池州市某農(nóng)藥廠場地污染風(fēng)險評估

劉趙文，陸志敏，姚懷宇，葉姍

池州市某農(nóng)藥廠場地污染風(fēng)險評估

劉趙文，陸志敏，姚懷宇，葉姍

（池州學(xué)院 材料與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 池州 247000）

為了探討農(nóng)藥廠生產(chǎn)對土壤和地下水污染及生態(tài)健康風(fēng)險情況，在池州市某農(nóng)藥廠內(nèi)采集土壤和地下水樣品，通過ICP-MS和GC-MS對樣品污染因子進(jìn)行檢測，應(yīng)用潛在生態(tài)風(fēng)險評價等方法對檢出的污染物進(jìn)行生態(tài)健康風(fēng)險評估．結(jié)果表明，該農(nóng)藥廠地塊內(nèi)土壤采樣點(diǎn)中，6種重金屬含量均未超過《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB36600—2018）的第二類用地篩選值．地下水各監(jiān)測因子的檢出濃度均未超過所引用的《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—2017）IV類評價標(biāo)準(zhǔn)．相關(guān)指數(shù)綜合分析表明，目前該農(nóng)藥廠生產(chǎn)對該地塊土壤和地下水環(huán)境基本沒有造成污染．

土壤；地下水；農(nóng)藥廠；重金屬；風(fēng)險評估

我國是農(nóng)業(yè)和人口大國，但糧食人均量低于世界人均水平，糧食的產(chǎn)量對我國而言十分重要．農(nóng)藥在防治農(nóng)業(yè)病蟲害、保證作物產(chǎn)量等方面起到了關(guān)鍵作用[1]．我國是世界上生產(chǎn)和消費(fèi)農(nóng)藥的大國之一，隨著《土壤污染防治行動計劃》《中華人民共和國土壤污染防治法》等法律法規(guī)深入實(shí)施，在很多城郊出現(xiàn)了大量由于企業(yè)搬遷、關(guān)閉導(dǎo)致的農(nóng)藥污染場地．據(jù)統(tǒng)計僅在長江三角洲（江蘇、浙江、安徽、上海）就有近500家，這些場地土壤中殘留的高濃度、高毒性復(fù)合農(nóng)藥污染物，已對生態(tài)環(huán)境安全和人體健康帶來了極大的風(fēng)險隱患[2]．吸附于土壤顆粒上的農(nóng)藥不僅破壞土壤結(jié)構(gòu)和功能、影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，還可通過皮膚接觸、食物鏈傳遞等途徑進(jìn)入人體，造成生物體中毒[3]，甚至造成“三致”效應(yīng)．施加的農(nóng)藥大部分殘留于土壤環(huán)境介質(zhì)中，由于合成的農(nóng)藥化學(xué)成分復(fù)雜并且具有一定的水溶性，使其可以輕易地從土壤中直接滲透到地下水體中．并且農(nóng)藥及其中間產(chǎn)物、代謝產(chǎn)物也可通過地表徑流進(jìn)入地下水，還有部分農(nóng)藥污染物可通過水井、落水井及補(bǔ)給地下含水層等共同滲入地下含水層中．當(dāng)淋溶效應(yīng)在含水層補(bǔ)給區(qū)發(fā)生時，會隨著地下徑流擴(kuò)散造成區(qū)域性大面積污染，造成地下水受到污染[4]．本文選取池州市某農(nóng)藥廠對其廠區(qū)內(nèi)部重點(diǎn)區(qū)域土壤和地下水采樣進(jìn)行場地調(diào)查，分析各區(qū)域土壤和地下水的污染情況，了解該農(nóng)藥廠區(qū)域場地污染情況，對農(nóng)藥廠進(jìn)一步做好相關(guān)防護(hù)工作具有一定的借鑒意義．

1 樣品采集

1.1 土壤采樣

本次采樣所使用的儀器主要是從美國進(jìn)口的Geoprobe專用土壤采樣車，輔以人工配合采樣．Geoprobe專用土壤采樣車的優(yōu)點(diǎn)為：具有獨(dú)特的徑直推土方法，能夠使原來的土壤樣品更好地完整取出，不會受到其它外力作用的干擾，并且還具有連續(xù)土壤取樣的特性．本文選取5個土壤和4個地下水采樣點(diǎn)，S1和W1為該農(nóng)藥廠區(qū)合成車間旁，S2和W2為農(nóng)藥廠儲存農(nóng)藥倉庫旁，S3和W3為農(nóng)藥廠危廢庫旁，S4和W4為農(nóng)藥廠污水處理區(qū)旁，DZ為對照點(diǎn)，選取距離廠區(qū)較遠(yuǎn)，受人為活動影響少的區(qū)域．在地塊內(nèi)鉆取5個土壤取樣孔，從5個土壤取樣孔中各采集土壤樣品裝入自封袋帶回，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析，土壤現(xiàn)場取樣見圖1．

圖1 土壤現(xiàn)場取樣

1.2 地下水采集

地下水采樣的深度一般應(yīng)在地下水監(jiān)控井的水面0.5 m以下，以保證采樣水樣可以代表地下水的水質(zhì)，在進(jìn)行采樣時要詳細(xì)填寫采樣記錄單．對于地下水進(jìn)行水質(zhì)的監(jiān)控一般是采集到瞬時性的水樣．對于必須進(jìn)行測量地下水位的井水，在進(jìn)行采樣前要進(jìn)行地下水位測量．此次進(jìn)行的地下水取樣采用空心鉆桿螺紋式鉆井機(jī)進(jìn)行鉆井．

測定方法參照《地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—2017）進(jìn)行，為盡量減少氣象對測量的影響，實(shí)地水質(zhì)采樣選擇在天氣晴朗的時間進(jìn)行，且保持每次采樣氣象狀況等條件基本一致．本次地塊環(huán)境初步調(diào)查地塊內(nèi)4個地下水采樣井，其中W2監(jiān)測井由于基巖無法鉆探，導(dǎo)致該點(diǎn)位未建監(jiān)測井，因此本次調(diào)查共采集4個地下水樣品（包括1個對照點(diǎn)水樣），送檢分析4個地下水樣品．采樣步驟為：（1）初步調(diào)查．通過數(shù)據(jù)收集和分析，現(xiàn)場偵察和訪談等方法了解污染的一般情況，獲得采樣點(diǎn)周邊地區(qū)的污染情況[5]．（2）樣品采集．按照采樣區(qū)域平面圖，對比現(xiàn)場位置的構(gòu)筑物，用儀器對點(diǎn)位進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，設(shè)置鉆探點(diǎn)標(biāo)記、編號，并在地塊設(shè)立監(jiān)測井采集地下水樣品．（3）水樣處理．立即將水樣瓶的瓶蓋擰緊，貼好標(biāo)簽，標(biāo)簽設(shè)計根據(jù)具體情況而定，一般應(yīng)包括監(jiān)測井號、采樣日期和時間、監(jiān)測項目、采樣人等，做好原始記錄[6]．（4）制樣．將已經(jīng)確定送檢的地下水樣品嚴(yán)格按照制樣技術(shù)要求，加入藥劑保存，將藥劑裝入實(shí)驗(yàn)室提供的樣品瓶[7]，并在封蓋上貼有標(biāo)簽的圖片，書寫樣品名稱、編號及采樣時間日期等參數(shù)，水樣按照規(guī)范要求裝瓶后，依據(jù)測試項目要求分別添加保護(hù)劑固定，所有樣品均低溫密閉保存運(yùn)輸?shù)綄?shí)驗(yàn)室分析測試[8]．樣品在制備工藝流程中應(yīng)嚴(yán)格控制交叉污染．地下水建井現(xiàn)場見圖2．

圖2 地下水建井

2 評價方法

2.1 地累積指數(shù)法

地累積指數(shù)法[9-10]不僅考慮了人為污染因素、環(huán)境地球化學(xué)背景值，并兼顧自然成巖作用對背景值的影響，獲得重金屬污染級別，結(jié)果可以反映重金屬元素的自然分布特征，評價人類活動對重金屬污染的影響．分級標(biāo)準(zhǔn)見表1．計算公式為

2.2 潛在生態(tài)風(fēng)險評價方法

生態(tài)風(fēng)險評價方法即潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法是由瑞典科學(xué)家提出的[11]．該方法不僅考慮環(huán)境中各種重金屬的含量，同時對重金屬的生態(tài)、環(huán)境效應(yīng)以及毒理學(xué)特性進(jìn)行了綜合分析．分級標(biāo)準(zhǔn)見表2．

表1 地累積指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)

表2 潛在生態(tài)風(fēng)險評價分級標(biāo)準(zhǔn)

計算公式為

2.3 綜合評價法

根據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T14848—2017，采用地下水水質(zhì)綜合評價法對垃圾填埋場地下水進(jìn)行質(zhì)量現(xiàn)狀評價．評價的步驟如下：（1）按照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行參評指標(biāo)的單項組分評價，對比參評指標(biāo)實(shí)測值和標(biāo)準(zhǔn)限值，依據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》劃分的5類指標(biāo)，確定參評指標(biāo)所屬質(zhì)量類別；（2）確定參評指標(biāo)評價分值F．參評指標(biāo)質(zhì)量類別按照國家標(biāo)準(zhǔn)確定F值．

（3）計算綜合評價分值F，計算公式

式中：為組分（或）的綜合評分值，無量綱；Favg為各單項組分F的平均值，無量綱；Fmax為單項組分評價分值F中的最大值，無量綱；為參評指標(biāo)項數(shù)．地下水質(zhì)量級別見表3．

（4）確定地下水質(zhì)量級別：將值按照表3的規(guī)定確定地下水質(zhì)量級別．

表3 地下水質(zhì)量級別

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤各項指標(biāo)檢測結(jié)果

各樣點(diǎn)土壤重金屬含量見表4．由表4可見，重金屬汞、砷、鎘、銅、鉛、鎳的實(shí)測值均未超過《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB36600—2018）中規(guī)定的限值，表明環(huán)境質(zhì)量風(fēng)險為無風(fēng)險或風(fēng)險可忽略．

表4 土壤重金屬監(jiān)測結(jié)果 mg/kg

汞會傷害人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)，導(dǎo)致人失眠、乏力、記憶力受損．鎘是一種毒性很強(qiáng)的重金屬，鎘污染會在生物體內(nèi)富集，通過食物鏈進(jìn)入人體，引起慢性中毒[12]．由檢測結(jié)果可知，汞的各區(qū)域含量和對照點(diǎn)差別很小，可能汞的含量是地域背景值．鎘的含量S2＞S3＞S4＞S1＞DZ，S2區(qū)域最高，這可能與農(nóng)藥中含鎘元素有關(guān)，倉庫是農(nóng)藥成品頻繁出入的地方，搬運(yùn)過程中可能有包裝破損使農(nóng)藥滲漏，導(dǎo)致該區(qū)域鎘含量較高，并且農(nóng)藥廠通風(fēng)條件簡陋，農(nóng)藥揮發(fā)出來，長時間沉降到倉庫附近的土壤中，導(dǎo)致該區(qū)域土壤鎘含量較高[13]．

砷廣泛存在于自然界中，其化合物被運(yùn)用在農(nóng)藥、除草劑等物品生產(chǎn)中，是屬于一類致癌物．砷暴露會對人體皮膚、神經(jīng)系統(tǒng)等產(chǎn)生危害，甚至導(dǎo)致癌變[14]．由檢測結(jié)果可知，砷含量S3＞S4＞S1＞DZ＞S2，S3區(qū)域最多，可能是因?yàn)閹旆恐卸逊诺膹U棄物中重金屬砷滲透進(jìn)土壤，導(dǎo)致土壤中砷含量偏高．

鎳是一種金屬離子，鎳和鎳鹽的毒性相對較低，如果鎳離子攝入過多，會對人體皮膚和消化系統(tǒng)造成一定的傷害[15-16]，重金屬銅會對人體肝臟產(chǎn)生危害．由檢測結(jié)果可知，鎳含量S4=DZ＞S2＞S3＞S1，銅含量S4＞DZ＞S1＞S3＞S2，二者都是S4區(qū)域最多，可能是由于廢水處理設(shè)施管理不規(guī)范、廢水處理設(shè)施處理能力無法滿足企業(yè)現(xiàn)狀等原因，廢水滲透進(jìn)土壤，導(dǎo)致土壤中鎳、銅含量偏高．

鉛及其化合物具有一定的毒性，進(jìn)入機(jī)體后，會對神經(jīng)、造血、消化、腎臟、心血管和內(nèi)分泌等多個系統(tǒng)產(chǎn)生危害[17]．由檢測結(jié)果可得，鉛含量S1＞S3＞S4＞S2＞DZ，S1區(qū)域最高，可能是因?yàn)樯a(chǎn)的農(nóng)藥成品含有鉛，通過長時間積累進(jìn)入合成車間旁的土壤，使其鉛含量高于其它區(qū)域，這與張春玲[18]等研究結(jié)果基本保持一致．

3.2 地下水各項指標(biāo)檢測結(jié)果

地下水監(jiān)測結(jié)果見表5．由表5可見，（1）地下水中氟化物、氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽、總硬度、氨氮、溶解性總固體的最大質(zhì)量濃度分別為0.297，36.7，1.66，59.00，279，0.778，1 780 mg/L，砷、汞、鋅、銅、鎳，鐵，錳的最大質(zhì)量濃度分別為1.2，0.16，81.9，7.07，14.9，114，516 μg/L，檢出率均為100%；（2）亞硝酸鹽的最大質(zhì)量濃度為0.283 mg/L，檢出率為25%；（3）鉛的最大質(zhì)量濃度為0.29 μg/L，檢出率為50%；（4）鎘的最大質(zhì)量濃度為0.94 μg/L，檢出率為75%；（5）該區(qū)域環(huán)境污染情況調(diào)查的3個地下水取樣點(diǎn)中，無超標(biāo)的點(diǎn)位；（6）各項污染因子指數(shù)評價等級均符合無污染等級．監(jiān)測結(jié)果均低于《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—2017）的地下水指標(biāo)IV類限值．

表5 地下水監(jiān)測結(jié)果

3.3 土壤重金屬風(fēng)險評價

3.3.1 地累積指數(shù)法 根據(jù)公式（1）分別計算出各重金屬的地累積指數(shù)（見表6）．由表6可見，各重金屬元素的地累積指數(shù)都小于0，表明該地區(qū)重金屬污染程度評價為無污染．

表6 各元素地累積指數(shù)

3.3.2 綜合潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)法 根據(jù)公式（2）計算得各區(qū)域的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)（見表7）．由表7可見，5個點(diǎn)的重金屬的E表現(xiàn)為：重金屬砷，S3＞S4＞S1＞DZ＞S2；重金屬銅，S4＞DZ＞S1＞S3＞S2；重金屬鎳，S4=DZ＞S2＞S3＞S1；重金屬鉛，S1＞S3＞S4＞S2＞DZ．5個采樣點(diǎn)的大小表現(xiàn)為：S3＞S4＞S1＞DZ＞S2．以土壤環(huán)境平均背景值為參照值，所測的5個點(diǎn)位的E和均遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)值，其單項潛在生態(tài)風(fēng)險程度和潛在生態(tài)風(fēng)險程度均處于低風(fēng)險水平．

表7 重金屬的潛在風(fēng)險參數(shù)Ei與指數(shù)RI

3.4 地下水污染風(fēng)險評價

通過使用綜合評價法對農(nóng)藥廠地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀進(jìn)行評價，其各監(jiān)測因子單項組分所屬類別見表8．利用公式（2）～（3）計算得其評價結(jié)果（見表9）．由表9可見，監(jiān)測點(diǎn)W1，W3，DZ處的地下水水環(huán)境質(zhì)量較好；監(jiān)測點(diǎn)W4地下水水環(huán)境質(zhì)量良好．表明該農(nóng)藥廠沒有對周圍地下水環(huán)境產(chǎn)生影響．

表8 單項組分所屬類別

表9 地下水評價結(jié)果

4 結(jié)論

（1）農(nóng)藥廠倉庫附近土壤汞和鎘含量高于其它區(qū)域，危廢庫旁砷含量達(dá)到10.20 mg/kg，遠(yuǎn)高于其它樣點(diǎn)的砷含量；地下水樣品中檢出7種重金屬（分別為砷、汞、鉛、鎘、鋅、銅、鎳）和鐵、錳、氟化物、氯化物、亞硝酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、總硬度、氨氮、溶解性總固體．其中，鉛、鎘、亞硝酸鹽的檢出率分別為50%，75%，25%，其余檢測因子檢出率均為100%．

（2）截止目前該農(nóng)藥廠土壤環(huán)境質(zhì)量總體良好，土壤檢出特征污染物較少，污染物濃度也很低，沒有超過《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB36600—2018）的第Ⅱ類用地篩選值；本地塊地下水各監(jiān)測因子的檢出濃度均未超過所引用《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—2017）IV類評價標(biāo)準(zhǔn)．地下水環(huán)境質(zhì)量處于正常水平，暫不存在污染跡象，可繼續(xù)作為工業(yè)用地開發(fā)利用．

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Pollution risk assessment of a pesticide factory in Chizhou

LIU Zhaowen，LU Zhimin，YAO Huaiyu，YE Shan

（School of Materials and Environmental Engineering，Chizhou University，Chizhou 247000，China）

In order to explore the pollution of soil and groundwater and the risk of ecological health caused by the production of pesticide factory，collected soil and groundwater samples in a pesticide factory in Chizhou City，detected the pollution factors of the samples by ICP-MS and GC-MS，and evaluated the ecological health risk of the detected pollutants by means of potential ecological risk assessment．The results showed that the contents of six heavy metals in the soil sampling points in the plot of the pesticide factory did not exceed the screening value of class II land in the standard for control of soil pollution risk of construction land for soil environmental quality（Trial）（GB36600—2018）．The detected concentration of each monitoring factor of groundwater does not exceed the class IV evaluation standard in the quoted groundwater quality standard（GB/T 14848—2017）．The comprehensive analysis of relevant indexes shows that the production of the pesticide factory has basically not caused pollution to the soil and groundwater environment of the plot．

soil；groundwater；pesticide factory；heavy metals；risk assessment

X53

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2022.06.012

1007-9831（2022）06-0069-07

2022-03-28

材料與化工一流本科人才示范引領(lǐng)基地（2020rcsfjd28）；池州學(xué)院校級重點(diǎn)項目（CZ2019ZRZ02，CZ2021ZRZ12）；材料加工實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心（2021XSXZX01）；大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目（202011306056，202011306157）

劉趙文（1992-），男，安徽樅陽人，助理實(shí)驗(yàn)師，碩士，從事環(huán)境污染防治研究．E-mail：liuzhaowen92@163.com