陜西某氧化鋅冶煉企業擬退役地塊污染特征調查研究

武俊杰，薛 梅，門 蒙

(1.昆明理工大學 國土資源工程學院，昆明 610053；2.陜西省地質礦產實驗研究所有限公司，西安 710054；3.漢中市華信工程監測有限公司，陜西 漢中 723000)

鋅是國家經濟和社會發展的基礎原材料。金屬鋅具有良好的壓延性、耐磨性、抗腐蝕性、鑄造性以及常溫機械性，且能與多種金屬制成性能優良的合金[1]。鋅在人類工業現代化的進程中具有不可磨滅的地位，鋅主要以鍍鋅、鋅基合金、氧化鋅的形式廣泛應用于汽車、建筑、家用電器、船舶、輕工等行業。目前，在全球有色金屬消費中鋅的消費量僅次于銅和鋁[2-3]。我國經濟建設正處于轉型升級的攻堅期，對鋅的需求量仍與日俱增[4-5]。本文以陜西陜南地區某氧化鋅冶煉企業擬退役地塊為研究對象，地塊規劃用途為工業用地，在搜集匯總資料的基礎上，對擬退役地塊土壤環境質量進行現狀調查、土壤布點采樣及監測分析，通過研究各種污染物的回轉窯煙塵濃度分布規律，分析廠區土壤環境中的鉛、銅、鎳、砷等重金屬污染物的含量，最終確定地塊為非污染地塊，滿足地塊后期的規劃要求。

1 研究方法

1.1 地塊概況

陜西某氧化鋅冶煉擬退役地塊在1975年之前為荒地；1975—2003年被礦山企業征用；2003—2007年從事粗鉛冶煉，主要工藝為外購鉛精礦，添加焦炭、石灰石進行燒結，將燒結塊加焦炭進入鼓風爐進行熔煉；2007年關停并拆除相關設備；2008—2013年企業改建工藝，利用原鉛冶煉廢渣作為主要原料，通過回轉窯生產氧化鋅；2013年之后全面關停并拆除相關設備。

原廠區主要分為配料車間、原料場、回轉窯生產區、水渣暫存區、成品庫以及沉淀池等。

1.2 地塊污染識別

擬退役地塊在歷史生產過程中，涉及使用、儲存的有毒有害物質主要有鉛精礦、水淬渣(原粗鉛冶煉渣)、焦炭以及石灰石。因其均為固體物質，所以企業未布置儲罐、槽儲罐以及地下管線。通過現場踏勘和人員訪談可知，企業原料堆場、固廢臨時儲存區域均具備“三防”，對其周圍土壤污染風險較小；因企業原粗鉛冶煉和氧化鋅生產工藝均為干法生產，生產用水主要為循環冷卻水。因此對地下水污染風險較小。

原企業采用高溫焙燒工藝產生的煙氣中含有氧化鋅、鉛及其化合物，煙氣會因降雨或重力沉降作用進入周圍土壤。因此，煙氣對該區域存在土壤重金屬污染的風險。結合回轉窯周圍煙塵濃度分布圖分析可知，D類穩定度有風時，回轉窯周圍煙塵濃度大于0.193 5 mg/m3，影響范圍為廢棄爬坡煙道口以北4 km2區域；D類穩定度靜風時，回轉窯周圍煙塵濃度大于0.225 mg/m3，影響范圍為廢棄爬坡煙道口南北向呈菱形狀0.09 km2區域。回轉窯周圍煙塵濃度分布見圖1及圖2。

根據現場踏勘，結合原輔材料及生產工藝分析，擬退役地塊主要污染因子為原料中的鋅和鉛，以及生產工藝中產生的高溫煙氣中的氧化鋅、鉛及其化合物。因此，可判斷出，該區域土壤中可能的污染因子主要為重金屬鉛和鋅。

1.3 土壤和地下水采樣的布設方案

本次地塊調查土壤監測依據《建設用地土壤污染狀況調查技術導則》(HJ 25.1—2019)、《建設用地土壤污染風險管控和修復監測技術導則》(HJ 25.2—2019)及《土壤環境監測技術規范》(HJ/T 166—2004)等標準規范執行。

1.3.1 土壤采樣數量的布設

經調查，地塊各潛在污染區域分區明顯，與企業工程內容分區基本一致，結合地塊的歷史用地性質及區域劃分，本次采用分區布點方法。以氧化鋅車間為中心，綜合考慮在有風和靜風情形下，在擬退役地塊內共布設5個土壤污染監測點；1個對照監測點引用2018年12月8日“該公司污染投訴調查監測報告”中的點位。

1.3.2 土壤采樣點位的布設

點位具體布設在氧化鋅車間疑似地塊中心點(緊鄰氧化鋅車間南側，且在煙塵濃度最大區域邊界內)及沿坡面向下東側及西側各設置1個監測點(煙塵濃度最大區域內)，企業焙燒工藝爬坡廢棄煙道口設置1個監測點(屬于生產單元，主要污染源)，氧化鋅車間雨水地表徑流匯水處，即氧化鋅車間沿坡面向下35 m處設置1個監測點。氧化鋅車間平面布置圖見圖3。

1.3.3 土壤采樣深度的布設

現場踏勘發現，該區域屬于典型山地土壤，B層(沉積層)發育不完全，超過90 cm的土壤中含有大量石礫，本次土壤樣品采集主要采集A層(淋溶層)及C層(母質層)，A層厚度為0～25 cm，C層厚度為25～70 cm。根據導則要求：不同性質土層至少采集一個土壤樣品。因此，確定采樣深度分別設置在20 cm及50 cm。

由于該區域表層覆蓋有10～15 cm不同厚度的礦山開采廢石，土樣采集應剔除開采廢石干擾，再確定其采樣深度，土壤樣品采集情況見表1。

表1 土壤樣品采集情況Table 1 Collection of soil samples

1.3.4 地下水樣品采集

擬退役地塊在歷史上生產工藝為干法生產，堆存地塊均具備“三防”，污染方式主要為回轉窯產生的煙塵擴散污染，因此判斷擬退役地塊對地下水污染風險較小，故不采集地下水樣品。

1.4 土壤監測項目及評價標準的確定

在污染識別結果的基礎上，結合《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)(以下簡稱“GB 36600—2018”)的相關要求，針對土壤污染風險篩選污染物45項基本項目進行監測，另外，鋅作為特征污染因子納入監測。

結合地塊規劃用途為工業用地的性質，本次調查選用GB 36600—2018中的第二類用地篩選值。

1.5 土壤樣品的采集

土壤樣品的采集方法和程序嚴格按照《土壤環境監測技術規范》(HJ/T 166—2004)、《地下水環境監測技術規范》(HJ/T 164—2004)及《建設用地土壤污染風險管控和修復監測技術導則》(HJ 25.2—2019)中的相關要求執行。土孔鉆探及土壤樣品采集工作程序影像記錄見圖4、圖5。

1.6 土壤和樣品制備和分析

土壤環境質量分析監測采用國家標準規定的監測分析方法，土壤樣品制備和前處理嚴格按照《土壤環境監測技術規范》(HJ/T 166—2004)及各參數分析方法中的相關規定進行，實驗室分析方法采用評價標準規定的分析方法及國家標準分析方法。土壤及樣品分析工作記錄照片見圖6。

2 結果與分析

監測結果可知，土樣揮發性有機物和半揮發性有機物均小于檢出限，因此不再討論土壤有機物污染的可能性。

2.1 土壤重金屬監測結果分析與評價

為弄清地塊土壤樣品中重金屬污染物是否超標，本次采用單項污染指數法對監測結果進行評價[6]，評價方法如下：

單項污染指數法

(1)

式中：Pi—土壤中污染物i的單項污染指數；Ci—土壤中污染物i的含量，單位與Si保持一致；Si—土壤污染物i的評價標準。

本次調查評價選取各污染物監測結果中的最大值進行單項污染指數判定，分析與評價結果見表2。

表2 土壤重金屬監測結果分析與評價Table 2 Analysis and evaluation of soil heavy metal monitoring results

從表2土壤監測結果可知，土壤監測因子中重金屬滿足GB 36600—2018中的第二類用地篩選值的要求。

調查地塊7項重金屬中鎘、汞、鉛、銅、鎳、砷6項的檢出率均為100%，六價鉻的檢出率均為0%。該地塊所有土壤樣品中的重金屬單項污染指數中銅、鉛、鎘、硒、砷、鋅、鉻均未超過1。

2.2 土壤內梅羅污染指數評價結果

本次調查同時采用內梅羅污染指數對地塊污染狀況進行綜合評價，內梅羅污染指數不僅考慮到各種影響參數的平均污染狀況，而且特別強調了污染最嚴重的因子，同時在加權過程中避免了權系數中主管因素的影響，克服了平均值法各種污染物分擔的缺陷[7]。

內梅羅污染指數法(土壤污染綜合指數法)

(2)

式中：PN—第j個采樣點的土壤污染綜合指數；Pij均—第j個采樣點中所有評價污染物中單項污染指數的平均值；Pij最大—第j個采樣點中所有評價污染物中單項污染指數的最大值。

內梅羅污染指數反映了各污染物對土壤的作用，同時突出了高濃度污染物對土壤環境質量的影響，按照內梅羅綜合污染指數，可劃定土壤污染等級，見表3。

表3 土壤污染綜合指標分級標準Table 3 Classification standards of comprehensive indicators of soil pollution

依據本次調查地塊土壤質量監測結果，對每個監測點位土壤樣品中的所有檢出污染物進行內梅羅污染指數綜合評價，結果見表4。

表4 土壤內梅羅污染指數評價結果Table 4 Soil nemero pollution index evaluation results

從表4土壤內梅羅污染指數評價結果可知，土壤污染等級均為清潔。

3 結論與建議

1)擬退役地塊所監測的土壤污染物項目中，揮發性有機物、半揮發性有機物均未檢出；7項重金屬監測結果中，六價鉻均未檢出；其余6項均有檢出，重金屬檢出項目的濃度結果均未超過GB 36600—2018中的第二類用地篩選值。

2)擬退役地塊在規劃用途(工業用地)前提下，經土壤環境調查后確定為非污染地塊。

3)本次地塊調查結束后，土地使用權人應當按照國家相關要求，將調查報告主要內容通過其網站等便于公眾知曉的方式向社會公開。