林州市迭坡村鉻渣污染場鉻污染的研究與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

摘 要：利用分光光度法測定土壤中總鉻含量，研究鉻污染在土壤中的遷移規(guī)律。依據(jù)GB 15618-1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》確定其污染程度和污染范圍，利用Hakanson潛在生態(tài)危害指數(shù)法評(píng)價(jià)該污染場的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明：所布設(shè)的30個(gè)采樣點(diǎn)中有21個(gè)超標(biāo)，超標(biāo)率為70.00%；樣品中總鉻最大含量為654.24mg/kg，超標(biāo)1.62倍；污染區(qū)域在距污染核心區(qū)約40m范圍內(nèi)；污染程度隨離開污染核心區(qū)的距離增大而逐漸減小；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為輕微生態(tài)危害。

關(guān)鍵詞：林州市；迭坡村；鉻污染；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

1 引言

1.1 我國鉻渣污染的現(xiàn)狀

我國是鉻鹽生產(chǎn)大國。據(jù)商業(yè)部門統(tǒng)計(jì)，鉻鹽與我國10%的商品品種有關(guān)[1]。我國鉻鹽生產(chǎn)始于1958年。根據(jù)中國無機(jī)鹽工業(yè)協(xié)會(huì)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，近50年來我國先后曾有過63家鉻鹽生產(chǎn)廠點(diǎn)，目前已關(guān)停并轉(zhuǎn)49家，仍在生產(chǎn)的有14家[2]。2011年我國重鉻酸鈉產(chǎn)能已達(dá)387kt/a。如國家對(duì)行業(yè)不進(jìn)行有效規(guī)范和宏觀控制，預(yù)計(jì)2015年我國重鉻酸鈉的產(chǎn)能將達(dá)655kt/a，占世界總產(chǎn)能的50%以上[3]。鉻鹽產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展必然造成大量的鉻渣堆存。鉻渣的堆放會(huì)引起堆場周圍地下水、地表水和土壤的污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人民健康造成嚴(yán)重危害[4]。

1.2 研究對(duì)象的背景資料

林州市迭坡村位于河南省林州市城郊鄉(xiāng)，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主。該村鉻渣污染場始于上世紀(jì)九十年代，有二十年的堆積歷史。2005年，國家《鉻渣污染綜合整治方案》印發(fā)后，河南省委、省政府高度重視鉻渣處置工作，將治理任務(wù)及時(shí)分配到相應(yīng)的省轄市政府。2008年林州市投資400余萬元對(duì)迭坡村歷史遺留鉻渣（約0.25萬噸）進(jìn)行治理，鉻渣污染場堆放的鉻渣被拉走進(jìn)行無害化處置，但是近20年的堆放通過風(fēng)刮、雨淋對(duì)周邊水、土等環(huán)境造成了一定影響。

該鉻渣污染場堆放遺址形狀大致為矩形（如圖2.1），長47m，寬28m，是當(dāng)年鉻渣堆放的地基（沙石土混合，大約深3m）。如今，其西側(cè)為城建磚瓦石塊等垃圾堆放處，北側(cè)地形復(fù)雜堆放有生活垃圾，南側(cè)和東側(cè)為地勢平坦的耕地。

通過查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，迄今尚未有鉻渣污染場對(duì)周邊環(huán)境污染狀況進(jìn)行定量描述的公開數(shù)據(jù)，更沒有對(duì)其產(chǎn)生的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)的結(jié)果。基于此，本課題具有一定現(xiàn)實(shí)意義的。

2 樣品采集、預(yù)處理和測試

2.1 樣品的采集

由于污染場西側(cè)和北側(cè)為垃圾堆存地，已經(jīng)無法采樣。而南側(cè)和東側(cè)為耕地，地勢平坦、均勻，可采用網(wǎng)格式布點(diǎn)法進(jìn)行采樣，在這兩側(cè)共設(shè)30個(gè)采樣點(diǎn)[5]，采樣點(diǎn)的位置如圖1所示。

李惠英等[6]人認(rèn)為，鉻在土壤中的垂直分布規(guī)律一般為土壤表層含量高，越往下鉻的含量越少。這是由于土壤具有強(qiáng)烈吸附固定Cr3+的能力，Cr3+進(jìn)入土壤后很快被土壤膠體吸附，移動(dòng)性能很差；而Cr6+卻大部分以離子態(tài)游離于土壤溶液中，因而能在土壤中遷移。土壤中的黏土礦物、腐殖質(zhì)和有機(jī)肥料等物質(zhì)能夠迅速地把Cr6+還原為Cr3+，從而被土壤膠體吸附固定，難以向下層遷移。土壤中的鉻主要累積在土壤表層，即0-20cm的耕作層，很少向下層移動(dòng)，40cm以下的土壤含鉻量幾乎沒有受到污灌和施污泥的影響。因此，土壤取樣適合采集0～20cm的表層土樣。

2.2 樣品的預(yù)處理

土壤樣品預(yù)處理：將土壤樣品倒在塑料薄膜上，半干狀態(tài)時(shí)壓碎或粉碎，鋪成薄層，經(jīng)常翻動(dòng)，在陰涼處風(fēng)干或恒溫箱中30℃下烘干。烘干后的土壤按四分法棄取，留下約100克的土樣，然后將土樣研磨，過100目的尼龍篩。過篩后充分混勻，裝入棕色瓶留作使用[6]。

另外，樣品的消解采用鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸全分解的方法，破壞土壤的礦物晶格，使試樣中的待測元素全部進(jìn)入試液。

2.3 樣品的測定

2.3.1 儀器和試劑

實(shí)驗(yàn)所用主要儀器為TGL—16G型臺(tái)式離心機(jī)和可見光分光光度計(jì)。所用試劑K2Cr2O7、HCl、HNO3、H2SO4、C3H6O、C13H14N4O （二苯碳酰二肼）、HF、HClO4、H3PO4均為分析純。

2.3.2 測試方法

根據(jù)GB 15618-1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（注：GB15618-2008尚未正式頒布實(shí)施），采用二苯碳酰二肼分光光度法測定土壤樣品中的總鉻含量。

3 結(jié)果與分析

3.1 測定結(jié)果

3.2 對(duì)測試結(jié)果的分析

根據(jù)測定結(jié)果發(fā)現(xiàn)，距離污染場核心區(qū)1m處的南-1采樣點(diǎn)總鉻含量最高，最大值為654.24，超過相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)值1.62倍；30個(gè)采樣點(diǎn)中共有21個(gè)超標(biāo)，超標(biāo)率為70.00%；在距離距離污染場核心區(qū)40m的5個(gè)采樣點(diǎn)中，有3個(gè)超標(biāo)，最大僅超標(biāo)0.02倍，因此40m可以視為污染范圍的邊界。

由圖2易知，該污染場對(duì)周邊土壤的污染隨距離增大而逐漸減小。根據(jù)GB 15618-1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)pH>7.5的旱地土壤中規(guī)定總鉻含量≤250mg/kg，因此，在污染邊界范圍內(nèi)是不能種植小麥、蔬菜等農(nóng)作物的。

4 對(duì)污染場的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

4.1 評(píng)價(jià)方法的選擇

目前，對(duì)土壤重金屬污染的評(píng)價(jià)有單因子指數(shù)法、幾何均值綜合評(píng)價(jià)模式、算數(shù)平均值法、Hakanson潛在生態(tài)危害指數(shù)法等幾種主要的方法。其中，Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法是一個(gè)綜合評(píng)價(jià)方法，它不但考慮了土壤中重金屬含量，而且將重金屬的生態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)和毒理學(xué)聯(lián)系起來，綜合考慮了重金屬的毒性在土壤沉積物中普遍的遷移變化規(guī)律，以及重金屬污染對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)域的敏感性和重金屬區(qū)域的敏感性和重金屬區(qū)域背景值的差異，消除了區(qū)域差異影響，劃分出重金屬潛在危害程度，是綜合反映重金屬對(duì)生態(tài)環(huán)境影響潛力的指標(biāo)。因此，本次評(píng)價(jià)采用此法。

4.2 Hakanson潛在生態(tài)指數(shù)法評(píng)價(jià)法

其計(jì)算公式為：

Cif= Cis/ Cin

Cif—某種重金屬i的富集系數(shù)；

Cis—土壤或沉積物重金屬i的實(shí)測含量，mg/kg；

Cin—計(jì)算i的富集系數(shù)所需參比值，一般使用國家土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)值作為參比值，mg/kg。（河南省鉻的土壤背景值為62.9mg/kg）[6]。

Eir=Tir×Cif

Tir—重金屬i的毒性響應(yīng)系數(shù)，Cr的Tr值為2；

Eir—重金屬i的潛在生態(tài)危害系數(shù)。

4.3 結(jié)果及分析

根據(jù)表1和Hakanson潛在生態(tài)指數(shù)法評(píng)價(jià)法的計(jì)算公式，可以得到各采樣點(diǎn)的評(píng)價(jià)結(jié)果。詳見下表3。

據(jù)表3易知，雖然在污染邊界內(nèi)存在總鉻超標(biāo)的現(xiàn)象，且部分采樣點(diǎn)超標(biāo)數(shù)值還較高，但是整體的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)不大，屬于“輕微生態(tài)危害”。

5 結(jié)論

通過對(duì)林州市迭坡村鉻渣污染場周邊土壤中鉻含量的監(jiān)測，運(yùn)用Hakanson潛在生態(tài)指數(shù)法評(píng)價(jià)法進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，得到如下結(jié)論：

（1）林州市迭坡村鉻渣污染場地對(duì)周邊土壤的污染范圍大約在周邊約40m范圍內(nèi)，在該污染范圍內(nèi)不適宜種植旱地作物，如小麥、蔬菜等；該鉻渣污染場遺址污染物水平遷移的規(guī)律是：污染程度隨離開污染中心的距離增大而逐漸減小。

（2）依據(jù)GB 15618-1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，判斷該鉻渣污染場所布設(shè)的30個(gè)采樣點(diǎn)中有21個(gè)超標(biāo)，超標(biāo)率為70.00%。其樣品中測定的總鉻最大含量為654.24mg/kg，最大超標(biāo)倍數(shù)為1.62倍。

（3）在污染場的污染范圍內(nèi)，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為輕微生態(tài)危害。

（下轉(zhuǎn)第220頁）

（上接第218頁）

隨著我國逐漸進(jìn)入環(huán)境污染高發(fā)期，土壤污染事件層出不窮，不僅僅是工業(yè)用地，過去經(jīng)常被忽視的農(nóng)業(yè)用地也不例外，給人民群眾的身體健康和糧食安全帶來的極大的危害，必須要引起我們環(huán)保部門和農(nóng)業(yè)部門的高度重視。對(duì)已有土壤污染尤其是農(nóng)業(yè)用地污染狀況進(jìn)行詳細(xì)、徹底地調(diào)查，了解污染狀況，確定生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，以便做出相應(yīng)的防范和治理措施，我們的環(huán)保工作者任重而道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]柳斌.聚焦鉻污染事件關(guān)注環(huán)境保護(hù)事業(yè)[J].表面工程資訊，2011，5（10）：1-6.

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[6]李惠英，曾江海.土壤鉻污染及其改良措施[J].環(huán)境導(dǎo)報(bào)，1990（02）：5-7.

基金項(xiàng)目：安陽工學(xué)院青年科研基金項(xiàng)目（2013-2015）。

作者簡介：蘇文輝（1982-），男，河南輝縣人，碩士，講師，主要研究方向：土壤重金屬和大氣污染控制。