再生鋁廠冶煉廢氣中重金屬沉降對土壤的環境影響

岑玉秀

（廣西博環環境咨詢服務有限公司，廣西 南寧 530000）

近年來，大氣中重金屬污染因不能被生物降解且具有累積性，威脅人類健康而備受關注。大氣中重金屬污染主要來源于能源燃燒、交通運輸、金屬冶煉等活動[1]。大氣中重金屬沉降會污染土壤，會引起土壤組成、結構和功能發生變化，使微生物活動受到抑制，在土壤中逐漸積累，會通過植物或水間接被人吸收，危害人體健康。土壤重金屬污染具有隱蔽性強、自凈能力差、風險累積時間長等特點[2,3]。本文結合再生鋁廠年處理10萬噸廢鋁項目，探討廢鋁熔煉、精煉過程產生的煙塵中重金屬沉降對土壤的環境影響。

1 項目概況

該再生鋁廠主要原料廢鋁材是從周邊鋁合金制品加工企業收購的邊角料，這部分廢鋁屬變形鋁合金，以3系和5系鋁合金材料居多。項目年處理廢鋁10萬噸，產品為合金鋁錠，年產量為10.5882萬噸。主要生產設備為30t雙室爐、25t精煉爐各4臺，燃料為天然氣，年運行7200小時。

雙室爐、精煉爐廢氣中重金屬主要為砷、鉛、錫、鎘、鉻。冶煉廢氣1%為無組織排放，99%被集氣罩收集進入煙氣凈化系統，經 “旋風收塵器+覆膜布袋除塵器+堿噴淋塔”處理，重金屬去除效率90%，達到《再生銅、鋁、鉛、鋅工業污染物排放標準》（GB31574-2015）要求后，即砷及其化合物、鉛及其化合物、錫及其化合物、鎘及其化合物、鉻及其化合物排放濃度分別 為 0.0015mg/m3、0.0294mg/m3、0.0045mg/m3、0.0011mg/m3、0.0766mg/m3，由20m高排氣筒排放。

本項目有組織廢氣經處理后排放情況為：砷0.00056t/a、鉛0.01059t/a、錫0.00162t/a、鎘0.00038t/a、鉻0.02757t/a。無組織廢氣排放情況為：砷0.00006t/a、鉛0.00107t/a、錫0.00016t/a、鎘0.00004t/a、鉻0.00278t/a。

2 土壤環境質量現狀

本次研究在2019年9月對項目所在地周邊進行了土壤環境質量現狀監測，其中砷、鉛、錫、鎘、鉻監測值分別為6.35mg/kg、58mg/kg、3.33mg/kg、0.05mg/kg、22mg/kg，其中砷、鉛、鎘滿足《土壤環境質量 建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 36600-2018）表1中第二類用地篩選值要求。錫、鉻無相應的建設用地土壤環境質量標準，僅留作背景值。

3 土壤環境影響評價

3.1 預測范圍

本項目屬于污染型建設項目，土壤評價工作等級為二級，評價范圍即占地范圍內及周邊200m范圍內。

3.2 預測時段

通過項目土壤環境影響識別結果，確定預測時段為從項目營運期開始的十年、二十年、三十年。

3.3 預測方法

本項目屬于污染型建設項目，土壤評價工作等級為二級，采用《環境影響評價技術導則 土壤環境（試行）》（HJ964 -2018）[5]中附錄E推薦使用的預測方法。

（1）單位質量土壤中某種物質的增量可用下式計算：

式中：ΔS——單位質量表層土壤中某種物質的增量，g/kg；

IS ——預測評價范圍內單位年份表層土壤中某種物質的輸入量，g；

LS——預測評價范圍內單位年份表層土壤中某種物質經淋溶排出的量，g；

RS——預測評價范圍內單位年份表層土壤中某種物質經徑流排出的量，g；

A——預測評價范圍，m2，本次預測面積取項目廠界外擴200m，取258750 m2；

D——表層土壤深度，一般取0.2m，可根據實際情況適當調整；

n——持續年份，a。

基于保守預測，假設污染物沉降后全部吸附在土壤中，未隨淋溶和徑流排出，Ls、Rs取零，因此公式可簡化為：

其中預測評價范圍內單位年份表層土壤中某種物質的輸入量IS計算公式為[4,5]：

式中： C——污染物濃度，mg/m；保守考慮，取年平均最大落地濃度貢獻值；

A——預測評價范圍，m2；本項目為258750 m2。

V——污染物沉降速率，m/s；項目排放重金屬沉降速率[6]取0.007m/s；

T——年內污染物沉降時間，s；按一年365天進行沉降核算。

本研究采用大氣預測模型AERMOD對重金屬進行預測，評價范圍內年平均最大落地濃度貢獻值C見表1。預測評價范圍內單位年份表層土壤中某種物質的輸入量IS計算結果見表1。

表1 單位年份某種物質的輸入量

（2）單位質量土壤中某種物質的預測值可根據其增量疊加現狀值進行計算

式中：Sb——單位質量土壤中某種物質的現狀值，g/kg；

S——單位質量土壤中某種物質的預測值，g/kg。

3.4 預測結果

預測結果見表2。由表2可以看出，項目建成運行10年、20年、30年，排放的重金屬砷、鉛、鎘在預測年份均未出現超標，均能滿足《土壤環境質量建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB36600-2018）二類用地篩選值標準，錫、鉻增加量較小。本項目排放的大氣污染物中含有的重金屬成分對周邊土壤造成一定的累積影響，但累積增加量較小。項目建設對土壤環境影響較小。

表2 不同年份土壤中污染物預測值 單位：mg/kg

20年△S值 0.007 0.105 0.014 0.007 0.272 Sb值 6.35 58 3.33 0.05 22 S值 6.357 58.105 3.344 0.057 22.272 30年△S值 0.010 0.157 0.021 0.010 0.408 Sb值 6.35 58 3.33 0.05 22 S值 6.360 58.157 3.351 0.060 22.408《土壤環境質量 建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 36600-2018）表1中第二類用地篩選值60 800 / 65 /

4 總結

綜上所述，年處理10萬噸廢鋁的再生鋁廠的建設，在污染防治措施長期穩定運行、大氣污染物排放穩定達標排放的前提下，排放的重金屬砷、鉛、錫、鎘、鉻對土壤環境的累積作用在可接受的范圍內[4]。