淮安市某垃圾填埋场重金属污染现状调查

吴红雨，黄红，吴敬波

(淮安市环境监测中心站，江苏 淮安 223001)

随着城市规模的不断扩大和人民生活水平的提高，城市生活垃圾产量与日俱增。生活垃圾填埋技术作为生活垃圾最终的处理方式，目前是我国大多数城市解决生活垃圾出路的主要方式。然而，由于我国垃圾分类工作不够完善，大量电子垃圾进入垃圾填埋场，造成垃圾中重金属含量增加［1］，对堆放地及周边土壤造成污染。现对淮安市某垃圾填埋场填埋库区及周边土壤中重金属的分布特征及污染进行调查，运用单因子污染指数、综合污染指数与潜在生态危害综合指数对土壤重金属污染进行评价，为了解淮安市垃圾填埋场重金属污染现状并对垃圾处理方式的安全性提供有效的信息。

1 研究方法

1.1 样品采集

某垃圾填埋场占地面积为17.2 hm2，设计库容726万m3，设计使用年限15 a。主要承担淮安市区的生活垃圾卫生填埋，日均接纳垃圾1 100 t。在填埋场周边及填埋库区设13个采样点，共采集表层(0～20 cm)土壤样品26个。

1.2 样品分析

将自然风干的土壤用木棍碾磨，运用四分法弃取，过l00目的筛子，装袋以备用。用火焰原子吸收光谱仪测定 Cu、Pb、Zn、Cd、Cr的含量，原子荧光光谱仪测定Hg、As的含量。

1.3 分析过程的质量控制

1.3.1准确度控制

采用GSS－3、GSS－4、GSS－10、GSS－16标准物质进行加标回收，Cr、Pb、As、Hg、Cd、Cu、Zn 的回收率分别达 98.8% ～104%、91.0% ～108%、90.1% ～106%、90.6% ～109%、91.1% ～109%、103% ～109%、90.2% ～108%。

1.3.2 精密度控制

每批样品做不少于10%的平行样，结果显示各种物质的平行样相对偏差均为10%～18%。

2 结果与分析

2.1 土壤中重金属质量比及分布特征

垃圾填埋场周边及填埋库区表层土壤中重金属质量比统计见表1。

表1 表层土壤中重金属质量比统计①mg/kg

2.2 重金属污染现状分析

利用单因子污染指数和综合污染指数对垃圾填埋场土壤重金属污染进行分析［2］，结果见表2。

(1)单项污染指数。

式中：Ci——i污染物测定值，mg/kg;

Lij——i污染物评价标准，mg/kg。Pi≤1，表示未污染，Pi＞1，表示污染。

(2)综合污染指数。

分级标准：Pij≤0.7，安全;0.7 ＜Pij≤1，警戒级;1＜Pij≤2，轻污染;2 ＜Pij≤3，中污染;Pij＞3，重污染。

表2 土壤中重金属单因子污染指数和综合污染指数

由表2可见，垃圾填埋场周边及填埋库区土壤中 Cr、Pb、As、Hg、Cd、Cu、Zn 重金属元素的单因子污染指数均＜1，土壤未受到重金属污染，土壤环境优良;综合污染指数最大值、最小值及平均值均＜0.7，评价区域土壤属于清洁安全等级。

2.3 土壤重金属污染物潜在生态风险评价

采用Hakason生态风险指数法即潜在生态危害指数法对淮安市某垃圾填埋场土壤重金属污染物的污染程度和潜在的风险进行评价［3－4］。

2.3.1 Hakason生态风险指数法的数学模型

(1)土壤重金属污染物污染程度。

单个重金属污染系数Cif计算公式为：

式中：ωi——土壤中该重金属污染物的实测质量比，mg/kg;

Hakason根据大量数据分析，提出 Cd、Cu、Pb、Cr、Zn、Hg和As的沉积物中污染物质量比及单因子重金属污染物的毒性响应参数见表3、表4［5］。

表3 沉积物中重金属污染物质量比 mg/kg

表4 单因子重金属污染物的毒性响应参数()

表4 单因子重金属污染物的毒性响应参数()

金属Cd Cu Pb Cr Zn Hg As毒性系数30 5 5 2 1 40 10

多种金属污染系数之和CT的计算公式为：(2)土壤金属污染物的潜在生态风险程度单个重金属潜在生态危害系数计算公式为：

多种重金属潜在生态风险指数 RI计算公式为：

Hakason提供、、和RI值表示的污染程度及潜在生态风险程度数值范围见表5［5］，各采样点和CT见表6和RI值见表7。

表5 、CT和RI值对应的污染程度及潜在生态风险程度

表5 、CT和RI值对应的污染程度及潜在生态风险程度

单个重金属污染物污染系数Cif范围 Cif＜1 1≤Cif＜3 3≤Cif＜6 Cif≥6单个重金属污染物污染程度 低度 中度 重度 严重多种金属污染物污染系数CT范围 CT＜8 8≤CT＜16 16≤CT＜32 CT≥32多种金属总体污染程度 低度 中度 重度 严重单个重金属污染物潜在生态风险系数Eir范围 Eir＜40 40≤Ei r＜80 80≤Eir＜160 160≤Eir＜320 Eir＞320单个重金属污染物生态风险程度 低 中 较重 重 严重多种金属潜在生态风险指数RI范围 RI＜150 150≤RI＜300 300≤RI＜600 RI＞600多种金属总的潜在生态风险程度 低度 中度 重度 严重

表6 各采样点和CT值

表6 各采样点和CT值

采样点C低度2# 0.20 0.33 0.27 0.81 0.40 0.24 1.15 3.40 低度3# 0.21 0.33 0.29 0.76 0.40 0.28 1.03 3.30 低度4# 0.19 0.36 0.27 0.89 0.43 0.20 1.09 3.43 低度5# 0.23 0.38 0.33 0.91 0.41 0.16 1.00 3.42 低度6# 0.17 0.38 0.25 0.95 0.38 0.24 0.93 3.26 低度7# 0.18 0.35 0.26 0.91 0.41 0.20 1.15 3.50 低度8# 0.18 0.37 0.29 0.85 0.40 0.20 1.09 3.38 低度9# 0.16 0.36 0.26 0.82 0.40 0.24 0.96 3.20 低度10# 0.20 0.41 0.35 0.93 0.42 0.36 0.95 3.62 低度11# 0.20 0.38 0.27 0.82 0.44 0.16 1.01 3.28 低度12# 0.20 0.42 0.30 0.84 0.44 0.24 1.00 3.44 低度13# 0.18 0.36 0.30 0.80 0.45 0.16 1.10 3.35总体污染程度1# 0.22 0.38 0.30 0.83 0.41 0.24 1.02 3.40 if Cd Cu Pb Cr Zn Hg As CT低度

2.3.2 土壤重金属的污染程度

从单因子污染物污染参数值Cif看，As在1#～5#、7#～8#、11# ～13#采样点单因子污染物污染程度为中度污染，在6#、9#、10#采样点为低度污染。Cu，Zn，Pb，Cd、Cr、Hg 重金属在各采样点单因子污染物污染程度都为低度污染。各重金属潜在生态风险由大到小依次为：As＞Cr＞Zn＞Cu＞Pb＞Hg＞Cd。从多因子污染物污染程度CT看，各采样点总体污染程度为低度污染。

2.3.3 土壤重金属污染物的生态风险性

由表7可见，分析土壤中重金属总的潜在风险程度RI值显示各采样点均为低度污染;单因子污染物潜在生态风险系数Ei r表明各重金属在各采样点均为低度污染，风险等级均处于安全等级。

表7 各采样点潜在风险系数和潜在风险指数RI值

表7 各采样点潜在风险系数和潜在风险指数RI值

采样点Eir低度2# 5.97 1.65 1.36 1.61 0.40 9.60 11.5 3.40 低度 32.09 低度3# 6.30 1.67 1.44 1.51 0.40 11.2 10.3 3.30 低度 32.82 低度4# 5.82 1.80 1.36 1.77 0.43 8.00 10.9 3.43 低度 30.08 低度5# 6.99 1.90 1.65 1.82 0.41 6.40 10.0 3.42 低度 29.17 低度6# 5.01 1.88 1.24 1.90 0.38 8.00 9.27 3.26 低度 27.68 低度7# 5.34 1.76 1.28 1.83 0.41 9.60 11.5 3.50 低度 31.72 低度8# 5.31 1.85 1.46 1.70 0.40 8.00 10.9 3.38 低度 29.62 低度9# 4.89 1.82 1.28 1.65 0.40 9.60 9.60 3.20 低度 29.24 低度10# 5.91 2.03 1.76 1.86 0.42 14.4 9.53 3.62 低度 35.91 低度11# 6.09 1.88 1.36 1.64 0.44 6.40 10.1 3.28 低度 27.91 低度12# 5.88 2.08 1.51 1.68 0.44 9.60 10.0 3.44 低度 31.19 低度13# 5.37 1.81 1.50 1.59 0.45 6.40 11.0 3.35 低度 28.12 低度均值 5.82 1.85 1.44 1.71 0.41 9.0 10.4风险贡献百分比风险程度1# 6.72 1.88 1.52 1.65 0.41 9.60 10.2 3.40 低度 31.98 Cd Cu Pb Cr Zn Hg As CT 总体污染程度 RI 总的潜在20.70 6.58 5.12 6.08 1.46 32.00 37.00 100

3 结论

(1)淮安市某垃圾填埋场研究区域土壤环境良好，Cu，Zn，Pb，Cd、Cr、Hg、As重金属质量比最大值及平均值均未超过《土壤环境质量标准》(GB 15618－95)二级标准。从变异系数来看，各重金属含量的离散程度Hg金属最大，具有较强变异性。变异系数大小排序为：Hg＞Pb＞Cu＞Cd＞As＞Cr＞Zn。从单项污染指数和综合污染指数看，评价区域土壤属于清洁安全等级。

(2)潜在生态风险评价表明，填埋场研究区域土壤重金属总体潜在风险程度低，对环境危害不大，风险等级均处于安全等级。重金属污染物潜在生态风险顺序为：As＞Hg＞Cd＞Cu＞Cr＞Pb＞Zn。其中As对环境的潜在生态风险贡献最大，潜在生态贡献比达到37%，存在较高的潜在生态风险。

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