廢鉛蓄電池暫存地周邊土壤環境質量及風險評價

曹智雄

（南大環境規劃設計研究院(江蘇)有限公司，江蘇·南京 210093）

中國是鉛的生產和消費大國，再生鉛產業近年來得到了快速發展。廢舊鉛蓄電池中的鉛及鉛酸液因具有很高的資源利用價值，已成為我國金屬鉛的第二大來源。廢鉛蓄電池的回收和再利用已經成為我國一個重要的生態環境保護事業，我國已經針對其系統化規范化回收處理出臺一系列相關政策法規。在2013 年工信部等五部委聯合發布的《關于促進鉛蓄電池及再生鉛產業規范發展的意見》中，明確提出對鉛蓄電池循環利用制度和行為進行規范；國務院辦公廳2016 年發布的《生產者責任延伸制度實施方案》中，確定對鉛酸蓄電池等四類產品實施生產者責任延伸制度；《2019 年度廢鉛蓄電池污染防治行動計劃》中進一步要求推進鉛酸蓄電池生產者責任延伸制度，并提出到2025 年，廢鉛蓄電池規范收集率要達到70%的目標；2020 年發布的《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》中明確要求，鉛蓄電池生產者應當建立與產品銷售量相匹配的廢舊產品回收處理制度，并按照規定向大眾及社會公開。

然而，我國每年“退役”的廢鉛酸電池約有300 萬噸，通過正規渠道回收利用的僅占30%左右[1]。廢鉛蓄電池回收暫存體系仍然不健全，存在著倒酸、私自拆解、私自冶煉等非法行為。一些回收處置單位拆解、加工利用過程中不規范操作可能會導致土壤、大氣、水體等環境造成污染，甚至引發更大的生態環境風險，對人體健康造成損害。廢鉛蓄電池回收暫存企業周邊環境安全問題已經引起我國政府和社會公眾的高度關注，掌握這類企業周邊環境中重金屬的污染狀況是實現廢鉛蓄電池鉛污染風險管控的基礎環節，能夠有效提升生態環境主管部門對相關企業環境質量安全的掌控能力。

基于此，本研究對長三角地區4 家典型廢鉛蓄電池回收暫存企業周邊土壤環境展開調查，分析企業周邊土壤環境中重金屬環境質量現狀，并評估其污染狀況及潛在生態風險，旨在為廢鉛蓄電池回收暫存行業的監督管控工作提供科學思路，推動廢鉛蓄電池回收暫存體系建設，提高社會對該行業的環境保護意識。

1 調查企業概況

本研究選取長三角地區4 家生產年限超過10 年的廢鉛蓄電池回收暫存企業作為調查對象。4 家企業均被列入地方的土壤重點監管單位名錄之中，各企業均僅涉及對完好的廢鉛蓄電池回收分類、暫存，不進行相關廢舊電池的運輸、拆解和后續處理等過程，運輸、拆解、回收及利用交由有資質的單位進行處置，工藝流程主要包括廢鉛蓄電池運送進廠→分類→搬運→堆存→運送出廠→交售至由有資質單位處置共6 個環節。

2 研究內容與方法

2.1 點位布設與樣品采集

以調查企業為監測對象，在其所處地塊內及周邊布設土壤監測點位及對照點位。點位布設原則參照《土壤污染重點監管單位周邊監測技術規范》（DB 32/T 4348-2022）中相關要求。樣品采集、保存和制備按照《土壤環境監測技術規范》（HJ/T 166-2004）執行。本次調查共布設土壤監測點位21 個，編號分別為S1～S21；對照點位6 個，編號分別為CK1～CK6。土壤采樣深度為0～4.5 m，采樣深度范圍內土層分布情況主要分為雜填土（0.5～1.0m）和粉質黏土（1.0m～4.5m），土壤監測點位共采集53 個樣品（含表層土壤樣品與土壤柱狀樣品），對照點采集18 個樣品，共計采集71 個土壤樣品。

2.2 監測項目與方法

本次土壤檢測項目包括pH 值、鉛（Pb）、砷（As）、鎘（Cd）、六價鉻（Cr）、銅（Cu）、汞（Hg）、鎳（Ni）、銻（Sb）。分析方法見表1。

表1 土壤樣品檢測項目與分析方法Table 1 Soil sample testing items and analysis methods

2.3 土壤重金屬環境污染評價方法

采用單因子污染指數法、內梅羅綜合污染指數法評價重金屬在土壤中的污染程度[2,3]，并采用潛在生態風險評價法評價各重金屬潛在生態危害[4-5]。

（1）單因子污染指數法

單因子污染指數法依據質量分指數模式進行，計算公式如下：

式中：Pi為i污染因子的質量分指數；Ci為i污染因子的實測濃度；Si為i污染因子的評價標準，根據評價目的選用不同標準值。本次調查中各調查點位處用地性質均為工業用地，因此選取《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）第二類用地篩選值作為評價標準值，具體見表2。

表2 建設用地土壤污染風險篩選值Table 2 Soil pollution risk screening values for construction land

（2）內梅羅綜合污染指數法

內梅羅綜合污染指數法是根據多因子的綜合指數對法進行計算，該方法可對土壤污染物的平均污染水平進行全方位的評價，計算公式如下：

式中：PN為內梅羅綜合污染指數；Pimax為土壤中各污染因子污染指數的最大值；Pi為土壤中各污染因子單污染指數。Pi的計算方法參見單因子污染指數法。內梅羅綜合污染指數和污染程度的關系如表3 所示:

表3 土壤重金屬污染程度分級標準Table 3 Classification standards for soil heavy metal pollution levels

表4 潛在生態風險程度分級一覽表Table 4 List of potential ecological risk grading

（3）潛在生態風險指數法

潛在生態風險指數法是采用定量的方式衡量土壤中重金屬潛在風險程度，可以綜合反映重金屬對環境的影響潛力。計算公式如下：

2.4 數據統計

數據采用Microsoft Excel 2021 對土壤樣品中重金屬含量進行統計分析，使用Origin 2022 進行相關圖表的繪制。

3 結果與討論

3.1 土壤中重金屬含量特征與空間分布

（1）土壤重金屬含量特征

送檢土壤樣品中重金屬Pb、As、Cd、Cu、Hg、Ni、Sb 檢出率均為100%（Cr 未檢出），其平均含量分別為32.3、5.80、0.09、15、0.014、24、0.30 mg/kg（詳見表5）。重金屬Pb 的平均值和中位值均大于土壤背景值，分別是背景值的1.468 倍和1.523 倍；其余重金屬As、Cu、Hg、Ni、Sb 的平均值和中位值均小于土壤背景值；Cd 的中位值小于背景值，平均值是背景值的1.047 倍。調查結果表明土壤中Pb、Cd 存在一定程度的積累，且Pb 的積累程度最大，說明企業生產活動對企業所處區域土壤存在一定影響。變異系數反映了重金屬的空間變化程度，重金屬Sb 的變異系數（242%）最大，表明該元素受到外界因素干擾最大。

表5 土壤重金屬含量統計結果Table 5 Statistical results of heavy metal content in soil

（2）土壤重金屬鉛的空間分布

分別對同一點位鉆探深度內的表層土（0～0.5 m）、中層土（1.0～2.5 m）、深層土（3.5～4.5 m）處的土壤Pb含量進行分析。結果顯示，調查企業A1、A2、A3、A4周邊土壤中重金屬Pb 含量垂向上大體呈現表層高、深層低的分布（如圖1 所示）。表層土中Pb 含量最大值高于中層土和深層土中Pb 的最大值。此外，表層土中Pb 含量平均值普遍高于另外兩層深度范圍內Pb 含量平均值，表明表層土相較于其它土層深度更容易受到企業生產活動所帶來的Pb 威脅。

圖1 不同深度范圍內土壤重金屬Pb 含量分布示意圖Fig.1 Schematic diagram of the distribution of heavy metal Pb content in soil at different depths

3.2 土壤重金屬污染評價

（1）單因子污染指數及內梅羅綜合污染指數評價結果

由表6 可知，4 個調查地塊中各重金屬的單因子污染指數平均值為0.0009～0.1790，均為I 級，屬安全狀態；4個調查地塊的內梅羅指數分別為0.2064、0.1189、0.1368、0.1708，未超過0.7，說明各調查地塊周邊土壤質量為清潔，屬安全級。

表6 土壤重金屬單因子污染指數和內梅羅綜合污染指數計算結果Table 6 Single factor pollution index and Nemero comprehensive pollution index results

（2）潛在生態風險指數評價結果

各采樣點土壤樣品中各重金屬潛在的生態風險指數及綜合潛在生態風險指數見表7。就單項重金屬潛在生態風險指數而言，A1 企業地塊周邊土壤中Cd 的單項重金屬潛在生態風險指數最高（130.59），為強潛在生態風險程度，其次是A2（77.65）、A4（52.94）、A3（45.88），均為中等潛在生態風險程度；值得注意的是，重金屬Sb在A1 企業周邊土壤中的潛在生態風險達到了中等程度；此外，各企業周邊土壤中Hg 的單項重金屬潛在生態風險也均為中等程度。其余重金屬的單項重金屬潛在生態風險均低于輕微生態風險下限（=40），表明潛在生態風險程度相對較輕。從綜合潛在生態風險指數（RI）對比顯示，A1 和A2 企業潛在生態風險程度達到中等，其余企業屬于輕微潛在生態風險等級范疇。

表7 研究區土壤重金屬潛在生態風險評價Table 7 Potential ecological risk assessment of heavy metals in the soil of the study area

（3）相關性分析

對本次調查的7 種重金屬進行Pearson 相關性分析，探討不同重金屬的來源，結果如表8 所示。根據結果可知，Cd 與Pb、Sb 呈極顯著正相關（P＜0.01），表明這3 種金屬具有同源性；As 與Cu、Hg、Ni 呈極顯著正相關（P＜0.01），其中Ni 與Cu、Hg 具有顯著正相關關系（P＜0.05），具有同源性[9]。Pb 作為本次主要關注重金屬，僅與Cd 存在非常顯著的正相關關系（P＜0.01），與其余5 種重金屬相關性均不顯著，說明Pb 與As、Cu、Hg、Ni、Sb 來源不同。

表8 研究區土壤重金屬相關性分析Table 8 Correlation analysis of heavy metals

4 結論

（1）土 壤 中Pb、As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Sb 均未超過《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）第二類用地篩選值。

（2）土壤中Pb、Cd 存在一定程度的積累，且Pb 的積累程度最大，企業生產活動對企業所處區域土壤存在一定影響。

（2）表層土中Pb 含量最大值與平均值均高于中、深層土中Pb 含量，表層土相較于其它土層深度更容易受到企業生產活動所帶來的Pb 威脅。

（3）單因子污染指數和內梅羅綜合污染指數評價結果顯示4 家企業所處地塊周邊土壤質量均為I 級清潔狀態，屬安全級；潛在生態風險指數評價結果顯示，土壤中Cd的單項重金屬潛在生態風險指數達到中等至強潛在生態風險程度，后期需要關注；土壤中Hg 的單項重金屬潛在生態風險也均為中等程度，其它重金屬的單項重金屬潛在生態風險程度較輕。A1 和A2 兩個企業綜合潛在生態風險程度均達到中等，其余企業為輕微潛在生態風險等級。

綜上所述，本次對長三角地區4 家典型廢鉛蓄電池回收暫存企業周邊土壤重金屬污染現狀調查結果顯示，盡管土壤中金屬含量均未超過土壤標準中二類篩選值，但存在有不同程度的潛在生態風險，后期對此類企業仍需加強監測與評估，嚴格要求企業管理、儲存廢鉛蓄電池，并保障運輸安全，對廢鉛蓄電池采取密閉和防滲等措施進行有效的處理，防止廢液、廢渣等物品泄露而造成二次污染。此外，仍需加強對企業員工和當地居民的生態環境保護意識教育和宣傳，提高他們對于土壤污染防治重要性的認識。同時，政府監管部門應公開企業的污染情況和處理方案，讓公眾了解企業的生態環境保護現狀，促進公眾參與到生態環境保護工作中來。只有通過企業、政府和公眾多方面的合作和努力，才能真正實現廢鉛蓄電池回收暫存企業周邊土壤污染防治的目標，為人類健康和生態環境做出積極貢獻。