雷艷梅，劉　曉，?！〔?，3*

（1. 山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司，山東濟(jì)南250101；2. 濟(jì)南市天橋區(qū)環(huán)境保護(hù)局，山東濟(jì)南250033；3. 山東大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山東濟(jì)南250100）

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典型鉻污染場(chǎng)地污染狀況研究

雷艷梅1，劉曉2，桑博1，3*

（1. 山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司，山東濟(jì)南250101；
2. 濟(jì)南市天橋區(qū)環(huán)境保護(hù)局，山東濟(jì)南250033；3. 山東大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山東濟(jì)南250100）

摘要：為研究典型工業(yè)污染場(chǎng)地污染特點(diǎn)，選取某一化工廠鉻污染場(chǎng)地作為研究對(duì)象，在廠區(qū)內(nèi)不同功能區(qū)采集了土壤和地下水樣品。對(duì)樣品進(jìn)行前處理后，通過(guò)分光光度法對(duì)樣品中的Cr（Ⅵ）進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果顯示，該化工廠鉻渣堆積及鉻鹽生產(chǎn)等區(qū)域存在很嚴(yán)重的土壤和地下水污染，地下水屬于Ⅴ類水質(zhì)；污染物在土壤和地下水中縱向遷移擴(kuò)散嚴(yán)重，在土壤中污染深度達(dá)到了12 m；污染程度隨離污染核心區(qū)的距離增大而逐漸減小。

關(guān)鍵詞：鉻污染；土壤；地下水；縱向擴(kuò)散

10.13358/j.issn.1008-813x.2016.03.21

國(guó)內(nèi)外對(duì)污染場(chǎng)地的界定各不相同，但一般認(rèn)為，如果場(chǎng)地受到了外來(lái)有害物質(zhì)或能量的侵害，則該場(chǎng)地即被污染［1］。由于污染物的遷移作用，受污染的場(chǎng)地會(huì)對(duì)場(chǎng)地所在地一定區(qū)域內(nèi)的土壤和地下水造成污染，也會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦慕】诞a(chǎn)生危害。隨著我國(guó)環(huán)保法律法規(guī)的逐步健全完善和群眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，場(chǎng)地污染問(wèn)題逐漸開(kāi)始暴露并引起社會(huì)廣泛關(guān)注。劇毒化學(xué)品生產(chǎn)企業(yè)搬遷后，遺留的污染場(chǎng)地未經(jīng)治理即變更用途再次開(kāi)放利用的現(xiàn)象普遍存在［2］，這對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ顦?gòu)成了巨大的污染隱患，一旦引起公害事故，勢(shì)必造成嚴(yán)重后果。

我國(guó)先后成立70家鉻鹽生產(chǎn)企業(yè)，經(jīng)過(guò)對(duì)落后產(chǎn)能的淘汰，目前尚有25家企業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前淘汰企業(yè)和現(xiàn)存企業(yè)共累計(jì)產(chǎn)生鉻渣600萬(wàn)t有余，大多數(shù)企業(yè)只是對(duì)鉻渣進(jìn)行簡(jiǎn)單堆放，未按照危險(xiǎn)廢物的儲(chǔ)存要求安裝防風(fēng)、防雨及防滲漏設(shè)施。露天堆存的鉻渣中的六價(jià)鉻具有強(qiáng)遷移性［4］，可以隨雨水沖刷進(jìn)行遷移，也可以粉塵形式污染周圍環(huán)境。無(wú)論何種遷移方式，六價(jià)鉻都可以對(duì)堆場(chǎng)及其周邊的地表水、地下水及土壤造成嚴(yán)重污染。由此可見(jiàn)，如果不能妥善儲(chǔ)存鉻渣，并及時(shí)對(duì)鉻渣堆存場(chǎng)地進(jìn)行修復(fù)治理，即使鉻渣被無(wú)害化處理處置，鉻渣對(duì)原堆場(chǎng)造成的環(huán)境污染仍然不能徹底消除。

由于歷史、經(jīng)濟(jì)及環(huán)保意識(shí)等方面的原因，目前我國(guó)對(duì)污染場(chǎng)地的監(jiān)管剛剛起步，土壤污染治理的“土十條”已發(fā)布。本研究選取了國(guó)內(nèi)某一典型鉻渣污染場(chǎng)地，通過(guò)鉆孔取樣等方法研究了鉻渣所造成的土壤及地下水污染范圍，并對(duì)該場(chǎng)地修復(fù)工作提出了工作建議，以期為國(guó)家鉻渣污染場(chǎng)地綜合整治方針政策提供依據(jù)。

1　場(chǎng)地選擇與樣品采集

1.1典型鉻渣污染場(chǎng)地選取原則

根據(jù)鉻渣產(chǎn)生情況、堆放場(chǎng)地周邊環(huán)境及樣品采集條件等，選擇了一化工廠鉻渣污染場(chǎng)地。該化工廠主要產(chǎn)品為鈦白粉、鉻鹽（工業(yè)鉻酸酐、重鉻酸鈉和堿式硫酸鉻）以及硫酸，其中鉻鹽經(jīng)過(guò)了50余年的生產(chǎn)，截至關(guān)停前共累計(jì)堆存鉻渣30萬(wàn)t有余。與其他同類企業(yè)相比，該企業(yè)是中國(guó)生產(chǎn)鉻鹽最早、規(guī)模最大的廠家之一，鉻渣堆存數(shù)量大。該廠鉻污染場(chǎng)地較為平坦，西側(cè)比東側(cè)略高，高約3 m左右，東南方向地勢(shì)最低。該化工廠南側(cè)距離一河流僅300 m有余，場(chǎng)地周邊已被開(kāi)發(fā)為住宅小區(qū)，并且居民已入住。同時(shí)該企業(yè)于2004年開(kāi)始對(duì)鉻渣進(jìn)行燒結(jié)煉鐵，至2012年完成歷史遺留鉻渣的全部處置任務(wù)，并通過(guò)環(huán)保部門專家組的驗(yàn)收。鉻渣清理完畢后的堆存場(chǎng)地進(jìn)行了覆蓋處理，同時(shí)圍繞堆存場(chǎng)地建設(shè)了雨水溝及雨水收集池，防止雨水沖刷含鉻土壤后外流。

1.2樣品采集

根據(jù)該企業(yè)廠區(qū)內(nèi)各建筑的不同用途，將廠區(qū)（圖1黑線所圍區(qū)域）分為5個(gè)功能分區(qū)，如圖1所示。圍繞廠區(qū)內(nèi)鉻渣堆放區(qū)域和鉻鹽生產(chǎn)相關(guān)部位布設(shè)采樣點(diǎn)，共布設(shè)了156個(gè)土壤樣本點(diǎn)（見(jiàn)圖2）。采用鉆井取土樣的方法，縱向每隔3 m左右取一個(gè)樣品，采樣深度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)及地勘資料選擇，約為15 m。另外根據(jù)土壤中六價(jià)鉻濃度，在部分位置設(shè)置了16處地下水監(jiān)測(cè)井，對(duì)地下水污染狀況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。

圖1　鉻渣污染場(chǎng)地功能分區(qū)

圖2　土壤采樣點(diǎn)布置

1.3樣品處理與分析

土壤樣品風(fēng)干后，去除石子等異物，過(guò)100目尼龍篩后裝瓶?jī)?chǔ)存。地下水樣經(jīng)0.45 μm的混合纖維素酯微孔濾膜過(guò)濾后，放置在4℃的冰箱內(nèi)保存。按照《固體廢物浸出毒性浸出方法—硫酸硝酸法》（HJ/T 299-2007）要求，對(duì)土壤樣品進(jìn)行前處理。Cr（Ⅵ）濃度采用二苯碳酰二肼分光光度法進(jìn)行測(cè)定［3］。

2　結(jié)果與分析

2.1土壤中污染物濃度分布

整個(gè)場(chǎng)地及A-E分區(qū)1-4層土層中含量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)土壤中Cr（Ⅵ）含量總體上隨土層深度增加而顯著降低。這主要是因?yàn)镃r（Ⅵ）大部分以離子態(tài)游離于土壤溶液中，以此形式進(jìn)行遷移，而土壤中的粘土礦物和有機(jī)物質(zhì)具有較強(qiáng)的還原性，能夠?qū)r（Ⅵ）還原為Cr（Ⅲ），進(jìn)而被土壤中的膠體吸附固定，較少向下層遷移［4］。這三個(gè)分區(qū)第一層（地表下0～3 m）土中Cr（Ⅵ）超標(biāo)均非常嚴(yán)重，其中B區(qū)域淺層土壤超標(biāo)情況最為嚴(yán)重。分析原因，可能是B區(qū)作為鉻渣填埋場(chǎng)相比于A區(qū)的鉻渣堆放場(chǎng)和C區(qū)的鉻鹽生產(chǎn)車間，更有利于鉻鹽中的Cr（Ⅵ）向土壤中進(jìn)行遷移。另外A區(qū)和B區(qū)土壤Cr（Ⅵ）超標(biāo)深度已達(dá)到第三層，C區(qū)土壤Cr（Ⅵ）含量縱向分布則稍有不同，在深度最大為12 m的第三層土壤中，Cr（Ⅵ）含量驟降至15.4 mg/kg（95%置信上限）。D區(qū)和E區(qū)作為廠區(qū)內(nèi)與鉻鹽生產(chǎn)、鉻渣儲(chǔ)存等環(huán)節(jié)不太密切的區(qū)域，其土壤中的Cr（Ⅵ）濃度能夠滿足土壤環(huán)境質(zhì)量三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-2008），但如果該地塊變更用途，用于居民區(qū)建設(shè)（Cr（Ⅵ）濃度標(biāo)準(zhǔn)要求為5 mg/kg），則仍需要對(duì)土壤進(jìn)行一定程度的治理修復(fù)。綜上所述，整個(gè)區(qū)域的污染主要集中在與鉻鹽、鉻渣密切相關(guān)的A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)，并未出現(xiàn)向其他分區(qū)大量遷移的情況。

表1　土壤中Cr（Ⅵ）含量的分區(qū)分層統(tǒng)計(jì)分析　mg/kg

從平面分布上看，Cr（Ⅵ）在場(chǎng)地第一、第二、第三層土壤中的分布情況如圖3、圖4、圖5所示（各分區(qū)第四層土壤中Cr（Ⅵ）濃度均很低，不再作圖顯示）。從圖中可看出，A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)第一層與第二層土壤Cr（Ⅵ）污染嚴(yán)重，出現(xiàn)大面積土壤中Cr（Ⅵ）濃度水平大于500 mg/kg的情況；當(dāng)土層深度達(dá)到第三層（7.0～12.0 m）后，除了這三個(gè)分區(qū)個(gè)別位置存在異常高值區(qū)外，其他部位土壤Cr（Ⅵ）含量小于70 mg/kg。除這三個(gè)分區(qū)之外的其他分區(qū)（即D區(qū)和E區(qū)）土壤Cr（Ⅵ）含量未超過(guò)70 mg/kg。另外從圖中可以明顯看出，隨著土壤深度的增加，土壤Cr（Ⅵ）含量高值區(qū)域逐漸縮小，這也從側(cè)面驗(yàn)證了Cr（Ⅵ）可以在土壤中發(fā)生還原反應(yīng)，從而被上層土壤膠體所截留［5］。

圖3　第一層土壤中Cr（Ⅵ）濃度分布

圖4　第二層土壤中Cr（Ⅵ）濃度分布

圖5　第三層土壤中Cr（Ⅵ）濃度分布

2.2地下水中污染物濃度分布

根據(jù)廠區(qū)范圍內(nèi)的土壤污染情況調(diào)查結(jié)果，Cr（Ⅵ）濃度高值區(qū)域主要在A區(qū)、B區(qū)與C區(qū)，因此地下水監(jiān)測(cè)井位也主要設(shè)置在以上三個(gè)分區(qū)，在D區(qū)和E區(qū)設(shè)置少量的監(jiān)測(cè)井，以調(diào)查土壤中的Cr（Ⅵ）對(duì)地下水的影響。

地下水監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，地下水污染最嚴(yán)重的是A區(qū)鉻渣堆場(chǎng)和B區(qū)的鉻渣填埋場(chǎng)兩個(gè)位置，其淺層地下水中Cr（Ⅵ）濃度均＞4 000 mg/L，且這兩處區(qū)域的深層地下水中Cr（Ⅵ）濃度亦在200 mg/L以上，可見(jiàn)，鉻渣填埋和堆存區(qū)域中的Cr（Ⅵ）已經(jīng)遷移到了地下水中。A區(qū)鉻渣堆場(chǎng)周邊的淺層地下水監(jiān)測(cè)井的水質(zhì)相比于鉻渣堆場(chǎng)的淺層地下水，其中Cr（Ⅵ）濃度大大降低，濃度已低于200 mg/L，有的點(diǎn)位甚至低于0.1 mg/L。通過(guò)橫向和縱向的地下水Cr（Ⅵ）濃度比較，筆者發(fā)現(xiàn)鉻渣堆場(chǎng)區(qū)域地下水中Cr（Ⅵ）的遷移更傾向于縱向，橫向的遷移相對(duì)較弱［6-7］。B區(qū)鉻渣填埋場(chǎng)周邊地區(qū)的淺層地下水相比于鉻渣填埋場(chǎng)的淺層地下水，其中的Cr（Ⅵ）濃度低于0.1 mg/L，這表明鉻渣填埋場(chǎng)區(qū)域地下水中Cr（Ⅵ）橫向遷移作用較弱。C區(qū)中的污水處理廠和鉻鹽生產(chǎn)車間位置，淺層地下水也受到了Cr（Ⅵ）的污染，其中Cr（Ⅵ）濃度在350～600 mg/L之間，但其深層地下水中Cr（Ⅵ）濃度較低，均在2 mg/L以下。其他分區(qū)（即D區(qū)和E區(qū)）地下水中Cr（Ⅵ）濃度均低于0.01 mg/L，滿足《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-1993）Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)（Cr（Ⅵ）為0.01 mg/L）。綜合分析發(fā)現(xiàn)，鉻渣堆場(chǎng)及其西側(cè)100 m左右的區(qū)域，鉻渣填埋場(chǎng)區(qū)域以及污水處理廠區(qū)域的淺層和深層地下水均受到了不同程度的鉻污染，屬于Ⅴ類地下水。

3　結(jié)論

綜合以上分析研究，可得到以下結(jié)論：

（1）Cr（Ⅵ）污染嚴(yán)重區(qū)域主要集中于鉻渣堆場(chǎng)、填埋場(chǎng)及鉻鹽生產(chǎn)區(qū)域，這些區(qū)域的表層土壤以及不同層次的地下水均受到了Cr（Ⅵ）的嚴(yán)重污染，必須要進(jìn)行修復(fù)治理，才能再次開(kāi)發(fā)利用。

（2）污染場(chǎng)地土壤中Cr（Ⅵ）含量隨土層深度增加而降低，污染面積隨深度增加逐漸縮小。

（3）污染場(chǎng)地地下水中Cr（Ⅵ）主要在垂直方向上進(jìn)行擴(kuò)散，而在水平方向上的擴(kuò)散隨距離增大而迅速衰減。

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（編輯：程俊）

A Study on Pollution Situation at A Typical Chrome Contaminated Site

Lei Yanmei1，Liu Xiao2，Sang Bo1，3*
（1. Shandong Provincial Metallurgical Design Institute Incorporated Corporation，Jinan Shandong 250101，China；2. Environmental Protection Agency of Tianqiao District of Jinan City，Jinan Shandong 250033，China；3. School of Environmental Science and Engineering，Shandong University，Jinan Shandong 250100，China）

Abstract：To investigate the pollution characteristics of typical industrial polluted sites，one chrome contaminated site was selected as the research object and some soils and groundwater samples were collected from different functional regions. After preliminary treatment for the samples，the level of Cr（Ⅵ）in the samples was determined by spectrophotometer. The results showed that the soil and groundwater were seriously polluted by Cr（Ⅵ）in the chrome residue pile region and chromate production region with the groundwater qualities in these regions Class Ⅴ. Obvious vertical transportation and diffusion for the Cr（Ⅵ）in the soil and groundwater were observed，and the depth of polluted soil reached 12 m. It was also found that the pollution situation was less serious with a longer distance away from the core contamination area.

Key words：chromium contamination，soil，groundwater，vertical diffusion

中圖分類號(hào)：X789

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-813X（2016）03-0076-04

收稿日期：2016-02-14

作者簡(jiǎn)介：雷艷梅（1979-），女，湖北天門人，畢業(yè)于昆明理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，碩士研究生，工程師，主要從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等工作。

*通訊作者：桑博（1987-），男，山東聊城人，畢業(yè)于山東大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，碩士研究生，工程師，主要從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)、環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。