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        南寧心圩江底泥重金屬污染風(fēng)險評價及處置分析

        2019-09-10 12:17:22黃銳蘇賀趙丹
        西部交通科技 2019年12期
        關(guān)鍵詞:處置底泥重金屬

        黃銳 蘇賀 趙丹

        摘要:文章采用《土壤環(huán)境檢測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 166 - 2004)對南寧心圩江河流底泥中的Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、As、Hg和Cr八個重金屬指標(biāo)進行了檢測分析,并采用潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法對該底泥的重金屬污染風(fēng)險進行評價。結(jié)果表明:心圩江河流底泥中重金屬的總潛在生態(tài)危害程度較低,8種重金屬的潛在生態(tài)危害由大到小依次為Hg>Cd>Pb>As>Ni>Cu>Zn>Cr。并對心圩江底泥進行分類處置:(1)建議心圩江底泥超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值,但未超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管制值部分可用于林地或固化后作為填料使用;(2)未超標(biāo)部分作為農(nóng)用地土壤使用。

        關(guān)鍵詞:心圩江;底泥;重金屬;潛在生態(tài)風(fēng)險評價;處置

        中圖分類號:U491 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A DOI: 10. 13282/j. cnki. wccst.2019. 12. 052

        文章編號:1673 - 4874(2019)12 - 0197 - 04

        0 引言

        河流底泥作為河湖中的沉積物,是自然水體中的重要組成部分。當(dāng)自然水體受到外界的重金屬污染后,重金屬離子會通過沉淀、吸附作用逐步沉降于河流底部,并富集于河流底泥之中,當(dāng)水體環(huán)境污染達(dá)到一定的閾值時,重金屬會重新釋放,成為二次污染源,對水質(zhì)造成影響[1]。而含重金屬等的污染物具有穩(wěn)定、殘留時間長和富集性強等特征,會造成重金屬在水生生物體內(nèi)富集,進而逐級影響整個水生食物鏈[2]。目前,河流底泥環(huán)境治理的方向是:既能夠改善污染水域的水體質(zhì)量,又能夠?qū)⒑恿鞯啄噘Y源化利用,達(dá)到循環(huán)經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展的要求[3]。

        心圩江位于廣西壯族自治區(qū)南寧市西部的西鄉(xiāng)塘轄區(qū)內(nèi),是南寧市重要的內(nèi)河之一,其流向由北向南,上游流經(jīng)礫巖、礫狀砂巖及坭巖地帶,中游流經(jīng)南寧盆地,在上堯碼頭南約600 m處注入邕江。心圩江周邊存在較多企業(yè)和居民,過量納污,超出心圩江水環(huán)境容量導(dǎo)致變黑發(fā)臭,形成黑臭水體問題[4]。為摸清心圩江底泥重金屬污染現(xiàn)狀,本研究以心圩江底泥作為研究對象,通過對心圩江底泥進行檢測分析,對底泥的處置提出建議,為相關(guān)部門單位實施有效治理提供依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 檢測方法及點位布置

        根據(jù)《土壤環(huán)境檢測技術(shù)規(guī)范》( HJ/T 166 -2004)[5],在心圩江及其支流共布設(shè)16個檢測斷面,同時在心圩江每個拐點及橋梁等位置均勻布點,保證檢測點位在排污口前后均勻分布。心圩江底泥檢測項目有pH、含水量、Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、As、Hg和Cr共10個指標(biāo),檢測方法參照《土壤質(zhì)量總汞、總砷、總鉛的測定原子熒光法第2部分土壤中總砷的測定》(GB/T 22105.2—2008)[6]、《土壤 總鉻的測定火焰原子吸收分光光度法》(HJ 491 - 2009)[7]、《土壤鎳的測定火焰原子吸收分光光度法》(GB/T17139- 1997)[8]及《土壤質(zhì)量銅、鋅的測定火焰原子吸收分光光度法》(GB/T 1 71 38 - 1997)[9]。采樣點位均為柱狀樣品采集,采樣深度為50 cm,以0~10 cm、10~20 cm、20~50 cm分為3個底泥樣品,混合均勻后帶回實驗室分析。共設(shè)48個檢測點位,每個檢測點位均設(shè)置3組平行樣。樣品中Cu、Zn、Pb和Cd采用原子吸收分光光度計WFX- 130A測定;As和Hg采用AFS - 230E型雙道原子熒光光度計(YQ -044)測定;Ni和Cr采用iCE3500型原子吸收光譜儀(YQ- 105)。具體采樣點分布如圖1所示。

        1.2 風(fēng)險評價方法

        心圩江及其支流重金屬污染源風(fēng)險評價方法采用瑞典科學(xué)家Hakanson提出的潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法[10],該方法不僅考慮到底泥重金屬污染物含量,同時綜合考慮了多元素之間的協(xié)同作用和毒性水平、污染程度以及環(huán)境對重金屬污染的敏感性的問題。潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法中評價標(biāo)準(zhǔn)值以《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)》(GB 156 - 2018)為標(biāo)準(zhǔn)[11-12]。風(fēng)險評價公式如下所示:

        2 結(jié)果與分析

        2.1 檢測結(jié)果統(tǒng)計及重金屬含量分析

        檢測結(jié)果表明:Cu、Ni、As和Cr均未超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值;Zn在M8左(0~10 cm)處超過篩選值1 6%,在M8左(10~20 cm)處超過篩選值22. 7%,在M8右(0~10 cm)處超過篩選值20.7%,在M8右(10~20 cm)處超過篩選值25. 6%;Pb在M8左(10~20 cm)處超過篩選值29. 3%,在M8左(20~50 cm)處超過篩選值14. 3%;Cd在M6(20~50 cm)處超過篩選值73.7%,在M9中(10~20 cm)處超過篩選值11 7%;Hg在M8左(20~50 cm)處超過篩選值87. 9%(詳見表1)。所有監(jiān)測點位均未超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管制值。

        通過監(jiān)測結(jié)果可以看出心圩江底泥中重金屬含量普遍較低,同時各個超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值的點位不具有規(guī)律性,也不具備一定的分布形態(tài),可以表明心圩江不同流域的重金屬污染具有較大的差異性(P<0.05),原因可能是因為排污河段位置不同造成的。

        從表1可以看出,Hg在心圩江底泥中的含量整體偏低,但M8左(20~50 cm)超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值,Hg最大值和最小值之間差異倍數(shù)有79倍,表明M8左檢測點位上游可能存在排污企業(yè),導(dǎo)致重金屬元素Hg在該檢測點位富集。結(jié)合M8左、M8中和M8右檢測斷面位于同一橋梁下方,該流域橫斷面重金屬污染超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值的檢測點位較多,而M7檢測斷面重金屬污染超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值的檢測點位只有1個,這進一步表明在M7至M8流域斷面之間存在排污企業(yè)。

        2.2 重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險評價

        重金屬容易富集于底泥之中,而心圩江周邊有較多企業(yè),歷史沉積性的污染可能在今后不斷從底泥中釋放,從而會進一步污染水體,故采用潛在生態(tài)風(fēng)險評價指數(shù)法對心圩江底泥重金屬污染的潛在生態(tài)風(fēng)險進行分析評價,這一方面可以明確重金屬污染的相關(guān)水平;另一方面能夠為底泥重金屬污染的有效控制和科學(xué)治理提供科學(xué)依據(jù)[13]。

        根據(jù)對底泥中的重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險分析,RI值<150,其潛在生態(tài)風(fēng)險為低;RI值處于150~300區(qū)間,其潛在生態(tài)風(fēng)險為中;RI值>300,其潛在生態(tài)風(fēng)險為高。從檢測數(shù)據(jù)中可以明顯看出心圩江底泥重金屬潛在生態(tài)危害指數(shù)RI值在21.2~386.8之間,平均值僅為58.5,遠(yuǎn)<150,潛在生態(tài)風(fēng)險屬于低級,這說明心圩江底泥重金屬污染程度相對較低。通過對各類重金屬的平均值的計算可以得到8種重金屬的潛在生態(tài)危害由大到小依次為Hg>Cd>Pb>As>Ni>Cu>Zn>Cr。由此也可以看出Hg單因子污染系數(shù)雖然較低,但其污染物生物毒性響應(yīng)因子最高,所以是心圩江主要重金屬污染源,其余7種重金屬污染源潛在生態(tài)風(fēng)險參數(shù)均<40,屬于低危害程度。但不同流域周邊有不同企業(yè),環(huán)境不同,會對其底泥中的重金屬含量產(chǎn)生一定的差異性。M8左和M9左兩個點在不同深度的底泥潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)較高,結(jié)合其重金屬含量檢測圖可以看出,M8檢測點位受到上游企業(yè)或生活排污造成其潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)增高,但隨著河流的稀釋作用和生態(tài)環(huán)境的自我調(diào)節(jié)能力的作用,在M9檢測點位,潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)降低。由此表明,為降低心圩江河流底泥的潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù),對排污企業(yè)的廢水或生活排污廢水中的重金屬進行處理后排放就顯得尤為重要。

        2.3 污泥處置建議

        心圩江河流較長,且周邊環(huán)境差異較大,因此河流底泥污染程度和重金屬成分也有一定的差異性。應(yīng)對心圩江底泥進行系統(tǒng)檢測及分析,為確保資源化過程中能夠取得最優(yōu)的方法,可對心圩江底泥進行分類處置:未超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值的底泥可以通過自然風(fēng)干或機械脫水后,投加適當(dāng)量的脫水底泥作為土壤改良劑用于農(nóng)用地中,河流底泥中含有較多的微量元素,如Cu、Zn等,均是植物生長必需的微量元素之一,也含有豐富的有機物和N、P、K等營養(yǎng)元素,能夠改良土壤結(jié)構(gòu),增加土壤肥力,促進作物生長。同時,也可以和化肥以一定量的配比混合成有機無機復(fù)合肥料,在蔬菜上進行使用,一方面能夠增加產(chǎn)量,另一方面能夠降低肥料的成本。因該部分底泥重金屬含量相對較低,還可以通過底泥建設(shè)人工濕地,如美國將阿拉巴馬州的蓋亞爾渠作為底泥處置場所,將其改造為濕地作為野生動物的棲息地[14]。結(jié)合《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB15618 - 2018)分析,心圩江底泥M6檢測點、M7檢測點、M8檢測點、M9檢測點四處有部分重金屬超出農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值,但未超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管制值,考慮到其重金屬累積作用的影響,不宜作為農(nóng)用肥料或農(nóng)用土壤改良劑,但可以將其脫水后施用于林地、園林綠地,可促進觀賞性樹木、花卉等生長,又不易通過食物鏈、食物網(wǎng)造成重金屬富集的危害;若進一步考慮其重金屬污染的潛在危害,可以通過固化的方式實現(xiàn)底泥的資源化利用。如底泥加入水泥、石膏和粉煤灰等物質(zhì),改良污泥物理化學(xué)性質(zhì),作為填料,一方面能夠滿足工程需求,利用底泥固化得到的填料具有耐沖刷、耐腐蝕等特點;另一方面充分回收利用資源,解決土石方資源匱乏的問題,該方法也是保證河流底泥重金屬污染控制的有利方法之一[15]。

        3 結(jié)語

        本研究對心圩江中的底泥重金屬含量進行監(jiān)測及潛在風(fēng)險源的評價,結(jié)果表明心圩江整體重金屬污染程度相對較低。

        根據(jù)心圩江底泥樣品評價結(jié)果,建議心圩江底泥超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值,但未超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管制值部分可用于林地或通過固化作為填料使用;未超標(biāo)部分作為農(nóng)用地土壤使用。

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        作者簡介:黃銳(1988-),工程師、主要從事環(huán)境檢測工作;

        蘇賀(1992-),技術(shù)員,主要從事環(huán)境檢測工作;

        趙丹(1994-),技術(shù)員,主要從事環(huán)境檢測工作。

        基金項目:2019年廣西北部灣經(jīng)濟區(qū)發(fā)展專項資金(重大人才)項目

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