豐鎮市西部地區淺層地下水重金屬的測定

哈 斯

(呼和浩特民族學院環境工程系，內蒙古 呼和浩特 010051)

豐鎮市位于內蒙古自治區中南部，河北省、山西省、內蒙古自治區交界處，是華北地區的重要電力能源基地，能源充足，豐鎮電廠裝機容量為120萬kW，是一座比較古老的火力發電廠。近十年來，圍繞發電廠組建了“豐鎮市西園區”，包括煉油廠、發電廠等。由工業園區排出的廢氣、廢水、廢渣及噪聲對當地居民造成了一定的影響，例如，草坪退化、農田面積減少、空氣污染等。

燃煤發電工程是以煤為燃料，通過鍋爐燃煤產生熱量加熱水體產生蒸汽,然后利用蒸汽推動汽輪機而帶動發電機組發電。在燃煤發電生產過程中需要對外排放煙氣、廢水和大量的粉煤灰。其中燃煤產生的粉塵、廢水、粉煤灰含有少量的重金屬,對周圍土壤和植物產生直接危害[1-2]。煤中含有多種重金屬元素，火力發電廠通過燃煤排放影響周圍土壤和水體中重金屬元素的含量與分布。

煉油廠通過對地層中開采出的原油經過蒸餾、催化、裂化、裂解、加氫精制等過程，生產出柴油、汽油、煤油、潤滑油、石油焦、瀝青、乙烯等產品。目前，世界原油需求量持續增長，輕質原油已不能滿足需求，國際市場上重質、超重質及劣質原油所占比重越來越大，非常規原油將成為人類的重要能源。在原油加工過程中，催化裂化裝置再生煙氣、燃燒原油焦鍋爐排放的廢氣中含有較高濃度的重金屬，會污染煉油廠及周邊環境[3]。

由于重金屬元素具有難以降解、持久性及生物富集性等特點，進入環境中會造成污染。重金屬污染可以影響農作物產量和質量，也可以導致大氣和水環境質量的惡化[4-5]。重金屬污染不僅給環境、經濟帶來巨大的損失，而且對人體健康也構成了潛在的威脅,后果不容忽視[6]。自2009年以來，中國已發生特大重金屬污染事件30多起，重金屬因此一直被作為國家重點防控污染物而備受關注。本文對豐鎮市西部工業園區淺層地下水重金屬(鋁-Al、鉻-Cr、砷-As、銅-Cu、鋅-Zn、鎳-Ni)含量進行了監測與評價，旨在為發電廠和煉油廠對周圍環境污染防治提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 采樣點的布設

采樣點分別設在豐鎮市西部地區發電廠周圍由西到東A-馬家圐圙，B-七泉村，C-后十泉，D-后十二泉村，E-二十八號，F-發電廠，G-留人窯，H-擇落溝等地區。其中C-后十泉地區有煉油廠，D-后十二泉村有儲灰場，G-留人窯地區地勢較低。E-二十八號，F-發電廠，G-留人窯地區屬于人口居住較密集地區。

1.2 水樣的采集與保存

依據國家地下水水質監測標準法(GB/T14848-93)進行采樣。采樣容器用蒸餾水清洗后，在10%的硝酸溶液中浸泡24h，再用去離子水清洗后備用，采樣時先打開水泵放水10～20min，采樣前用待測水樣蕩洗容器和容器帽2～3次，以保證水樣的代表性。

將水樣用HNO3酸化至pH值為2，保存在4℃的冷藏柜里待測。

1.3 水樣重金屬的測定

電感耦合等離子體質譜儀ICP-MS7900(美國安捷倫公司)、超純水機(MiLi-q)、ME-104分析天平(上海梅特勒-托利多儀器有限公司)、實驗室pH計(FE-20)、硝酸(優級純)、試驗用去離子水、混合標準儲備液。

標準溶液的配制：稀釋儲備液(濃度10μg/mL)配置濃度0,2,5,10,15,30,50ppb的標準溶液。

樣品的處理：將待測水樣經過0.45μm濾膜過濾后，加入硝酸，調整濃度達到5%，移取50mL的樣品進行測定。

ICP -MS 分析條件：等離子功率1500W；載氣流量0.9L/min (0.6～1.0L/min)。

補償氣流量0.25L/min (0.3～1.0L/min)；進樣深度8mm (7～10mm)；蠕動泵速0.1r/s (0.1～0.2r/s)。

2 結果與分析

2.1 地下水重金屬含量與國標對比

表1為地下水國家標準值和豐鎮市西部地區淺層地下水的重金屬測定值，單位為ppb。由表可知經實驗測得豐鎮市西部不同地區淺層地下水中重金屬的含量與國標對比，豐鎮市地下水重金屬含量較低，并未超出國家標準。其中G-留人窯的砷含量有接近國家標準的趨勢，C-后十泉的重金屬含量普遍較高，如果不加以控制，將會超過國家限值。

表1 國標及各采樣點重金屬濃度 ppb

2.2 地下水重金屬含量分析

由表1可知C-后十泉，D-后十二泉村地區重金屬含量普遍高于其他地區，這是因為C區有煉油廠，D區有儲灰場。

在煉油廠加工原油的過程中原油中的重金屬最終將分布在煉油廠廢水、廢氣、廢渣以及原油產品中(特別是原油焦等重組分中)。煉油廠廢氣、廢渣中的重金屬會隨風力和降雨的沖刷落入周圍環境中，通過長期的雨水溶解與滲透進入地下水中，從而造成重金屬含量高于其他地區。煉油廠廢水中的重金屬主要為可溶性鹽類，難以降解，且環境周期長，如果沒有徹底處理也將會慢慢滲入地下而影響地下水的重金屬含量。D區的儲灰場主要用來堆放發電廠排放的大量燃料灰渣。火力發電廠產生的大量燃煤固體廢棄物包括粉煤灰、爐渣等，而煤中含有的重金屬元素在燃燒過程中富集在這些廢棄物[7-9]中，隨著排放直接污染大氣環境，并且在堆放過程中由于大氣降水等而進入到地表和地下水環境以及土壤環境，最終影響地下水的重金屬含量。

由表1可知F-發電廠地區重金屬含量低于C,D區域。發電廠所在地區重金屬含量較低，可能是由于發電廠位于人口密集的城區，電廠對所排出的廢水進行了有效的處理回收，所排放物質重金屬含量較低。

由表1可知G-留人窯地區的重金屬含量低于C,D區，但高于其他地區。這是由于G區地勢較低，由煉油廠和火力電廠排出的廢氣，灰渣落入周圍環境中的重金屬通過地表徑流，聚集在低洼處，長期滲透導致地下水重金屬含量比其他地區高。此外G區相較其他地區人口密集，城市生活污水，垃圾排放也是重金屬含量升高的原因之一。

此外，A-馬家圐圙，B-七泉村，E-二十八號，H-擇落溝等地區地下水重金屬含量較低，這是由于這些地區離煉油廠、發電廠、和人口密集區較遠，受到的污染影響較小。

由此可知，隨著工業的發展，工業園區的建成會對環境造成一定的污染，加強管控尤為重要，否則隨著長年累月的重金屬富集，將會造成環境污染。

3 結論

(1)豐鎮市西部地區淺層地下水中重金屬含量均低于國家標準。

(2)煉油廠、儲灰場及人口密集的城區重金屬含量較高。

(3)部分地區重金屬含量趨于接近國家標準，需加強企業監管。