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        某區(qū)垃圾堆場(chǎng)周邊土壤中重金屬元素的污染特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

        2022-02-12 08:48:42吳明言
        皮革制作與環(huán)保科技 2022年24期
        關(guān)鍵詞:堆場(chǎng)金屬元素平均值

        吳明言

        (福建省閩環(huán)試驗(yàn)檢測(cè)有限公司,福建 福州 350000)

        垃圾簡(jiǎn)易堆場(chǎng)作為農(nóng)村生活垃圾治理不容忽視的一環(huán),對(duì)其進(jìn)行清理處置是改善城鄉(xiāng)環(huán)境衛(wèi)生面貌、確保人居健康安全的重要工作;近年來土壤重金屬污染問題受到廣泛關(guān)注[2],一旦土壤受到重金屬污染,除土壤本身性質(zhì)發(fā)生改變,營(yíng)養(yǎng)元素受到影響,更會(huì)影響農(nóng)業(yè)種植安全,所以開展土壤重金屬污染評(píng)價(jià)分析極為重要[3]?;诖?,為了解和評(píng)價(jià)垃圾簡(jiǎn)易堆場(chǎng)周邊土壤重金屬元素的污染狀況,本研究在收集堆場(chǎng)基礎(chǔ)資料的情況下,按照相關(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范,在垃圾簡(jiǎn)易堆場(chǎng)周邊和場(chǎng)內(nèi)布設(shè)20個(gè)土壤采樣點(diǎn)位,共采集56份土壤樣品,分析檢測(cè)了砷、鎘、六價(jià)鉻、銅、鉛、汞、鎳等重金屬元素含量,采用單因子污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅污染指數(shù)法對(duì)研究區(qū)域內(nèi)的土壤重金屬元素的可能來源進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià),旨在為相關(guān)部門監(jiān)管類似造成土壤污染的點(diǎn)源污染提供參考依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 研究區(qū)域情況

        本研究選擇福建省某區(qū)垃圾簡(jiǎn)易堆場(chǎng)作為研究對(duì)象,該堆場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的垃圾主要由一般工業(yè)垃圾、建筑垃圾及生活垃圾構(gòu)成。堆場(chǎng)周邊存在耕地、園地、居民區(qū)與水庫。本次研究區(qū)域主要為簡(jiǎn)易道路區(qū)兩側(cè)50 m范圍及集中堆置區(qū)域周邊50 m范圍。

        1.2 點(diǎn)位布設(shè)及樣品采集

        本研究在主導(dǎo)風(fēng)向上風(fēng)向(東北方向)設(shè)置對(duì)照點(diǎn)、下風(fēng)向(西南方向)設(shè)置下游背景點(diǎn),在側(cè)向設(shè)置兩個(gè)土壤點(diǎn)位,在簡(jiǎn)易道路區(qū)及堆置區(qū)設(shè)置16個(gè)土壤點(diǎn)位,共布設(shè)20個(gè)土壤采樣點(diǎn);各土壤采樣點(diǎn)位按實(shí)際情況確定采樣深度,采樣深度扣除地表非土壤硬化層厚度后,原則上按照3 m以內(nèi)深層土壤的采樣間隔為0.5 m、3~6 m采樣間隔為1 m、6 m至地下水采樣間隔為2 m進(jìn)行采樣,具體間隔根據(jù)周邊地形、水文分布情況等實(shí)際情況做適當(dāng)調(diào)整;原則上每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位至少采集3個(gè)深度土壤樣品。

        本研究共采集土壤樣品56個(gè),另取6個(gè)土壤平行樣作為質(zhì)量控制,每個(gè)樣品重量約1 kg,以聚乙烯袋封裝。樣品采集過程嚴(yán)格按照《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控和修復(fù)監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》(HJ 25.2-2019)[4]等相關(guān)文件要求執(zhí)行。

        1.3 樣品制備和測(cè)試

        土壤樣品的前處理:首先將風(fēng)干土壤樣品用木槌敲打、壓碎、揀出雜物、混勻,并用四分法取壓碎樣、研磨,過100目(孔徑0.149 mm)尼龍篩,相關(guān)重金屬元素按標(biāo)準(zhǔn)方法消解、過濾、定容后上機(jī)測(cè)試。

        為保證樣品分析的準(zhǔn)確性,本次分析的實(shí)驗(yàn)室已通過相關(guān)認(rèn)證,儀器按照規(guī)定定期校正;同時(shí),工作人員在進(jìn)行樣品分析時(shí)對(duì)各環(huán)節(jié)進(jìn)行了質(zhì)量控制。

        1.4 重金屬評(píng)價(jià)與分析

        1.4.1 單因子污染指數(shù)法

        單因子污染指數(shù)法是針對(duì)土壤中某一種物質(zhì)的污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià),可全面反映出土壤中各種重金屬的平均污染水平[5],計(jì)算公式如式(1)。

        式中,Ci屬于土壤內(nèi)重金屬元素i的實(shí)測(cè)含量,單位:mg/kg;Si為土壤標(biāo)準(zhǔn)值,單位:mg/kg。

        1.4.2 內(nèi)梅羅污染指數(shù)法

        內(nèi)梅羅指數(shù)法是評(píng)價(jià)土壤重金屬污染時(shí),使用最為頻繁的綜合指數(shù)方法之一,此方法可以全面反映各元素對(duì)土壤質(zhì)量所產(chǎn)生的影響[6],而且該指數(shù)可以突出最高值對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響程度。內(nèi)梅羅指數(shù)法可以有效防止因?yàn)槠骄饔枚鴾p弱污染金屬元素全值的問題,但是極有可能會(huì)因?yàn)槿藶橐蛩財(cái)U(kuò)大或者是縮小某因子的影響作用[7]。其公式為式(2)。

        式中,PI為土壤內(nèi)梅羅污染指數(shù),P最大值為土壤各元素單因子指數(shù)中的最大值,P平均值為土壤中各元素單因子指數(shù)的平均值。土壤重金屬元素污染物評(píng)價(jià)及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)見表1。

        表1 土壤重金屬元素污染物評(píng)價(jià)及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)

        2 結(jié)果與分析

        2.1 重金屬元素含量特征

        本次測(cè)試的56份土壤樣品重金屬的分析結(jié)果(見表2)表明,7個(gè)重金屬檢測(cè)指標(biāo)中,Cu、Cd、Hg等重金屬在堆場(chǎng)周邊及其堆存區(qū)域內(nèi)土壤中的平均含量高于福建省土壤平均背景值[8],Cu是背景值的1.23倍(Cu背景值為21.6 mg·kg-1);Cd是背景值的4.05倍(Cd背景值為0.054 mg·kg-1);Hg是背景值的6.06倍(Hg背景值為0.081 mg·kg-1)。

        表2 供試土壤中銅、鉛、鎘、鎳、砷、汞的含量 單位:mg·kg -1

        從表3可見,不同土層各元素的濃度變化情況有四種,即表層高于深層、表層等于深層、表層小于深層及其他情況(即各層間無明顯規(guī)律)。引起元素在土壤不同土層含量不同的原因可能為:土壤侵蝕-堆積、土體的淋溶-淀積、人為活動(dòng)造成的污染、植物吸收等[9]。因垃圾堆場(chǎng)受到人為活動(dòng)的影響較大,本研究認(rèn)為人為活動(dòng)是供試土壤表層重金屬污染元素含量的主要影響因素。

        表3 不同土層中銅、鉛、鎘、鎳、砷、汞含量比較

        本次測(cè)試的56份土壤樣品均未超過相應(yīng)的土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值及管控值標(biāo)準(zhǔn),但與對(duì)照點(diǎn)相比,堆場(chǎng)周邊及其堆存區(qū)域內(nèi)重金屬元素的整體含量均高于對(duì)照點(diǎn),可能原因是垃圾簡(jiǎn)易堆場(chǎng)中的垃圾無序堆放,其產(chǎn)生的滲濾液未集中收集處置,滲濾液中各類元素含量豐富,造成土壤中相應(yīng)的重金屬元素累積富集。

        2.2 單因子污染指 數(shù)和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)

        以福建省土壤背景值為標(biāo)準(zhǔn)的單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià)表明,6種元素(六價(jià)鉻無相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo),不列入評(píng)價(jià))的單因子污染指數(shù)平均值依次為:汞>鎘>銅>砷>鉛>鎳。其中鉛、砷、鎳的單因子污染指數(shù)平均值Pi≤1,屬于安全等級(jí);銅的單因子污染指數(shù)平均值Pi=1.2,整體屬于輕微污染。除鎘外,供試的56份土壤中超過半數(shù)達(dá)到安全等級(jí)(無污染),3.6%屬于中度污染,5.4%屬于重度污染,說明供試土壤總體而言受到垃圾的影響程度較輕。根據(jù)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)平均值PI評(píng)價(jià),供試土壤屬于中度污染或重度污染土壤,其中又以汞和鎘的污染程度最為突出。

        因本研究調(diào)查地塊被劃分為公園綠地,為二類建設(shè)用地,以《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 36600-2018)[1]中規(guī)定的二類用地篩選值為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià),結(jié)果表明,7種元素的單因子污染指數(shù)平均值依次為:砷>鉛>鎳>汞>鎘>銅>六價(jià)鉻。所有重金屬的單因子污染指數(shù)平均值Pi≤1,屬于安全等級(jí)。根據(jù)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)平均值PI評(píng)價(jià),供試土壤PI均小于0.7,屬于安全等級(jí)。詳見表4。

        表4 以二類用地篩選值為標(biāo)準(zhǔn)的污染指數(shù)分布

        3 結(jié)論與討論

        (1)56份供試土壤樣品,按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求測(cè)試砷、鎘、六價(jià)鉻、銅、鉛、汞、鎳。僅六價(jià)鉻未檢出,其余元素檢出率100%;各元素含量均滿足《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 36600-2018)[1]中規(guī)定的二類用地篩選值及管控值標(biāo) 準(zhǔn)。

        (2)56份供試土壤樣品,重金屬砷、鉛、鎳含量平均值低于福建省土壤平均背景值,銅、鎘、汞等重金屬平均含量高于福建省土壤平均背景值。

        (3)本研究中不同土層重金屬元素濃度變化情況有四種,即表層高于深層、表層等于深層,表層小于深層及其他情況(即各層間無明顯規(guī)律)??赡茉?yàn)槿藶榛顒?dòng)在供試土壤重金屬元素的垂向遷移上起到主要作用。

        (4)堆場(chǎng)周邊及其堆存區(qū)域內(nèi)重金屬元素的整體含量均高于對(duì)照點(diǎn),其可能原因是垃圾簡(jiǎn)易堆場(chǎng)中的垃圾無序堆放,其產(chǎn)生的滲濾液未集中收集處置,滲濾液中各類元素含量豐富,造成土壤中相應(yīng)的重金屬元素累積富集。

        (5)以福建省土壤背景值為標(biāo)準(zhǔn)的單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià)表明,6種元素單因子污染指數(shù)平均值依次為:汞>鎘>銅>砷>鉛>鎳。重金屬鉛、砷、鎳的單因子污染指數(shù)平均值Pi≤1,屬于安全等級(jí);銅的單因子污染指數(shù)平均值Pi=1.2,屬于輕微污染;按內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)平均值PI評(píng)價(jià),供試土壤均屬于中度污染或重度污染土壤,其中又以汞和鎘的污染程度最為突出。

        (6)以《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 36600-2018)[1]中規(guī)定的二類用地篩選值為標(biāo)準(zhǔn)的單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià)表明,7種元素的單因子污染指數(shù)平均值依次為:砷>鉛>鎳>汞>鎘>銅>六價(jià)鉻。所有重金屬的單因子污染指數(shù)平均值Pi≤1,屬于安全等級(jí);根據(jù)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)平均值PI評(píng)價(jià),供試土壤PI均小于0.7,屬于安全等級(jí)。

        (7)根據(jù)上述結(jié)果,垃圾簡(jiǎn)易堆場(chǎng)周邊土壤環(huán)境可能受道路兩側(cè)區(qū)域和集中堆置區(qū)域垃圾所產(chǎn)生的滲濾液影響,但影響相對(duì)較小,周邊土壤檢測(cè)結(jié)果未出現(xiàn)超標(biāo)情況。

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