固废处理处置场周边土壤重金属污染特征和成因分析_朱兴达.pdf

清 洗 世 界Cleaning World试验研究试验研究试验研究试验研究第39卷第3期2023年3月1 研究背景社会经济的发展促进了工业生产规模的扩大，而工业生产期间会产生大量危险废物。与此同时，城镇生活水平的提升也会造成生活垃圾的产生。当前，危险废物与生活垃圾的处理主要有焚烧处理、卫生填埋以及堆肥三种，垃圾与危废物处置期间，污染物伴随着水与大气等介质进入土壤，给土壤环境带来威胁。对危废处理与生活垃圾处理场周围的表层土壤环境进行质量评价时，分析处理场周围土壤污染特征，掌握污染成因，采用多种方法评估土壤重金属污染给环境带来的影响，为污染风险的管控提供借鉴与参考。2 样品采集与实验方法选择某地 2 家危废处理场（A1 与 A2）与 1家生活垃圾处理场（B1）作为研究对象，在周围 1 000 m 范围之内进行布点监测，基于下风向布设至少 6 个监测点；在废水的排放方向布设至少 3 个点，其他方向布设 2 个点即可。居民活动区域可以根据具体情况增加监测点，总计共有 49 个点位，采用对角线法进行土壤表层混合样信息的采集。当前地域内，土壤重要为棕壤与黄壤质地，pH 值最低 4.13，最高 8.53，土壤当中的有机质含量最高可达 33.2 g/kg。土壤的 pH 测定使用玻璃电极法。Hg 与 As 可以使用原子荧光法进行测定。Cd、Pb 以及 Cr 重金属提前用酸来消解，再用火焰原子或石墨炉原子吸收分光光度法测定。采用相同的方法对空白样品加以测定，每个样品都要进行 3 次测定，要求测量误差不能超过 5%，应用重金属标准溶液，要求金属的回收率必须达到 90%110%。3 土壤环境质量评价3.1 单因子污染指数法该方法就是对实验数据与标准数据进行对比，计算二者比值，评价重金属污染程度，计算公式 如下：Pi=Ci/Si式中，Pi是重金属 i 在测量中的单因子指数；Ci是 i 的实测浓度，mg/kg；Si是评价标准当中重金属 i 的浓度，mg/kg，周围主要是荒地与农田，作者简介：朱兴达（1992-），男，本科学历，中级工程师，研究方向：生态环境工程与咨询。收稿日期：2022-10-21。文章编号：1671-8909（2023）3-0054-003固废处理处置场周边土壤重金属污染特征和成因分析朱兴达，姚文冲，王玉婷（杭州科运环境技术有限公司，浙江 杭州 310000）摘要：为探究固废处理场周围土壤表层的重金属污染特征，掌握污染的主要来源，本文以区域内两家固废处理场与一家生活垃圾处理场作为研究区域，测定存在于土壤内的五种重金属含量。综合采用单因子、内梅罗污染指数法，联合生态风险指数法，分析重金属的主要来源。经过研究得知：土壤当中的 Cd 属于首要污染物，在处理场中达到了轻度及以上的污染等级，且 Cd 给环境带来的潜在生态风险程度是最高，危废处理场面对的土壤问题比生活垃圾处理场更严重，污染物主要是 Cd 和 Cr，需要人们加以重视。关键词：固废处理；处理场；土壤重金属污染；特征分析中图分类号：X53 文献标识码：A55第 39 卷朱兴达 等.固废处理处置场周边土壤重金属污染特征和成因分析需按照农用地土壤污染风险筛选值作为测量的标准值，具体如表 1 所示。3.2 内梅罗综合污染指数法该方法可对土壤污染物的平均污染水平进行全方位的评价，根据单因子污染指数最高值以及平均值情况，探究重金属对土壤环境的影响，相应数学表达公式主要如下：PPPpnP21maxNlili22=+=式中，PN属于内梅罗综合污染指数，Pimax是采样点 i 中指数最大值，pl是采样点 i 的重金属单因子指数平均值，Pi是 i 的单因子指数。3.3 潜在生态风险指数法该方法采取定量的方式划分潜在风险程度，反映不同土壤重金属污染的影响，公式大致如下：CCCET CRIEfiniiririfiriim1=式中，Cfi指的是单项土壤重金属的污染系数；Ci是重金属 i 的含量；Cni是参比值，以该地区土壤背景值的平均值作为参比值。Eri是单项潜在生态风险系数；Tfi毒性系数，其中 Cr 的毒性系数为 2，Cd 的毒性系数为 30，Pb 和 As 的系数是 5 和 10，Hg 的毒性系数最大，可达到 40；RI 是多种重金属综合潜在风险指数。4 土壤重金属元素含量特征采用 ArsGIS1.2d 对重金属含量制图，SPSS 19.0 完成数据统计。经过数据统计与分析得知，A1、A2 以及 B1 这三个处理场周围土壤内的重金属元素已经呈现出一定程度的积累，尤其是 Cd 的积累更加明显。A1 周围的 Cr、Cd 与 Hg 重金属变异系数超过其他重金属，其中 Cr 的变异系数高达 182.73%。A2 周围重金属变异系数都比较高，B1 周围土壤的重金属元素含量分布均匀，变异系数略小。表 2 为具体情况。5 土壤重金属污染程度与空间分布5.1 土壤重金属污染程度3 家处理场周围的土壤重金属污染物主要是Cd，经过分析得知，两家处理场的污染问题十分严重，PN的值分别达到了 2.15 和 6.68，Pimax的值是 7.32 和 55.32，都已经达到了重度污染的程度。A1 与 A2 周围 Cd 与 Cr 属于轻度污染，B2 的 PN是 1.08，污染物源于 Pd 与 Cd。分析污染特征，发现 A2 的污染程度比 A1 高，年处理量比较少，说明投产的时间与年处理量不会对污染程度造成明显影响。A2 中多数危废来自医疗行业，A1 则是负责对工业危废进行处理。焚烧处理量方面，A2 造成的污染更严重。5.2 土壤重金属污染空间分布A1 周围的集中重金属含量主要呈现出岛状与带状分布，这与处理场的焚烧处理模式有关。Cd和 Ha 在 E 方向和 N 方向分布浓度较高，NE 方向有水源，填埋期间造成的渗滤液内含有重金属成分，所以水源会受到重金属的渗滤影响。A2 周围几种重金属元素都有着显著的风向特征，主导风向的下风向处重金属含量比较高，Cr呈岛状分布，并在 S 方向有着较高的浓度。B2 周围几种重金属元素在 NW 的方向浓度较高，并呈现出了从 NW 向 SE 逐渐递减的发展趋势。其中 Hg 在主导风向的下风向即 SE 方向含量偏高。表 1 农用土地土壤重金属污染风险筛选值元素pH5.55.5 pH6.56.5 pH7.5pH 7.5Hg1.31.82.43.4Pb7090120170Cd0.30.30.30.6As40403025Cr150150200250表 2 土壤重金属元素数据统计研究区域元素含量/(mg kg-1)平均值 标准差/(mg kg-1)变异系数/%背景值/(mg kg-1)A1Cd0.042-6.01.411.66117.550.07Hg0.018-1.550.430.47107.150.086As3.4-58.719.4815.3378.69.2Pb18.9-56.634.410.129.323.7Cr16.8-1186151.7277.1182.9352.9A2Cd0.055-42.33.3410.46304.210.07Hg0.026-12.80.953.17333.320.086As10.2-1512136.1371272.989.2Pb41.4-58567541726228.9523.7Cr27.8-1837185.4440237.7852.9B2Cd0.21-1.120.380.2155.220.07Hg0.12-0.80.30.1754.950.086As4.08-14.76.42.3336.389.2Pb52.3-11983.217.521.0323.7Cr28.6-80.24416.537.5452.956第 3 期清 洗 世 界6 土壤重金属污染成因分析三家处理厂周围的 KMO 效度检验值都达到了0.5 以上，Bartlett 球度检验 P 值小于显著性水平0.05，可对数据进一步分析。A1 和 A2 周围部分电位 Cr 重金属元素程度较高，属于重度污染，且 Cr 会受到土壤母质的影响，所以 A1 和 A2 处理场的土壤重金属问题主要来源于工业活动与交通运输。B1 周围分布了工业企业与高速公路，所以造成重金属污染的主要原因来自人类的活动，其次是 Hg 的空间分布情况，即生活垃圾的焚烧造成的污染问题。这三家固废处理场的生态风险多数来自 Cd 与 Hg 这两种重金属成分，Hg 的污染程度没有达到重度，但是造成的风险等级却很高，这是因为 Hg 毒性系数大，容易给土壤造成严重的潜在威胁。B1 作为生活垃圾的焚烧处理场地，Cr 与 Cd 等重金属成分的较高源于工业活动、自然因素以及交通运输的作用，Pb 与 Hg 主要源于垃圾焚烧造成的影响。所以接下来，有必要对污染土壤展开控制修复，转变过去的粗放式处理方式，降低固废物品对土壤和生态的破坏。7 结语总而言之，危废处理场周围土壤重金属污染问题严重影响生态环境的稳定性，无论是危废物的种类，还是危废的处置方式，都会对土壤污染产生不同程度的影响。分析土壤重金属污染的显著特征，判断造成固废处理场土壤污染的主要原因，这对于接下来污染的处理与预防有着至关重要的意义。参考文献：1 侯 青 叶，夏 学 齐，李 凤 嫣.土 壤 重 金 属 污 染现状及检测分析技术研究进展 J.中国地质，2021,48(02):460-476.2 王妍.我国有色金属工业土壤重金属污染防治的现状与对策 J.有色金属(冶炼部分)，2021(03):1-9.3 刘飞，杨峥，孔牧.雄安新区土壤重金属污染特征及健康风险 J.中国环境科学，2021,41(01):431-441.4 周建军，周桔，冯仁国.我国土壤重金属污染现状及治理战略 J.中国科学院院刊，2019,29(03):315-320+350+272.（2）镁铝层状双金属氢氧化物对污水中 COD值、氨氮值及硫化物值的降低都具有效果。在 40 min 后的搅拌处理后，COD 去除率为 33%，氨氮去除率为 19%，硫化物去除率为 77%。（3）镁铝层状双金属氢氧化物对污水中硫化物的去除效率高且速度快，其机理在于层状双金属氢氧化物插层结构对阴离子的吸附或置换作用。针对含硫化物高的化工废水，镁铝层状双金属氢氧化物可作为预处理步骤，解决含硫化物高的难题，拥有突出的实际应用前景。参考文献：1 徐慧，王素芳，丁秋炜，等.高硫炼油碱渣废水处理技术研究 J.清洗世界，2019,35(4):68-70.2 沙宇，王显妮，张诚，等.水滑石类材料在水处理中的应用及研究进展 J.水处理技术，2007,33(8):1-4.3 HanjunWu，HongyuGao，QinxueYang,等.RemovalofTypicalOrganicContaminantswithaRecyclableCalcinedChitosan-SupportedLayeredDoubleHydroxideAdsorbent:KineticsandEquilibriumIsothermsJ.JournalofChemical&EngineeringData，2018,63(1):159-168.4 MajidBagheri，HosseinAbadi，HamidShirkhanloo，等.Airpollutioncontrol:TheevaluationofTerphApmMWCNTsasanovelheterogeneoussorbentforbenzeneremovalfromairbysolidphasegasextractionJ.ArabianJournalofChemistry，2018,13(1):1741-1751.5 GabrisMahamid，BintaHadi，MostafaRezaali，等.NovelmagneticgrapheneoxidefunctionalizedcyanopropylnanocompositeasanadsorbentfortheremovalofPb(II)ionsfromaqueousmedia:equilibriuma