典型电镀污染场地重金属污染特征与环境风险评价

陈志良，周建民，蒋晓璐，彭晓春，洪鸿加，周鼎，雷国建，赵述华

环境保护部华南环境科学研究所，广东 广州 510655

改革开放以来，工业化水平不断提高，随着汽车、摩托车、机械装备、电子电器、五金灯饰等制造业的蓬勃发展，作为具有重要配套功能的电镀产业也得到发展壮大。但电镀产业在发展过程中存在比较严重的环境问题，极易造成场地的重金属污染[1-3]。早期电镀企业普遍存在规模小、工艺简单与管理不规范的特点，当电镀企业升级改造以及搬迁过程中会遗留大量被污染的场地，因此，研究这种类型场地污染物特征与环境风险，可为电镀行业污染场地风险评价及风险管理提供支撑。笔者以广东省某搬迁电镀基地遗留场地为研究对象，分析了电镀企业遗留场地的污染特征与环境风险，以期为污染场地环境管理提供借鉴。

1 研究区概况与采样

以某搬迁电镀基地为研究对象，分析场地的重金属污染特征。该电镀基地是以电镀工业为主的乡镇电镀城，于1994年建成投产，占地约2万m2，主要包括五金、塑料、机械加工、电镀等行业。电镀城内有电镀企业37家，镀种主要为镀铜、镍、铬、锌等，电镀所用的主要原料和助剂为HCl、铜、镍、铬、锌、氰化物、铬酐、光亮剂等。电镀城污水处理站处理工艺采用化学还原法，处理规模为250 td。

图1 采样点布置Fig.1 The soil sampling location

考虑场地功能分布，在电镀城区内按25 m×25 m进行网格划分，并在最有可能存在污染的污水处理站、排污管网和电镀厂区内加密布点，原则上每个较大电镀厂均布设样点，共布设采样点35个(S1～S35)，采样深度为表层土壤至地下水位，分3层采样(0～50 cm、50～100 cm和100 cm～地下水位)，共采集105个样品；同时在场地外部区域3个方向离场地边界外1 000 m分别布设采样点3个(S36～S38)。总计108个土壤样品。

2 研究方法

2.1 监测指标与分析方法

土壤监测项目主要包括含水率、机械组成以及pH、总镉、总铅、总铬、六价铬、总铜、总锌、总镍、总银、氰化物、总石油烃类(TPH)等。分析测试方法参照文献[4-5]。

2.2 评价标准筛选

由于研究区土地再利用用途为居住用地，鉴于我国现已颁布的GB 15618—1995《土壤环境质量标准》[4]只适用于农田、蔬菜地、茶园、牧场、林地、自然保护区等地的土壤，因此需要找到一个适合该场地的评价标准。《土壤环境质量标准(修订版)》[6]目前仍未颁布，因此，参照美国[7]、英国[8]、加拿大[9]、荷兰[10]等国家的土壤环境质量评价标准，及北京市DB 11T 811—2011《场地土壤环境风险评价筛选值》[11]进行对比，选取较严格的限值作为该次评价的标准(表1)。

表1 我国与国外土壤环境质量标准对比

Table 1 The comparison of the soil environment quality standard between oversea and China mgkg

表1 我国与国外土壤环境质量标准对比

指标《土壤环境质量标准(修订版)》居住用地1)二级标准限值荷兰住房用地目标值干预值美国居住用地筛选值DB 11∕T 811—2011居住用地选用的评价标准值总镉浓度100.81270(饮食)810总铬浓度400(六价铬5.0)100380—2)250(30)380总铜浓度300361903 100600190总铅浓度30085530400400300总镍浓度150352101 500(可溶镍盐)50150总锌浓度5001407203 100(代森锌)3 500500总银浓度——157 800(氰化银)—15氰化物浓度(以CN-计)205501 60030020总TPH浓度1 000505 000——1 000

1)为城乡居住区、学校、宾馆、游乐场所、公园、绿化用地等地土壤； 2)“—”表示没有相应值。

2.3 基于环境健康风险评价

根据美国国家环境保护局对化学物质分类，将化学物质分为致癌物质与非致癌物质2类，其中以污染物的致癌风险可接受值为10-6，非致癌风险可接受值小于1作为污染场地的风险评价基准[12]。通过计算污染物的致癌和非致癌风险，可以评价基于人体健康的场地环境风险。对单一污染物的致癌和非致癌风险，其推荐模式包括计算经口摄入土壤、皮肤接触土壤、吸入土壤颗粒物、吸入室外土壤蒸汽、吸入室内土壤蒸汽和饮用地下水途径的致癌风险与非致癌风险[7]。

3 结果与讨论

3.1 电镀基地污染特征分析

电镀污染场地的监测结果如表2所示。

表2 土样样品分析统计结果

注：样品数量为105个;“—”表示没有相应值；pH无单位。

注：S1～S35为各采样点位置。图2 土壤中重金属浓度空间分布特征Fig.2 The spatial distribution of heavy metal pollution in soil

由表2可知，除总镉、总铅和总TPH浓度未出现超标外，其他检测指标均出现超标现象。其中，总铬浓度为4.50～2 580.00 mgkg，平均值为135.21 mgkg，最大超标倍数为6.79倍；总铜浓度为5.90～7 240.00 mgkg，平均值为204.49 mgkg，最大超标倍数为38.11倍；总锌浓度为3.90～30 100.00 mgkg，平均值为340.82 mgkg，最大超标倍数为60.20倍；总镍浓度为2.40～2 900.00 mgkg，平均值为136.39 mgkg，最大超标倍数为19.33倍；总银浓度为0.05～19.40 mgkg，平均值为1.88 mgkg，最大超标倍数为1.29倍。结果表明，该场地局部存在一定的重金属污染，主要污染物为铬、铜、镍、锌等。

土壤中重金属浓度空间分布特征如图2所示。从图2可以看出，六价铬在电镀基地均有检出，特别是S16与S19采样点的六价铬浓度最大，这2个采样点均位于污水处理厂附近，其可能与污水处理厂管道漏滴有关；S21采样点位于某电镀厂附近，通过调查发现该电镀厂存在违法排污现象，重金属超标与其非法排污有很大关系；总铬浓度最大值在S24采样点，主要是由于该点为含铬原料堆放地；其他重金属超标可能与电镀镀种有关，如镀锌、镀银、镀镍电镀工艺企业。

3.2 电镀场地环境风险评价

根据现场调查，六价铬、氰化物、三价铬、铜、锌、镍、银、镉等污染物为电镀行业关注污染物，按照不同土壤层不同暴露途径对这些关注污染物开展了致癌风险指数及非致癌危害熵的计算(表3和表4)。从表3和表4可以看出，表层土壤中铬、镍等污染物的基于人体健康致癌风险指数均超过10-6，其中镍的致癌风险指数为4.91×10-5，表明该基地的风险水平高；三价铬、铜、镍、银等非致癌危害在各暴露途径下也超过可接受值(1)，最高为镍达20.8，表明该基地的风险水平高，需要进行场地修复。该结论与施烈焰等[13-14]的研究结果一致。

表3 基于人体健康的污染物致癌风险指数

注：为S1～S35监测点的计算结果；“—”为计算值可忽略。

表4 基于人体健康的污染物非致癌危害熵

注：为S1～S35监测点的计算结果；“—”为计算值可忽略。

4 结论

通过对某搬迁电镀基地的调查分析得出，该基地基本上反映了我国早期电镀行业发展的特点，电镀遗留场地中存在重金属污染。从污染物类型看，主要关注特征污染物为铬、镍、锌、铜、银等。从污染物空间分布看，重金属主要集中在污水处理厂、原材料堆场附近；局部地区特征污染物超标可能与镀种类型有关。

基于人体健康的场地环境风险评估的结果表明，铬与镍的致癌与非致癌风险较高，主要风险途径是吸入室内土壤颗粒物。因此，在土地再利用过程中须关注吸入室内土壤颗粒物的暴露途径。

[1] 甘文君,何跃,张孝飞,等.电镀厂污染土壤重金属形态及淋洗去除效果[J].生态与农村环境学报,2012,28(1):82-87.

[2] 廉晶晶,罗泽娇,靳孟贵.某厂电镀车间场地土壤与地下水污染特征[J].地质科技情报,2013,32(2):150-155.

[3] 刘媛.电镀企业搬迁后场地调查及其环境影响评价[J].岩土测试,2012,31(4):638-644.

[5] 国家环境保护局,国家技术监督局.GB 15618—1995 土壤环境质量标准[S].北京:国家环境保护局,1995.

[6] 环境保护部办公厅.关于修订国家环境保护标准《土壤环境质量标准》公开征求意见的通知:环办函[2009]918号[EBOL].[2013-07-23].http:www.zhb.gov.cninfobgwbbgth200909t20090918_161112.htm.

[7] US EPA.Soil screening guidance: user’s guide[R].Washington DC:Office of Solid Waste and Emergency Response,US EPA,1996.

[8] Environment Agency,UK.The contaminated land exposure assessment ( CLEA ) model:technical basis and algorithms[R].London:Environment Agency,2002.

[9] SAIC.Compilation and review of Canadian remediation guidelines,standards and regulations[R].Ottawa:Environmental Technologies Program,2002.

[10] Ministry of Housing,Spatial Planning and Environment.Annexes circular on target values and intervention values for soil remediation[R].The Hague:Ministry of Housing,Spatial Planning and Environment,2000.

[11] 北京市质量技术监督局.DB 11T 811—2011 场地土壤环境风险评价筛选值[S].北京:北京市环境保护局,2011.

[12] Environmental Agency,UK.Using soil guideline values[EBOL].[2010-07-23].http:www. environment agency.gov.ukresearchplanning64015.aspx.

[13] 施烈焰,曹云者,张景来,等.RBCA和CLEA模型在某重金属污染场地环境风险评价中的应用比较[J].环境科学研究,2009,22(2):241-247.

[14] 张厚坚,王兴润,陈春云,等.典型铬渣污染场地健康风险评价及修复指导限值[J].环境科学学报,2010,30(7):1445-1450. ○