江蘇某電鍍場地污染特征調查

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

江蘇某電鍍場地污染特征調查

譚林立，許航，王俊霖，韓曉月
（江蘇圣泰環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，結果表明：該場地受重金屬Zn、Cd污染，土壤樣品超標率均為30%，與土壤環境質量二級標準值相比，Zn和Cd最大超標倍數分別為1.5倍和6倍；水質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境健康風險，因此,在再利用之前需對污染場地進行修復。

1 引言

工廠在生產過程中污染物的排放與泄露會使土壤與地下水受到嚴重污染，而隨著中國城市面積的不對擴張，許多城市為調整產業結構而實施城市布局“退二進三”戰略，原來處在主城區的工業企業紛紛搬遷，因其生產過程中所造成的環境污染問題，這些土地不能被直接使用，從而形成了大量工業污染遺留場地[1]。

電鍍企業普遍存在規模小、工藝簡單和管理不規范等特點，極易造成場地重金屬污染[2～4]，因此,為保護人們的健康安全，需要對這些污染場地進行污染狀況調查并修復。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提供技術支撐。

2 材料與方法

2.1 樣品采集區概況

本區屬亞熱帶濕潤季風氣候，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，常年主導風為東南風，平均風速為3.6m/s，歷年最大風速為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%。靖江地處江南水網區，屬長江北岸沖積平原，區內地表水系十分發育，主要受大氣降水的影響。

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

2.2 布點與采樣

在高污染風險區域內劃分了8個監測地塊，每個監測地塊的面積＜1 600m2，其尺寸和位置見圖1中的枚紅色網格，在每個監測地塊的中心位置進行布點（見圖1中實心點）。對于場區施工挖出的土也進行了采樣，編號為c1～c10，同時在網格外部布設三個土壤背景采樣點，編號為b1～b3。根據土質分層情況確定縱向采樣點在0.5～1.0m深處取樣。設置兩個淺層地下水樣采集點。同時在網格線外部布設一個對照采樣點，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。共采集土壤樣品數為13個，地表水樣品數為2個，地下水樣品數為3個。

圖1 監測地塊分布圖(單位：m）

考慮場地的污染風險因子為重金屬，不存在揮發的可能性，且高風險區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取土樣；一般區域采樣根據現場情況，采用挖機和Geoprobe結合的方法，根據現場情況再做調整。地下水采樣采用Geoprobe設備進行。

2.3 樣品處理與分析

樣品的處理與保存按照《土壤環境監測技術規范》、《地下水環境監測技術規范》、《地表水和污水監測技術規范》等實施。

監測指標：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、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測試由通過CMA認證的檢測單位首選國家標準和和規范中規定的分析方法，對于國內沒有的標準分析方法的項目，此次采用EPA等的檢測方法檢測。

2.4 土壤及水環境安全質量評價

采用單項污染指數法和內梅羅綜合污染指數法[5]評價土壤重金屬污染程度，單項污染指數公式為：

式中：Pi為土壤中污染物i的單項污染指數，Ci土壤中污染物i的實測濃度，Si為土壤中污染物i評價標準。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。單項污染指數只能代表某一種污染物的環境質量狀況，不能反映環境質量的全貌，為全面反映各種污染物對土壤環境質量的影響，突出高質量分數污染物對土壤環境質量的影響作用，采用綜合污染指數進行評價。綜合污染指數公式為：

式中，P綜合為內梅羅綜合污染指數；P最大為單項污染指數中的最大值；P平均參加評價的單項污染指數的算術平均值。

土壤環境質量分級是土壤質量評價的基本內容。按綜合污染指數分級標準：P綜合≤0.7時，土壤環境質量等級為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，土壤污染物超過標準值，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，土壤污染已相當嚴重。

水環境重金屬污染評價采用《地下水質量標準》及《地表水環境質量標準》。

2.5 質量控制與數據分析

采集現場質量控制樣是現場采樣和實驗室質量控制的重要手段。在采樣過程中，同種采樣介質，采集一個現場重復樣和一個設備清洗樣。現場重復樣是從相同的源收集并單獨封裝分別進行分析的兩個單獨樣品；設備清洗樣是采樣前用于清洗采樣設備與監測有關，并與分析無關的樣品，以確保設備不污染樣品。為保證測定結果的準確，每批加2個標樣，2個空白，2個管理樣，2個回收率，10%的平行。標準值與測定值之間的變異系數范圍在1.3～8.7，且同批的2個標樣的測定值間的變異系數小于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對數據進行統計與分析。

3 結果與討論

3.1 土壤重金屬含量及污染評價

對農田表層0～20 cm土樣中重金屬含量進行描述性分析，得出各項統計指標，結果如表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，與土壤環境二級標準值相比樣品超標率達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，這意味著著研究區內局部地區的土壤重金屬由人為活動引入[6,7]。

表1 土壤重金屬含量統計分析（μg/L）

通過內梅羅指數法對土壤重金屬污染水平進行評價，結果（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問題，樣品超標率為30%，Zn與Cd超標的點位均為C2、C7和C9，通過內梅羅指數綜合評價表明，這三個點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超標是造成這三個樣地土壤污染的主要因素。且這三個樣點的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，該廠主要生產輸電線路電塔等電力器材，主要的產污環節為鍍鋅和酸洗。所以，企業生產活動是造成土壤中Zn和Cd超標以及土壤pH值偏低的主要原因。根據有關學者研究，電鍍作業會造成廠區土壤重金屬濃度的超標[8]。

表2 土壤重金屬污染評價

表3 水樣監測結果統計表

3.2 水質污染狀況

有研究表明，電鍍廠屬于重污染行業污染場地，會對周圍環境構成了一定的影響，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、氯化物、硫酸鹽、砷（As）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、汞（Hg）、六價鉻（Cr6+）進行測定，結果見表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。

本次調查場地規劃用地為住宅類，場地內地表水為人體非直接接觸的娛樂用水區，所以以《地下水質量標準》及《地表水環境質量標準》Ⅳ類標準為依據進行評價[9,10]，部分地表水環境質量標準基本項目標準限值如表4所示，結果表明，地表積水Ⅰ中Zn和Cd的濃度高于地表水Ⅳ類標準，建議及時對此點位所處的積水坑的水進行處理，防止其下滲污染下層土壤。此點位位于鍍鋅車間附近，為較高污染風險的區域，由于地表土層有擾動，污染物有隨雨水下滲的可能，有必要在此區域附近做進一步的補充監測調查。

表4 部分地表水環境質量標準基本項目標準限值

4 結語

通過對場地土壤與重金屬含量調查分析得出，電鍍遺留場地存在重金屬超標問題。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超標率為30%；在水質樣品中，主要為地表水1中Zn與Cd濃度超標，此外，酸洗作業導致了地表土壤與地表水部分點位嚴重酸化，并用進一步向下滲透的危險。

對于重金屬超標的土壤，建議進一步采取措施，進行修復。目前，對于重金屬污染土壤的主要修復方法為客土法及固化穩定化法，在施工前，需要實施小規模試驗，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，確定各項物料投加量，同時制定詳細的工程實施方案和施工組織設計方案。

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譚林立（1981～），男，江西蓮花人，工程師/碩士，從事土壤調查與修復研究，（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