关于典型工业固体废弃物有毒有害物质的环境效应分析

丁昊天

（云中机新时代有限公司，北京100038）

现阶段，我国的生产力不断提升，产生的工业固体废弃物种类以及数量也随之增多，对于环境造成的影响也加重。为了进一步提升环境保护的效果，对工业固体废弃物进行有效的管理以及资源化成为相关人员关注与研究的重点问题，对其环境安全风险进行探究也更加重要。

1 风化煤有毒有害物质的环境效应分析

1.1 实验材料与方法

在我国，风化煤的储量十分丰富，其中的含氧量相对较高，但是发热量相对较低。在现阶段的研究中，很少有对风化煤有毒有害物质的研究。基于此，本研究旨在揭示风化煤中有毒有害物质的分布机制以及迁移转化规律，为安全利用风化煤提供参考依据[1]。

在进行实验材料的选择中，使用了经过风干、去杂、研磨、过2 mm筛后的土样；风化煤样本选取了两种，分别为风化煤样本A以及风化煤样本B，两样本也经过同样的处理备用。土样的理化性能、土样及风化煤样本的重金属含量如表1和表2。

表1 土样的理化性能

表2 土样及风化煤样本的重金属含量

在对风化煤有毒有害物质的环境效应进行分析时，笔者使用了土柱试验的方式。在该试验中，使用了双因素的完全随区组设计，对于两种风化煤样本设置了 6个程度的施用量：100%，90%，80%，60%，30%以及10%，其计算方式如下：

风化煤施用量（风化煤百分含量）=风化煤用量/（风化煤用量+土样用量）

同时，设置了对照组C，该组不添加风化煤。在本次试验中，一共有13个处理，为了确保结果的准确性，笔者对每一个处理重复了3次[2]。在本次试验中，模拟了相应区域一年的降水量（约600 mL）进行蒸馏水淋溶，持续进行30 d的淋溶，每次淋溶20 mL。此时，通过分析林溶液以及土样中的污染物质含量即可[3]。淋溶液与土样的测定方式见表3。

表3 淋溶液与土样的测定

1.2 试验结果分析

1.2.1 风化煤对土样及淋溶液中重金属含量的影响分析

经过上述的试验，笔者发现，从总体上来说，风化煤的含量越高，土样中的砷含量就越低，风化煤样本A与风化煤样本B处理的差异不显著。经过进一步分析发现，由于我国煤中的含砷量普遍接近或低于土壤中的含砷量，所以导致了风化煤处理后土样中的砷浓度降低。

相比于风化煤对土样含砷量的影响，对淋溶液中含砷量的影响更为复杂。分析结果显示，经过风化煤样本B处理的土样淋溶液中的砷浓度小于对照组C中的砷浓度，且结果显著。而经过风化煤样本A处理的土样淋溶液中的砷浓度与风化煤样本A的含量有关：当风化煤样本A的含量大于60%时，相应淋溶液中的砷浓度随风化煤含量的增加而增加，结果显著；当风化煤样本A的含量小于60%时，相应淋溶液中的砷浓度随风化煤含量的增大而降低，结果显著；当风化煤样本A的含量为60%时，由于吸附效应达到了饱和状态，所以相应土样中的砷更容易被淋溶液淋出。

总体来说，土样经过风化煤处理后，土样中的汞含量随风化煤含量的增加而增加，且显著高于对照组C。当土样中的风化煤含量在90%，80%以及60%时，土样中的汞含量的差异不显著。相比较来说，经过风化煤样本A处理后土样中的汞含量大于经过风化煤样本B处理土样中的汞含量，结果显著。当风化煤样本A的含量低于90%时，淋溶液中的汞浓度随着风化煤含量的增加而增加，结果显著；当风化煤样本A的含量大于90%时，淋溶液中的汞浓度变化不显著；当风化煤样本B的含量为60%时，淋溶液中的汞浓度呈现出最大值，结果显著。

经过风化煤处理后，土样中铬含量在经过30%的风化煤处理时，不存在显著影响，除此之外，风化煤处理后的土样中铬含量会显著降低。而对于淋溶液中的铬浓度来说，当风化煤样本A的含量增加时，淋溶液中的铬浓度没有显著增加，在风化煤样本A的含量为60%，90%以及100%时，铬浓度显著低于对照组C；当风化煤样本B的含量为100%时，淋溶液中的铬浓度与对照组并不存在显著差异。除此之外，淋溶液中的铬浓度均显著低于对照组C。

经过风化处理后，总体来说，土样中的镉浓度均明显增加。对于风化煤样本A来说，不同含量下土样中的镉浓度变化不显著；而对于风化煤样本B来说，当含量为10%时，土样中的镉浓度为0.60 mg/kg，为最大值。当含量为80%时，土样中的镉浓度为0.36 mg/kg，为最小值。基于这样的情况，笔者认为，需要对风化煤中铬的安全效应进行重点的关注。对于淋溶液来说，当风化煤样本含量增加时，淋溶液中的镉浓度会发生显著改变。对于风化煤样本A来说，当风化煤含量小于80%时，淋溶液中的镉浓度明显低于对照组。当风化煤含量为80%与90%时，淋溶液中的镉浓度与对照组没有显著变化。当风化煤含量为100%时，淋溶液中的镉浓度显著高于对照组；对于风化煤样本B来说，当风化煤含量为60%时，淋溶液中的镉浓度低于对照组，结果显著。当风化煤含量大于80%时，淋溶液中的镉浓度高于对照组，结果显著，且与风化煤含量呈正相关。

经过风化煤处理后，土样中的铅含量均有所提升，结果显著。对于风化煤A来说，其含量与土样中的铅含量呈正相关；在风化煤含量为80%时，淋溶液中的铅浓度高于对照组，结果显著。对于风化煤B来说，当风化煤的含量在30%时，土样中的铅含量出现峰值；相应淋溶液中的铅浓度均高于对照组，结果显著。

1.2.2 风化煤对土样汇总多环芳烃含量的影响分析

结果显示，当风化煤A含量在80%及以上时，土样中的多环芳烃总量增加，结果显著。其中，苯并（b）荧蒽、苯并（a）蒽、苯并（k）荧蒽等在土样中的含量随着风化煤含量A的增加而增加，结果显著；当风化煤B含量在60%及以上时，土样中的多环芳烃总量增加，结果显著。其中，苯并（b）荧蒽、苯并（a）蒽、苯并（k）荧蒽等在土样中的含量随着风化煤含量B的增加而增加，结果显著。

1.3 风化煤有毒有害物质的环境安全评价

表4 风化煤处理后土样中的重金属污染指数%

从表4可以看出，风化煤对土样的重金属影响相对较小，并不存在环境安全风险。

结合地下水水质标准，能够得出风化煤对土样淋溶重金属水质的影响评价，详见表5。

表5 风化煤处理后土样淋溶液重金属水质评价%

从表5可以看出，风化煤对淋溶液重金属影响均在安全范围内，不存在环境安全风险。同样，对土样及淋溶液中的多环芳烃浓度与参考值（《土壤环境质量标准》（修订草案）工业用地标准）进行比较发现，风化煤处理后的多环芳烃浓度均小于参考值。

2 不锈钢尾渣的环境效应分析

2.1 实验材料与方法

土样的选择与处理与上述实验相同。在不锈钢尾渣的环境效应分析中，选择的不锈钢尾渣成分以及土样的重金属浓度如表6和表7。

表6 不锈钢尾渣成分

表7 土样重金属浓度mg·kg-1

在本次实验中，设定的不锈钢尾渣含量分别为25%，10%，5%，2%，1%，0.5%，模拟酸雨以及非酸雨两种降雨模式，其余与上述试验相同。其中，酸雨条件的模拟用连续20 d、每日淋溶30 mL pH值为4.35的水来实现；非酸雨条件的模拟使用蒸馏水即可，其他条件不变。

酸雨的配置方法如下：在1 000 mL的模拟酸雨中，加入10 mL甲基液（500 mL蒸馏水+4.05 g Ca（NO3）2·4H2O+0.28 g CaCl2+0.22 g KCl）、加入 10 mL乙基液（500 mL 蒸馏水+0.87 g Na2SO4+3.62 g MgSO4·7H2O+0.70 g（NH4）2SO4+0.07 g NaF），pH 值可以使用混合酸（450 mL蒸馏水+10 mL浓 HNO3+40 mL浓H2SO4）来调节[5]。

在不锈钢尾渣的环境效应分析中，试验方法、土样与淋溶液中的重金属测定防范、土样理化性质测定方法均与上述试验相同。

2.2 试验结果分析

试验结果显示，在非酸雨的条件下，不锈钢尾渣对土样中的六价铬含量的影响并不显著；在酸雨的条件下，不锈钢尾渣对土样中的六价铬含量影响显著。其中，当不锈钢尾渣含量为5%时，土样中的六价铬含量增加，结果显著；当含量在10%以及25%时，土样中的六价铬浓度低于其他处理组，结果显著。在两种条件下，不同土层的六价铬浓度差异不显著，可以说，不锈钢尾渣对六价铬的迁移转化影响不显著。

在非酸雨以及酸雨模式下，不锈钢尾渣处理都能够提升土样中的镉浓度，结果显著。其中，在非酸雨的条件下，土样中的镉浓度与不锈钢尾渣的含量呈正相关，结果显著；在酸雨条件下，土样中的镉浓度总体上受到不锈钢尾渣的影响而增加。可以看出，非酸雨模式下的不锈钢尾渣对土样中镉浓度的影响高于酸雨模式下，结果显著。在两种条件下，不同土层的镉浓度差异不显著，可以说，不锈钢尾渣对镉的迁移转化影响不显著。

不锈钢尾渣的含量对土样中铅的浓度产生显著的影响。在非酸雨的条件下，不锈钢尾渣含量与铅浓度呈现正相关，当含量达到25%时，土样中的铅浓度最大。在酸雨条件下，不锈钢尾渣含量对土样中铅浓度的影响不显著。能够说明，酸雨能够提升不锈钢尾渣对土样中铅的环境风险，促进了铅的迁移转化。

在非酸雨条件下，当不锈钢尾渣含量小于等于10%时，土样中锌的浓度差异不显著；当含量达到25%时，土样中的锌浓度降低，结果显著。在酸雨条件下，当不锈钢尾渣含量在2%及以上时，土样中的锌浓度降低，结果显著。在两种条件下，各土层间的锌浓度差异不显著。这意味着，不锈钢尾渣对锌的迁移转化影响不显著。

不锈钢尾渣含量与土样中镍的浓度呈现出正相关的关系，结果显著。在酸雨条件下，不锈钢尾渣对土样中镍浓度的影响低于非酸雨条件，结果显著。而对于淋溶液来说，不锈钢尾渣的含量对淋溶液重金属有显著影响。在两种条件下，淋溶液中的六价铬含量差异不显著。

2.3 不锈钢尾渣有毒有害物质的环境安全评价

结合上述实验的环境安全评价方式可以得出，不锈钢尾渣对土样重金属的影响相对较小，均在安全范围内，且土样中的六价铬浓度在不同条件下均小于1 mg/kg。可以说明，在实际的生活中，不锈钢尾渣不会产生环境安全风险。

通过分析不锈钢尾渣对淋溶液重金属水质的影响结果能够得出，两种条件下不锈钢尾渣对淋溶液重金属影响较小且均在安全范围内，不会产生环境安全风险。

3 总结

综上所述，经过试验能够得出，风化煤对土样以及淋溶液重金属影响均在安全范围内，不存在环境安全风险；非酸雨以及酸雨条件下，不锈钢尾渣对土样以及淋溶液重金属影响均在安全范围内，不会产生环境安全风险。