陕西某氧化锌冶炼企业拟退役地块污染特征调查研究

武俊杰，薛 梅，门 蒙

(1.昆明理工大学 国土资源工程学院，昆明 610053；2.陕西省地质矿产实验研究所有限公司，西安 710054；3.汉中市华信工程监测有限公司，陕西 汉中 723000)

锌是国家经济和社会发展的基础原材料。金属锌具有良好的压延性、耐磨性、抗腐蚀性、铸造性以及常温机械性，且能与多种金属制成性能优良的合金[1]。锌在人类工业现代化的进程中具有不可磨灭的地位，锌主要以镀锌、锌基合金、氧化锌的形式广泛应用于汽车、建筑、家用电器、船舶、轻工等行业。目前，在全球有色金属消费中锌的消费量仅次于铜和铝[2-3]。我国经济建设正处于转型升级的攻坚期，对锌的需求量仍与日俱增[4-5]。本文以陕西陕南地区某氧化锌冶炼企业拟退役地块为研究对象，地块规划用途为工业用地，在搜集汇总资料的基础上，对拟退役地块土壤环境质量进行现状调查、土壤布点采样及监测分析，通过研究各种污染物的回转窑烟尘浓度分布规律，分析厂区土壤环境中的铅、铜、镍、砷等重金属污染物的含量，最终确定地块为非污染地块，满足地块后期的规划要求。

1 研究方法

1.1 地块概况

陕西某氧化锌冶炼拟退役地块在1975年之前为荒地；1975—2003年被矿山企业征用；2003—2007年从事粗铅冶炼，主要工艺为外购铅精矿，添加焦炭、石灰石进行烧结，将烧结块加焦炭进入鼓风炉进行熔炼；2007年关停并拆除相关设备；2008—2013年企业改建工艺，利用原铅冶炼废渣作为主要原料，通过回转窑生产氧化锌；2013年之后全面关停并拆除相关设备。

原厂区主要分为配料车间、原料场、回转窑生产区、水渣暂存区、成品库以及沉淀池等。

1.2 地块污染识别

拟退役地块在历史生产过程中，涉及使用、储存的有毒有害物质主要有铅精矿、水淬渣(原粗铅冶炼渣)、焦炭以及石灰石。因其均为固体物质，所以企业未布置储罐、槽储罐以及地下管线。通过现场踏勘和人员访谈可知，企业原料堆场、固废临时储存区域均具备“三防”，对其周围土壤污染风险较小；因企业原粗铅冶炼和氧化锌生产工艺均为干法生产，生产用水主要为循环冷却水。因此对地下水污染风险较小。

原企业采用高温焙烧工艺产生的烟气中含有氧化锌、铅及其化合物，烟气会因降雨或重力沉降作用进入周围土壤。因此，烟气对该区域存在土壤重金属污染的风险。结合回转窑周围烟尘浓度分布图分析可知，D类稳定度有风时，回转窑周围烟尘浓度大于0.193 5 mg/m3，影响范围为废弃爬坡烟道口以北4 km2区域；D类稳定度静风时，回转窑周围烟尘浓度大于0.225 mg/m3，影响范围为废弃爬坡烟道口南北向呈菱形状0.09 km2区域。回转窑周围烟尘浓度分布见图1及图2。

根据现场踏勘，结合原辅材料及生产工艺分析，拟退役地块主要污染因子为原料中的锌和铅，以及生产工艺中产生的高温烟气中的氧化锌、铅及其化合物。因此，可判断出，该区域土壤中可能的污染因子主要为重金属铅和锌。

1.3 土壤和地下水采样的布设方案

本次地块调查土壤监测依据《建设用地土壤污染状况调查技术导则》(HJ 25.1—2019)、《建设用地土壤污染风险管控和修复监测技术导则》(HJ 25.2—2019)及《土壤环境监测技术规范》(HJ/T 166—2004)等标准规范执行。

1.3.1 土壤采样数量的布设

经调查，地块各潜在污染区域分区明显，与企业工程内容分区基本一致，结合地块的历史用地性质及区域划分，本次采用分区布点方法。以氧化锌车间为中心，综合考虑在有风和静风情形下，在拟退役地块内共布设5个土壤污染监测点；1个对照监测点引用2018年12月8日“该公司污染投诉调查监测报告”中的点位。

1.3.2 土壤采样点位的布设

点位具体布设在氧化锌车间疑似地块中心点(紧邻氧化锌车间南侧，且在烟尘浓度最大区域边界内)及沿坡面向下东侧及西侧各设置1个监测点(烟尘浓度最大区域内)，企业焙烧工艺爬坡废弃烟道口设置1个监测点(属于生产单元，主要污染源)，氧化锌车间雨水地表径流汇水处，即氧化锌车间沿坡面向下35 m处设置1个监测点。氧化锌车间平面布置图见图3。

1.3.3 土壤采样深度的布设

现场踏勘发现，该区域属于典型山地土壤，B层(沉积层)发育不完全，超过90 cm的土壤中含有大量石砾，本次土壤样品采集主要采集A层(淋溶层)及C层(母质层)，A层厚度为0～25 cm，C层厚度为25～70 cm。根据导则要求：不同性质土层至少采集一个土壤样品。因此，确定采样深度分别设置在20 cm及50 cm。

由于该区域表层覆盖有10～15 cm不同厚度的矿山开采废石，土样采集应剔除开采废石干扰，再确定其采样深度，土壤样品采集情况见表1。

表1 土壤样品采集情况Table 1 Collection of soil samples

1.3.4 地下水样品采集

拟退役地块在历史上生产工艺为干法生产，堆存地块均具备“三防”，污染方式主要为回转窑产生的烟尘扩散污染，因此判断拟退役地块对地下水污染风险较小，故不采集地下水样品。

1.4 土壤监测项目及评价标准的确定

在污染识别结果的基础上，结合《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600—2018)(以下简称“GB 36600—2018”)的相关要求，针对土壤污染风险筛选污染物45项基本项目进行监测，另外，锌作为特征污染因子纳入监测。

结合地块规划用途为工业用地的性质，本次调查选用GB 36600—2018中的第二类用地筛选值。

1.5 土壤样品的采集

土壤样品的采集方法和程序严格按照《土壤环境监测技术规范》(HJ/T 166—2004)、《地下水环境监测技术规范》(HJ/T 164—2004)及《建设用地土壤污染风险管控和修复监测技术导则》(HJ 25.2—2019)中的相关要求执行。土孔钻探及土壤样品采集工作程序影像记录见图4、图5。

1.6 土壤和样品制备和分析

土壤环境质量分析监测采用国家标准规定的监测分析方法，土壤样品制备和前处理严格按照《土壤环境监测技术规范》(HJ/T 166—2004)及各参数分析方法中的相关规定进行，实验室分析方法采用评价标准规定的分析方法及国家标准分析方法。土壤及样品分析工作记录照片见图6。

2 结果与分析

监测结果可知，土样挥发性有机物和半挥发性有机物均小于检出限，因此不再讨论土壤有机物污染的可能性。

2.1 土壤重金属监测结果分析与评价

为弄清地块土壤样品中重金属污染物是否超标，本次采用单项污染指数法对监测结果进行评价[6]，评价方法如下：

单项污染指数法

(1)

式中：Pi—土壤中污染物i的单项污染指数；Ci—土壤中污染物i的含量，单位与Si保持一致；Si—土壤污染物i的评价标准。

本次调查评价选取各污染物监测结果中的最大值进行单项污染指数判定，分析与评价结果见表2。

表2 土壤重金属监测结果分析与评价Table 2 Analysis and evaluation of soil heavy metal monitoring results

从表2土壤监测结果可知，土壤监测因子中重金属满足GB 36600—2018中的第二类用地筛选值的要求。

调查地块7项重金属中镉、汞、铅、铜、镍、砷6项的检出率均为100%，六价铬的检出率均为0%。该地块所有土壤样品中的重金属单项污染指数中铜、铅、镉、硒、砷、锌、铬均未超过1。

2.2 土壤内梅罗污染指数评价结果

本次调查同时采用内梅罗污染指数对地块污染状况进行综合评价，内梅罗污染指数不仅考虑到各种影响参数的平均污染状况，而且特别强调了污染最严重的因子，同时在加权过程中避免了权系数中主管因素的影响，克服了平均值法各种污染物分担的缺陷[7]。

内梅罗污染指数法(土壤污染综合指数法)

(2)

式中：PN—第j个采样点的土壤污染综合指数；Pij均—第j个采样点中所有评价污染物中单项污染指数的平均值；Pij最大—第j个采样点中所有评价污染物中单项污染指数的最大值。

内梅罗污染指数反映了各污染物对土壤的作用，同时突出了高浓度污染物对土壤环境质量的影响，按照内梅罗综合污染指数，可划定土壤污染等级，见表3。

表3 土壤污染综合指标分级标准Table 3 Classification standards of comprehensive indicators of soil pollution

依据本次调查地块土壤质量监测结果，对每个监测点位土壤样品中的所有检出污染物进行内梅罗污染指数综合评价，结果见表4。

表4 土壤内梅罗污染指数评价结果Table 4 Soil nemero pollution index evaluation results

从表4土壤内梅罗污染指数评价结果可知，土壤污染等级均为清洁。

3 结论与建议

1)拟退役地块所监测的土壤污染物项目中，挥发性有机物、半挥发性有机物均未检出；7项重金属监测结果中，六价铬均未检出；其余6项均有检出，重金属检出项目的浓度结果均未超过GB 36600—2018中的第二类用地筛选值。

2)拟退役地块在规划用途(工业用地)前提下，经土壤环境调查后确定为非污染地块。

3)本次地块调查结束后，土地使用权人应当按照国家相关要求，将调查报告主要内容通过其网站等便于公众知晓的方式向社会公开。