林州市迭坡村鉻渣污染場鉻污染的研究與生態風險評估

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律。依據GB 15618-1995《土壤環境質量標準》確定其污染程度和污染范圍，利用Hakanson潛在生態危害指數法評價該污染場的生態風險。結果表明：所布設的30個采樣點中有21個超標，超標率為70.00%；樣品中總鉻最大含量為654.24mg/kg，超標1.62倍；污染區域在距污染核心區約40m范圍內；污染程度隨離開污染核心區的距離增大而逐漸減小；生態風險等級為輕微生態危害。

關鍵詞：林州市；迭坡村；鉻污染；生態風險

1 引言

1.1 我國鉻渣污染的現狀

我國是鉻鹽生產大國。據商業部門統計，鉻鹽與我國10%的商品品種有關[1]。我國鉻鹽生產始于1958年。根據中國無機鹽工業協會的調查統計，近50年來我國先后曾有過63家鉻鹽生產廠點，目前已關停并轉49家，仍在生產的有14家[2]。2011年我國重鉻酸鈉產能已達387kt/a。如國家對行業不進行有效規范和宏觀控制，預計2015年我國重鉻酸鈉的產能將達655kt/a，占世界總產能的50%以上[3]。鉻鹽產業的蓬勃發展必然造成大量的鉻渣堆存。鉻渣的堆放會引起堆場周圍地下水、地表水和土壤的污染，對生態環境和人民健康造成嚴重危害[4]。

1.2 研究對象的背景資料

林州市迭坡村位于河南省林州市城郊鄉，以農業生產為主。該村鉻渣污染場始于上世紀九十年代，有二十年的堆積歷史。2005年，國家《鉻渣污染綜合整治方案》印發后，河南省委、省政府高度重視鉻渣處置工作，將治理任務及時分配到相應的省轄市政府。2008年林州市投資400余萬元對迭坡村歷史遺留鉻渣（約0.25萬噸）進行治理，鉻渣污染場堆放的鉻渣被拉走進行無害化處置，但是近20年的堆放通過風刮、雨淋對周邊水、土等環境造成了一定影響。

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，是當年鉻渣堆放的地基（沙石土混合，大約深3m）。如今，其西側為城建磚瓦石塊等垃圾堆放處，北側地形復雜堆放有生活垃圾，南側和東側為地勢平坦的耕地。

通過查閱文獻發現，迄今尚未有鉻渣污染場對周邊環境污染狀況進行定量描述的公開數據，更沒有對其產生的生態風險進行評價的結果。基于此，本課題具有一定現實意義的。

2 樣品采集、預處理和測試

2.1 樣品的采集

由于污染場西側和北側為垃圾堆存地，已經無法采樣。而南側和東側為耕地，地勢平坦、均勻，可采用網格式布點法進行采樣，在這兩側共設30個采樣點[5]，采樣點的位置如圖1所示。

李惠英等[6]人認為，鉻在土壤中的垂直分布規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烈吸附固定Cr3+的能力，Cr3+進入土壤后很快被土壤膠體吸附，移動性能很差；而Cr6+卻大部分以離子態游離于土壤溶液中，因而能在土壤中遷移。土壤中的黏土礦物、腐殖質和有機肥料等物質能夠迅速地把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，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 樣品的預處理

土壤樣品預處理：將土壤樣品倒在塑料薄膜上，半干狀態時壓碎或粉碎，鋪成薄層，經常翻動，在陰涼處風干或恒溫箱中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入試液。

2.3 樣品的測定

2.3.1 儀器和試劑

實驗所用主要儀器為TGL—16G型臺式離心機和可見光分光光度計。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GB 15618-1995《土壤環境質量標準》（注：GB15618-2008尚未正式頒布實施），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 結果與分析

3.1 測定結果

3.2 對測試結果的分析

根據測定結果發現，距離污染場核心區1m處的南-1采樣點總鉻含量最高，最大值為654.24，超過相應國家標準值1.62倍；30個采樣點中共有21個超標，超標率為70.00%；在距離距離污染場核心區40m的5個采樣點中，有3個超標，最大僅超標0.02倍，因此40m可以視為污染范圍的邊界。

由圖2易知，該污染場對周邊土壤的污染隨距離增大而逐漸減小。根據GB 15618-1995《土壤環境質量標準》中對pH>7.5的旱地土壤中規定總鉻含量≤250mg/kg，因此，在污染邊界范圍內是不能種植小麥、蔬菜等農作物的。

4 對污染場的生態風險評價

4.1 評價方法的選擇

目前，對土壤重金屬污染的評價有單因子指數法、幾何均值綜合評價模式、算數平均值法、Hakanson潛在生態危害指數法等幾種主要的方法。其中，Hakanson潛在生態風險指數法是一個綜合評價方法，它不但考慮了土壤中重金屬含量，而且將重金屬的生態效應、環境效應和毒理學聯系起來，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律，以及重金屬污染對評價區域的敏感性和重金屬區域的敏感性和重金屬區域背景值的差異，消除了區域差異影響，劃分出重金屬潛在危害程度，是綜合反映重金屬對生態環境影響潛力的指標。因此，本次評價采用此法。

4.2 Hakanson潛在生態指數法評價法

其計算公式為：

Cif= Cis/ Cin

Cif—某種重金屬i的富集系數；

Cis—土壤或沉積物重金屬i的實測含量，mg/kg；

Cin—計算i的富集系數所需參比值，一般使用國家土壤環境標準值作為參比值，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的毒性響應系數，Cr的Tr值為2；

Eir—重金屬i的潛在生態危害系數。

4.3 結果及分析

根據表1和Hakanson潛在生態指數法評價法的計算公式，可以得到各采樣點的評價結果。詳見下表3。

據表3易知，雖然在污染邊界內存在總鉻超標的現象，且部分采樣點超標數值還較高，但是整體的生態風險不大，屬于“輕微生態危害”。

5 結論

通過對林州市迭坡村鉻渣污染場周邊土壤中鉻含量的監測，運用Hakanson潛在生態指數法評價法進行生態風險評價，得到如下結論：

（1）林州市迭坡村鉻渣污染場地對周邊土壤的污染范圍大約在周邊約40m范圍內，在該污染范圍內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GB 15618-1995《土壤環境質量標準》，判斷該鉻渣污染場所布設的30個采樣點中有21個超標，超標率為70.00%。其樣品中測定的總鉻最大含量為654.24mg/kg，最大超標倍數為1.62倍。

（3）在污染場的污染范圍內，生態風險等級為輕微生態危害。

（下轉第220頁）

（上接第218頁）

隨著我國逐漸進入環境污染高發期，土壤污染事件層出不窮，不僅僅是工業用地，過去經常被忽視的農業用地也不例外，給人民群眾的身體健康和糧食安全帶來的極大的危害，必須要引起我們環保部門和農業部門的高度重視。對已有土壤污染尤其是農業用地污染狀況進行詳細、徹底地調查，了解污染狀況，確定生態風險等級，以便做出相應的防范和治理措施，我們的環保工作者任重而道遠。

參考文獻：

[1]成思危，丁翼，楊春榮.鉻鹽生產工藝[M].化學工業出社，1987：4.

[2]紀柱.鉻渣治理工程實用技術[M].化學工業出版社，2011：1-2.

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

[4]陳輝霞，肖清貴，徐紅彬.鉻鹽工業污染防治對策與建議[J].化工環保，2013，33（1）：23-27.

[5]奚旦立，孫裕生.環境監測[M].高等教育出版社，2010（04）：274-285.

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

基金項目：安陽工學院青年科研基金項目（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。