廢塑料集散地農田土壤中污染物的初步檢測

馬思萍， 崔云霞， 沈匯超， 樊 寧， 彭月

（南京師范大學環境學院， 江蘇 南京 210023）

0 引言

廢塑料集散地所在區域自上個世紀以來幾乎家家戶戶從事廢舊塑料的回收加工，加工環節主要為分揀、清洗和破碎，因處理技術落后、不注重環境保護和缺乏規范化管理等原因，在整個過程中會地對周圍環境造成影響[1－4]。中國廢塑料回收行業雖起步較晚，但發展速度較快。距統計，全國廢塑料集散地共有48處，江蘇省內共有9處。近幾年，行業規模有所減小，加工模式正向園區集中和現代循環經濟轉型，但多年來對環境累積產生的影響仍然存在，土壤污染因具有累積性、不可逆轉性、難治理等特點更為顯著。江蘇省宿遷市耿車鎮自1987年開始進行少量廢舊塑料的回收與加工，1990年規模開始迅速擴大，經多年累積發展，全鎮5 200多農戶中有1 500多戶從事塑料產業，塑料收購、加工年吞吐量達50萬t以上，是華東地區產業歷史最長、規模最大的廢舊塑料回收和再生的加工區域。2015年，因政府開展環境污染專項整治工作，已全面關停所有廢塑料加工行業。該研究選取耿車鎮吳莊村作為研究區域，對農田土壤中的重金屬和有機污染物進行初步檢測，測定當地農田土壤中重金屬和有機污染物的含量，分析污染特征，為廢塑料集散地的治理和規劃管理工作提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區域位于耿車鎮西部，氣候屬暖溫帶季風氣候區，年均氣溫14.2℃，年均降水量910 mm，年均日照總時數2 291 h，地勢平坦，常年主導風向為SE（東南）風，次主導風向為ENE（東北偏東）。研究范圍以吳莊村周圍道路為邊界，研究區內的農田主要分布在村莊北部、西部和南部，村莊東側為池塘和塑料廠轉型的家具加工廠及居住用地，無農業用地。經過實地走訪和調查，當地大部分家庭都曾自設小作坊進行廢塑料的分揀和加工，目前已全部關停。

1.2 樣品采集與分析

考慮到農田土壤中有機物及重金屬等污染物主要來源于村莊內廢塑料焚燒產生的廢氣及廢塑料垃圾填埋的共同影響。對研究范圍內的農田以非均勻布點的方式進行采樣，并在靠近村莊處增設采樣點。取樣深度為0～20 cm，采用梅花布點采樣，四分法取樣1 kg，裝入布袋。根據采樣順序進行編號0#，1#……13#，共14個土壤樣品，采樣分布情況見圖1。

圖1 吳莊地區采樣布點

土樣經自然風干后去除雜物，研磨，過150μm篩后，混合均勻，裝磨口瓶備用。 Cr，Cu，Ni，Pb，Zn，As采用電感耦合等離子發射光譜法進行測定，Hg采用原子吸收法測定。揮發性有機物（VOCs）包括苯、甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、乙苯、氯仿、1,1二氯乙烷、1,2－二氯乙烷、1,1,1－三氯乙烷、1,1,2－三氯乙烷、苯乙烯；多環芳烴類有機物（PAHs）包括苯并(a)蒽、苯并(a)芘、苯并(b)熒蒽、苯并(k)熒蒽、二苯并(a,h)蒽、茚并 (1,2,3－cd)芘、屈、萘、菲、苊、蒽、熒蒽、芴、芘、苯并(g,h,i)苝、苊烯(二氫苊)；鄰苯二甲酸酯類（PAEs）和多氯聯苯均采用氣相色譜質譜法測定。六六六和滴滴涕采用氣相色譜法測定。

1.3 評價標準

1.3.1 土壤重金屬污染評價標準

土壤重金屬污染評價標準采用GB 15618—1995中Ⅱ級標準，并參考江蘇省土壤重金屬含量背景值[5－6]見表 1。

表1 土壤重金屬污染評價標準

1.3.2 土壤有機污染物評價標準

GB 15618—1995中沒有詳細的有機污染物的標準限值，因此該研究中土壤有機污染物的評價標準參考國家GB 15618—2008《土壤環境質量標準》中的Ⅱ級標準，國內已有學者依據GB 15618—2008對土壤中有機污染物進行評價分析[7]。

1.3.3 土壤酞酸酯類污染物評價標準

鄰苯二甲酸酯又名酞酸酯（phthalic acid esters，PAEs），是環境雌激素類污染物之一，對動物具有一定急性毒性，并具有“三致”作用[8－10]，已成為全球性的環境污染物。美國環境保護署（EPA）已將其中的6種PAEs列為優先控制的有毒污染物。GB 15618—2008中有對鄰苯二甲酸酯類總量的限制標準，第一級標準限值為5 mg/kg，農業用地第二級標準限值為10 mg/kg，但缺乏鄰苯二甲酸二 （2－乙基己）酯等具體鄰苯二甲酸酯類的標準限值，該研究也同時參考美國土壤中PAEs控制和治理標準[10－12]分析研究區土壤PAEs的污染現狀,見表2。

表2 美國土壤PAEs類化合物控制標準和治理標準

2 結果與討論

2.1 農田土壤重金屬含量與分析

采得的土樣呈黃褐色，有異味，pH值在6.5～7.5之間。土壤樣品重金屬檢測結果和分析見表3。由表 3 可以看出，農田土壤中 Cr，Cu，Ni，Pb，Zn，As，Hg等7種重金屬質量比的平均值分別為70.94，59.98，30.93，33.71，108.34，16.31，0.06 mg/kg。 與GB15618—1995中Ⅱ級標準相比，重金屬均未超過規定限值。與江蘇省土壤重金屬背景值相比，Cu，Zn，As均超過江蘇省土壤背景值，Cr，Ni，Pb分別有7.14%，78.57%，92.86%的樣品超過江蘇省土壤背景值，Hg的測定含量均在江蘇省土壤背景值以下，說明農田土壤重金屬有累積現象。研究區重金屬雖無明顯超標現象，也應引起當地政府對其區域內土壤保護的重視。

表3 農田土壤重金屬含量及超標率

2.2 農田土壤有機污染物含量與分析

土壤有機污染物含量測定結果見表4。

表4 農田土壤有機污染物含量

由表4可以看出，14個土壤樣品只有氯仿和DEHP檢出。氯仿學名三氯甲烷，主要用來生產氟利昂、染料和藥物，在醫學上常用作麻醉劑，低毒，有致畸致癌性[13]。土壤樣品中氯仿的質量比范圍為nd～0.01 mg/kg，平均為1.11×103mg/kg，檢出率為21%。土壤質量標準中未對農業用地中氯仿的標準限值作出規定，對比居住用地第Ⅱ級標準值0.05 mg/kg，未超出居住用地標準。土壤中氯仿的污染問題應引起當地相關部門的重視，氯仿的檢出與研究區域醫療垃圾回收產業小微家庭企業的發展有關。

鄰苯二甲酸二（2－乙基己）酯（Di－ethylhexyl Phthalate，DEHP）曾作為一種塑化劑被廣泛使用，目前已成為全球范圍內最嚴重的化學污染物之一，美國、日本以及包括我國在內的許多國家已將其列為重點控制的環境污染物[14]。由表4可以看出，研究區域土壤樣品中DEHP的質量比范圍為0.044～14.4 mg/kg，平均為2.89 mg/kg，檢出率為100%。與GB 15618—2008中Ⅱ級標準相比，鄰苯二甲酸酯類總量有14%的樣品超過標準限值；與美國DEHP控制標準相比，DEHP含量有29%的樣品超過標準限值。根據測得的距村莊距離將采樣點劃分為3類：距村莊0～50，50 ～150和150～300 m，分析DEHP分布特征見表5。

表5 農田土壤DEHP質量比及超標率

由表5可以看出，隨著距村莊距離的增大，DEHP含量的最大值、最小值和平均值均隨之減小。距村莊0～50 m的土壤中DEHP的含量最高，對比GB 15618—2008中鄰苯二甲酸酯類總量限制標準，超標率達到28.57%；對比美國DEHP控制標準，超標率達到57.14%。距村莊50～300 m的采樣點，土壤中DEHP的含量均無超標。8#處采樣點土壤中的DEHP含量最高，主要是因為受到附近廢塑料垃圾填埋的影響。農田土壤主要受到廢塑料焚燒產生的廢氣影響，相關研究發現地膜的使用也是土壤中PAEs的來源之一[8]。當地有使用地膜的習慣，基本不回收。

選取2組不受廢塑料垃圾填埋影響的采樣點，分別為吳莊東側村莊以北的13#，1#，0#采樣點和吳莊西側村莊以西的10#，9#和7#采樣點，分析土壤中DEHP含量與距村莊距離的關系。見圖2。由圖2可以看出，DEHP含量與距村莊距離有強烈的相關性，離村莊越近，土壤中DEHP含量越高，污染越嚴重。

圖2 不同采樣點土壤中DEHP含量

以國內土壤質量Ⅱ級標準中鄰苯二甲酸酯類總量的限制標準值（10 mg/kg）和美國DEHP控制標準（4.35 10 mg/kg）為主要依據，根據研究區域農田土壤樣品中DEHP的測定結果，使用ArcGIS克里金插值法，繪制研究區域土壤DEHP污染濃度分布，見圖3。

圖3 吳莊土壤DEHP污染濃度分布

圖3較好地反映了吳莊地區DEHP濃度的分布，能客觀反映吳莊地區DEHP的超標范圍和區域。結合實地調查結果，2#和8#采樣點距村莊附近處存在廢塑料垃圾填埋區，DEHP含量最高，已超過國內鄰苯二甲酸酯類總量值標準，可以看出廢塑料垃圾的填埋地區的DEHP污染最為嚴重。總體來看，離村莊越近，土壤中DEHP含量越高。11#雖然距村莊較近，但可能因為地處上風向，南邊為耿車客運站且靠近公路，所以DEHP濃度較低。

3 結論

（1）與GB 15618—1995中Ⅱ級標準相比，重金屬均未超過規定限值。與江蘇省土壤重金屬含量背景值相比，Cu，Zn，As的含量均超過江蘇省土壤背景值，Cr，Ni，Pb 的含量分別有 7.14%，78.57%，92.86%的樣品超過江蘇省土壤背景值，Hg的測定含量均在江蘇省土壤背景值以下。當地雖然沒有顯示重金屬超標，但也應重視并防治重金屬污染。

（2）有機污染物中比較顯著的是氯仿和PAEs中的DEHP，這2項污染物均有檢出，其中，DEHP污染最為嚴重。與GB 15618—2008中Ⅱ級標準相比，PAEs含量有14%的樣品超過標準限值；與美國DEHP控制標準相比，DEHP含量有29%的樣品超過標準限值。

（3）DEHP污染程度與距村莊距離有較強的正相關，距村莊越近，DEHP含量越高。距村莊0～50 m的采樣點，土壤中DEHP的平均含量已超過美國DEHP控制標準，村莊附近的土壤已經普遍受到DEHP的污染，對人體健康可能存在較大風險。建議當地政府在控制廢塑料行業的基礎上加強當地環境監控系統的建立和村莊附近農田的修復和治理，確保當地居民的健康。