典型電鍍污染場地重金屬污染特征與環境風險評價

陳志良，周建民，蔣曉璐，彭曉春，洪鴻加，周鼎，雷國建，趙述華

環境保護部華南環境科學研究所，廣東 廣州 510655

改革開放以來，工業化水平不斷提高，隨著汽車、摩托車、機械裝備、電子電器、五金燈飾等制造業的蓬勃發展，作為具有重要配套功能的電鍍產業也得到發展壯大。但電鍍產業在發展過程中存在比較嚴重的環境問題，極易造成場地的重金屬污染[1-3]。早期電鍍企業普遍存在規模小、工藝簡單與管理不規范的特點，當電鍍企業升級改造以及搬遷過程中會遺留大量被污染的場地，因此，研究這種類型場地污染物特征與環境風險，可為電鍍行業污染場地風險評價及風險管理提供支撐。筆者以廣東省某搬遷電鍍基地遺留場地為研究對象，分析了電鍍企業遺留場地的污染特征與環境風險，以期為污染場地環境管理提供借鑒。

1 研究區概況與采樣

以某搬遷電鍍基地為研究對象，分析場地的重金屬污染特征。該電鍍基地是以電鍍工業為主的鄉鎮電鍍城，于1994年建成投產，占地約2萬m2，主要包括五金、塑料、機械加工、電鍍等行業。電鍍城內有電鍍企業37家，鍍種主要為鍍銅、鎳、鉻、鋅等，電鍍所用的主要原料和助劑為HCl、銅、鎳、鉻、鋅、氰化物、鉻酐、光亮劑等。電鍍城污水處理站處理工藝采用化學還原法，處理規模為250 td。

圖1 采樣點布置Fig.1 The soil sampling location

考慮場地功能分布，在電鍍城區內按25 m×25 m進行網格劃分，并在最有可能存在污染的污水處理站、排污管網和電鍍廠區內加密布點，原則上每個較大電鍍廠均布設樣點，共布設采樣點35個(S1～S35)，采樣深度為表層土壤至地下水位，分3層采樣(0～50 cm、50～100 cm和100 cm～地下水位)，共采集105個樣品；同時在場地外部區域3個方向離場地邊界外1 000 m分別布設采樣點3個(S36～S38)。總計108個土壤樣品。

2 研究方法

2.1 監測指標與分析方法

土壤監測項目主要包括含水率、機械組成以及pH、總鎘、總鉛、總鉻、六價鉻、總銅、總鋅、總鎳、總銀、氰化物、總石油烴類(TPH)等。分析測試方法參照文獻[4-5]。

2.2 評價標準篩選

由于研究區土地再利用用途為居住用地，鑒于我國現已頒布的GB 15618—1995《土壤環境質量標準》[4]只適用于農田、蔬菜地、茶園、牧場、林地、自然保護區等地的土壤，因此需要找到一個適合該場地的評價標準?！锻寥拉h境質量標準(修訂版)》[6]目前仍未頒布，因此，參照美國[7]、英國[8]、加拿大[9]、荷蘭[10]等國家的土壤環境質量評價標準，及北京市DB 11T 811—2011《場地土壤環境風險評價篩選值》[11]進行對比，選取較嚴格的限值作為該次評價的標準(表1)。

表1 我國與國外土壤環境質量標準對比

Table 1 The comparison of the soil environment quality standard between oversea and China mgkg

表1 我國與國外土壤環境質量標準對比

指標《土壤環境質量標準(修訂版)》居住用地1)二級標準限值荷蘭住房用地目標值干預值美國居住用地篩選值DB 11∕T 811—2011居住用地選用的評價標準值總鎘濃度100.81270(飲食)810總鉻濃度400(六價鉻5.0)100380—2)250(30)380總銅濃度300361903 100600190總鉛濃度30085530400400300總鎳濃度150352101 500(可溶鎳鹽)50150總鋅濃度5001407203 100(代森鋅)3 500500總銀濃度——157 800(氰化銀)—15氰化物濃度(以CN-計)205501 60030020總TPH濃度1 000505 000——1 000

1)為城鄉居住區、學校、賓館、游樂場所、公園、綠化用地等地土壤； 2)“—”表示沒有相應值。

2.3 基于環境健康風險評價

根據美國國家環境保護局對化學物質分類，將化學物質分為致癌物質與非致癌物質2類，其中以污染物的致癌風險可接受值為10-6，非致癌風險可接受值小于1作為污染場地的風險評價基準[12]。通過計算污染物的致癌和非致癌風險，可以評價基于人體健康的場地環境風險。對單一污染物的致癌和非致癌風險，其推薦模式包括計算經口攝入土壤、皮膚接觸土壤、吸入土壤顆粒物、吸入室外土壤蒸汽、吸入室內土壤蒸汽和飲用地下水途徑的致癌風險與非致癌風險[7]。

3 結果與討論

3.1 電鍍基地污染特征分析

電鍍污染場地的監測結果如表2所示。

表2 土樣樣品分析統計結果

注：樣品數量為105個;“—”表示沒有相應值；pH無單位。

注：S1～S35為各采樣點位置。圖2 土壤中重金屬濃度空間分布特征Fig.2 The spatial distribution of heavy metal pollution in soil

由表2可知，除總鎘、總鉛和總TPH濃度未出現超標外，其他檢測指標均出現超標現象。其中，總鉻濃度為4.50～2 580.00 mgkg，平均值為135.21 mgkg，最大超標倍數為6.79倍；總銅濃度為5.90～7 240.00 mgkg，平均值為204.49 mgkg，最大超標倍數為38.11倍；總鋅濃度為3.90～30 100.00 mgkg，平均值為340.82 mgkg，最大超標倍數為60.20倍；總鎳濃度為2.40～2 900.00 mgkg，平均值為136.39 mgkg，最大超標倍數為19.33倍；總銀濃度為0.05～19.40 mgkg，平均值為1.88 mgkg，最大超標倍數為1.29倍。結果表明，該場地局部存在一定的重金屬污染，主要污染物為鉻、銅、鎳、鋅等。

土壤中重金屬濃度空間分布特征如圖2所示。從圖2可以看出，六價鉻在電鍍基地均有檢出，特別是S16與S19采樣點的六價鉻濃度最大，這2個采樣點均位于污水處理廠附近，其可能與污水處理廠管道漏滴有關；S21采樣點位于某電鍍廠附近，通過調查發現該電鍍廠存在違法排污現象，重金屬超標與其非法排污有很大關系；總鉻濃度最大值在S24采樣點，主要是由于該點為含鉻原料堆放地；其他重金屬超標可能與電鍍鍍種有關，如鍍鋅、鍍銀、鍍鎳電鍍工藝企業。

3.2 電鍍場地環境風險評價

根據現場調查，六價鉻、氰化物、三價鉻、銅、鋅、鎳、銀、鎘等污染物為電鍍行業關注污染物，按照不同土壤層不同暴露途徑對這些關注污染物開展了致癌風險指數及非致癌危害熵的計算(表3和表4)。從表3和表4可以看出，表層土壤中鉻、鎳等污染物的基于人體健康致癌風險指數均超過10-6，其中鎳的致癌風險指數為4.91×10-5，表明該基地的風險水平高；三價鉻、銅、鎳、銀等非致癌危害在各暴露途徑下也超過可接受值(1)，最高為鎳達20.8，表明該基地的風險水平高，需要進行場地修復。該結論與施烈焰等[13-14]的研究結果一致。

表3 基于人體健康的污染物致癌風險指數

注：為S1～S35監測點的計算結果；“—”為計算值可忽略。

表4 基于人體健康的污染物非致癌危害熵

注：為S1～S35監測點的計算結果；“—”為計算值可忽略。

4 結論

通過對某搬遷電鍍基地的調查分析得出，該基地基本上反映了我國早期電鍍行業發展的特點，電鍍遺留場地中存在重金屬污染。從污染物類型看，主要關注特征污染物為鉻、鎳、鋅、銅、銀等。從污染物空間分布看，重金屬主要集中在污水處理廠、原材料堆場附近；局部地區特征污染物超標可能與鍍種類型有關。

基于人體健康的場地環境風險評估的結果表明，鉻與鎳的致癌與非致癌風險較高，主要風險途徑是吸入室內土壤顆粒物。因此，在土地再利用過程中須關注吸入室內土壤顆粒物的暴露途徑。

[1] 甘文君,何躍,張孝飛,等.電鍍廠污染土壤重金屬形態及淋洗去除效果[J].生態與農村環境學報,2012,28(1):82-87.

[2] 廉晶晶,羅澤嬌,靳孟貴.某廠電鍍車間場地土壤與地下水污染特征[J].地質科技情報,2013,32(2):150-155.

[3] 劉媛.電鍍企業搬遷后場地調查及其環境影響評價[J].巖土測試,2012,31(4):638-644.

[5] 國家環境保護局,國家技術監督局.GB 15618—1995 土壤環境質量標準[S].北京:國家環境保護局,1995.

[6] 環境保護部辦公廳.關于修訂國家環境保護標準《土壤環境質量標準》公開征求意見的通知:環辦函[2009]918號[EBOL].[2013-07-23].http:www.zhb.gov.cninfobgwbbgth200909t20090918_161112.htm.

[7] US EPA.Soil screening guidance: user’s guide[R].Washington DC:Office of Solid Waste and Emergency Response,US EPA,1996.

[8] Environment Agency,UK.The contaminated land exposure assessment ( CLEA ) model:technical basis and algorithms[R].London:Environment Agency,2002.

[9] SAIC.Compilation and review of Canadian remediation guidelines,standards and regulations[R].Ottawa:Environmental Technologies Program,2002.

[10] Ministry of Housing,Spatial Planning and Environment.Annexes circular on target values and intervention values for soil remediation[R].The Hague:Ministry of Housing,Spatial Planning and Environment,2000.

[11] 北京市質量技術監督局.DB 11T 811—2011 場地土壤環境風險評價篩選值[S].北京:北京市環境保護局,2011.

[12] Environmental Agency,UK.Using soil guideline values[EBOL].[2010-07-23].http:www. environment agency.gov.ukresearchplanning64015.aspx.

[13] 施烈焰,曹云者,張景來,等.RBCA和CLEA模型在某重金屬污染場地環境風險評價中的應用比較[J].環境科學研究,2009,22(2):241-247.

[14] 張厚堅,王興潤,陳春云,等.典型鉻渣污染場地健康風險評價及修復指導限值[J].環境科學學報,2010,30(7):1445-1450. ○