業(yè)導(dǎo)致了地表土壤與地表水部分點(diǎn)位嚴(yán)重酸化，并用進(jìn)一步向下滲透的危險。

對于重金屬超標(biāo)的土壤，建議進(jìn)一步采取措施，進(jìn)行修復(fù)。目前，對于重金屬污染土壤的主要修復(fù)方法為客土法及固化穩(wěn)定化法，在施工前，需要實(shí)施小規(guī)模試驗(yàn)，取得針對本場地土壤理化特征以及污染物濃度范圍的固化藥劑混合比例等參數(shù)，確定各項(xiàng)物料投加量，同時制定詳細(xì)的工程實(shí)施方案和施工組織設(shè)計(jì)方案。

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譚林立（1981～），男，江西蓮花人，工程師/碩士，從事土壤調(diào)查與修復(fù)研究，（電子信箱）TANLL2004@126.com。

Soil and groundwater has researched in Electric power equipment factory.The field which in jingjiang city Jiangsu province.After analyzing the pollution of heavy metals in soil and groundwater，Results indicate that the area polluted by heavy metal Zn and Cd and approximately 30% exceeded the soil quality standard.When Compared with Soil environmental quality of the secondary standard,The largest exceeding multiple of Zn and Cd were 1.5 times and 6 times;The main heavy metal pollution problems is about the surface water,Chloride concentrations are also significantly higher than the background value.It Shows that the site has certain environmental health risks,contaminated sites also need to be repaired before reuse.

污染場地；土壤；重金屬；污染特征

contaminated sites；soil；heavy metal；pollution characteristics