钢铁企业污染场地土壤环境评价与修复研究

2024年3月6日发(作者：2016款福克斯两厢参数)

５４?　工业安全与环保　２０１１年第３７卷第４期　?Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ａｐｒｉｌ　２０１１　钢铁企业污染场地土壤环境评价与修复研究　张建红　滑铁钢　陈四军　顾成海　吴礼云　吴立婷　（首钢总公司　北京１０００４３）　摘要搬迁企业原址场地（棕地）可能由于原生产活动遗留有毒有害物质的污染，因此，棕地改造之前必须对其进行　污染调查分析和环境风险评价，判断其是否需要进行土壤修复。采用磁学测量结合土壤理化分析对首钢搬迁场址进行了土　壤污染调查，用克里格法插值后采用内梅罗指数法评价土壤环境风险，并列举了不同生产区域的主要污染物和相应的土壤　修复方法。　关键词　钢铁棕地磁学测量　环境风险评价　内梅罗指数克里格法　土壤修复　Ｓｔｕｄｙ　Ｏｎ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ　ｏｆＰｏｌｌｕｔｅｄ　Ｓｏｉｌ　Ｓｉｔｅ　ｉｎ　ａｎｄ　Ｂｅｓｉｄｅ　Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ　ＺＨＡＮＧ　Ｊｉａｎｈｏｎｇ　ＨＵＡ　Ｔｉｅｇａｎｇ　ＣＨＥＮ　ｓ　ｕｎ　ＧＵ　Ｃｈｅｎ￣Ｊ　ＷＵ　Ｌｉｙｕｎ　ＷＵ　Ｌｉｉｆｎｇ　（Ｓｈｏｕｇａｎｇ　Ｇｒｏｕｐ　１０００４３）　Ａｂｓｔ￣ｅｔ　Ｔｈｅ　ｂｒｏｗｎｆｉｅｌｄ　ｍａｙｂｅ　ｐｏｌｌｕｔｅｄ　ｂｙ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，８０　ｓｏｉｌ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａＢｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｉｓｓｕｅ　ｔｏ　ｂｅ　ｓｏｌｖｅｄ．　Ｓｈｏｕｇａｎｇ　ｂｒ￣＇ｍｑｄｄ　ｈａｓｂｅｅｎ　ｉｎｖｅｓｔｉａｇｔｅｄ　ｈｙｔｈｅ　ｗａｙ　ｍａｇｎｅｔｉｃｐｍｘｌｅｓ　ａｎｄ　ｄｙｓｉｓ　ｓｏｉｌ　ｐｈｙｓｉｅｏ—ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．＂Ｐａｅ　ｅｎｖｉｒｍｕｎｅｎ?　ｔａｌ　ｒｉｓｋｉｓ　ａｓｓｅｓｓｅｄ　ｂｙＮｅｍｅｍｗｉｎｄｅｘ　ａｆｔｅｒ　ｇｉｎｇｉｎｔｅａｐｏｌａｔｉｏｎ　ａｎｄｉｔｌｉｓｔｓ　ｋｅｙｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ　ａｎｄ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　０ｆ　ｓｏｉｌ　ｒｅｍｅｄｉａｔｉｎｏｆｒｏｍ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｐｒｏｄｕｃｉｎｇｔｔｌ￣ａ￥．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ　ｂｗｗｎｆｉｅｌｄ　ｉｎ　ａｎｄ　ｂｅｓｉｄｅ　Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　ｓｔｅｅｌ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｐｒｏｘｉｅｓ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｒｉｓｋ　ａｇｓｅｓ目Ｔ　ｎｔ　Ｎｅｍｅｒｏｗ　ｉｎｄｅｘ　Ｋｒｉｇ－　ｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｓｏｉｌ　ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ　０引言　巩宏平等Ｅ９Ｊ采样研究推断出钢铁企业厂区内土壤中二恶　随着我国城市化进程的加快和产业结构调整政策的实　英类物质主要来源于烧结厂烟气的排放。我国生活垃圾和危　施，越来越多的工业企业需要搬迁，搬迁企业原址场地可能　险废物烟气中二恶英排放标准分别为１．０　ＴｌｇＩ—ＴＥＱ／ｍｓ和０．５　因原生产活动遗留有毒有害物质的污染，因此，原场地需要　嘲一Ｔｒ＿Ｗｍｓ，但国家对金属冶炼行业中二恶英类物质的排放　进行环境风险评价，从而确定原土地是否需要进行土壤修复　情况没有明确限定。　及合理界定其土地使用性质…１。　１．２．３酞酸酯类化合物（ＰＡ　）　１钢铁企业场地污染概况　朱媛嫒等　１０＿测定了鞍钢土壤中１５种酞酸酯类化合物的含　１．１重金属污染　量，土壤样品含ＰＡＥｓ质量浓度范围为０．７５—３．２６　ｎｗ＇ｋｓ，其中铸　钢铁企业在生产、冶炼和尾矿处理中产生的大量污染　钢点位土壤样品ＰＡＥｓ浓度最高，烧结点位土壤样品ＰＡＥｓ浓度　物，特别是ｃｕ、Ｐｂ和ｚｎ等重金属污染物，通过大气沉降及废　最低。目前我国尚没有关于土壤中酞酸酯的控制标准值。　渣渗滤等方式进入工业区周边土壤，导致土壤严重污染，土　２案例分析　壤质量迅速下降　１。　２．１土壤污染情况初步分级　文献［２—６］分别采用磁法技术或理化分析方法研究了　根据首钢的生产工艺、生产流程、厂区布局以及每个生　钢铁厂周围土壤的重金属污染。研究表明，钢铁工业区降尘　产环节的产品和产生的废弃物进行研究，分析各个环节可能　对其周边土壤中污染元素的积累有明显影响，突出地表现在　形成的污染，大概划分各区域污染等级，为取样选点作准备。　土壤表层重金属含量升高，而磁化率一般能很好地表征这种　２．２土壤取样分析及空间插值　表聚的特点。　采用ＧＰＳ定位，利用土壤采样器（Ｈｕｍａｘ，瑞典产）选取　１．２有机物污染　土壤柱样采集点。首先在每个采样点使用Ｂａｒｔｉｎｇｔｏｎ　ＭＳ２Ｄ　１．２．１多环芳烃（ＰＡＰｓ）　测量表层土壤磁化率２０个（４　ｍ２内），以寻找磁化率相对均　刘大猛等＿７Ｊ在首钢焦化厂环境中检测出４０多种多环芳　匀的土壤，然后在４ｍ２内使用土壤采样器钻取３０—５０　ｃｍ的　烃，认为煤中多环芳烃通过焦化作业以烟尘、煤粒、焦末以及　钻孔３个，再使用ＳＭ一４００磁化率测井仪，现场对每个钻孔　外排废水形式迁移而污染大气、土壤和水环境。葛成军等［。】　进行磁化率垂直剖面测试。实验室内根据Ｂａ　１ｇｔ０ｎ　ＭＳ２Ｃ　采用化学分析法在南京钢铁工业区周边农业土壤中检出了　测量结果及样品保存完好情况，在每个采样点选取１根土壤　ＰＡＨｓ。目前国内尚未制定土壤ＰＡＨｓ的治理标准。　柱样按照１　ｃｍ间隔分样。土壤样品常规理化性状分析参照　１．２．２二恶英　《土壤农业化学分析方法》。现场快速磁测若发现某区域的　

?５５?　磁背景值很高，则该区域应以土壤样品理化分析为准。　根据土壤网格定位取样分析结果，对不同土壤层综合污　染指数用统计学的克里格方法进行空间插值，可知厂区各区　域的主要污染物在土壤中的分布范围随着土壤深度的增加　而呈现逐渐缩小的趋势，污染主要集中在表层０～１０　ｃｍ［１１］。　另外，结合粒度、金属元素分析、磁学指标测试和多元统计分　析，发现磁参数（ｘ，ＡＲＭ，ＳＩＲＭ）与重金属元素（Ｍｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、　Ｐｂ、Ｚｎ、　、ｓｒ）含量呈十分相似的垂向变化特征，且相关关系　显著（０．９８＞Ｒ＞０．８６），进一步对磁化率和ｃｕ、Ｐｂ、ｚｎ、Ｆｅ和　Ｍｎ各结合态进行相关分析表明，５种元素的有机结合态与　铁锰结合态和磁化率呈显著相关关系（０．９８＞Ｒ＞０．５６），而　交换态和残渣态重金属与磁化率基本不存在相关关系，反映　了磁性矿物和重金属在赋存状态的本质联系［１２］。　来源于钢铁尘的污染物是土壤剖面上部（Ｏ　３　ｃｍ）金属　含量增加的主要原因。０—３　ｃｍ磁性和金属含量明显增强，　主要是由于富集在细粉砂和中粉砂的多畴磁铁矿主导了样　品的磁性特征。３—１０　ｃｍ重金属含量逐渐下降，土壤的磁性　特征与上层相似，但磁性矿物含量降低，属于剖面中的迁移　过渡阶段；１０　ｃｍ以下，土壤基本未受到污染，磁性矿物和重　金属含量都低，磁性颗粒大小变化稳定，基本代表了该地区　土壤的自然背景。指标聚类和相关分析表明，土壤磁参数与　重金属元素含量显著相关【１１ｊ。　２．３土壤风险评价　采用内梅罗指数法…１，并参考《国家工业企业土壤环境　质量风险评价基准》（Ｉ｛Ｊ／ｒ　２，５－－１９９９）Ｘ￣厂区各个区块进行风　险评价，结果表明，焦化厂有机污染物含量较高，ＰＡＭｓ超标　较多［　引，部分区域属于严重污染。见表１（注：表中未考虑建　筑垃圾、生活垃圾）。　、　表１主要区域地块污染与修复方法　２．４修复对策　２．４．１修复目标　量标准以及加拿大针对７种ＰＡｉｌｓ单体的土壤ＰＡＨｓ风险标　准（ｃｃ￣ｖｍ，１９９６年）为治理标准［１３】，ＤＩＶＩＰ等６种酞酸酯单体　采用美国的治理标准８．１　ｍｇ／ｋｇ。　２．４．２主要修复方法技术经济比较　由于土壤修复的方法很多，选择适用本厂区的３种方法　进行了技术经济比较（见表２）。　以ＧＢ　１５６１８—１９９５（土壤环境质量标准》规定的第三类　土壤环境质量为基准，ｃｒ采用早地标准３００　ｍｇ／ｋｇ，Ｃｄ采用　果园标准１　ｍｇ／ｋｇ。国际上对于土壤ＰＡＨｓ并无统一的治理　标准，因此选择Ｍａｌｉｓｚｅｗｓｋａ－Ｋｏｒｄｙｒｂａｃｈ于１９９６年提出的总　表２主要修复方法技术经济比较　２．４．３主要区域地块污染与修复方法　针对钢铁企业场地土壤污染问题，结合场地再利用功能　

?５６?　和修复目标，制定各区域相应经济可行的修复方法（见表　［５］阮心玲，张甘霖，赵玉国，等．基于高密度采样的土壤重金属分布　１）。　特征及迁移速率［Ｊ］．环境科学，２Ｏ０６，２７（５）：１０２０—１０２５．　另外，对于轻度污染区，建筑垃圾、生活垃圾采取清理搬　［６］张春霞，黄宝春，刘青松．钢铁厂周围不同污染介质的磁学性质及　运的方法；土壤沙化，采用加新土或就地翻新的方法；少量　环境意义［Ｊ］．地球物理学报，２００９（１１）：２８２６—２８３９．　油、粪，采用局部换土或就地翻新的方法；重金属类，因污染　［７］刘大锰，王玮，李运勇．首钢焦化厂环境中多环芳烃分布赋存特征　情况较轻，可将治理与开发同时进行。　研究［Ｊ］．环境科学学报，２００４，２４（４）：７４６—７４９．　对于中度污染区，有机物污染，结合分期规划，修复合格　［８］葛成军，安琼，董元华．钢铁工业区周边农业土壤中多环芳烃　后方可开发。　（ＰＡＨｓ）残留及评价［Ｊ］．农村生态环境，２００５，２１（２）：６６—６９，７３．　［９］巩宏平，田洪海，周志广，等．钢铁企业排放的烟气及厂区土壤中　对于重点污染区，采取隔离、集中修复的方法。　二恶英类污染研究［Ｊ］．环境保护科学，２Ｏ０７。３３（５）：８—１０．　３结论与建议　［１０］朱嫒嫒，田靖，王伟。等．土壤中ｌ５种酞酸酯类化合物测定［Ｊ］．　研究表明，与直接对重金属浓度分析数据实施插值分析　中国环境监测，２ＯＯ９，２５（２）：７９—８３．　的常规克里格方法相比，Ｃ一均值聚类［１５］结合的统计学方法　［１１］沈明洁，胡守云，Ｂｌａｈａ　Ｕ，等．北京石景山工业区附近一个污染土　获得的空间预测结果蕴含信息更加丰富。建议在土壤重金　壤剖面的磁学研究．地球物理学报。２００６。４９（６）：１６６５—１６７３．　属污染空间预测中采用Ｃ一均值聚类结合的统计学方法或　［１２］段雪梅，沈明沽，胡守云，等．首钢工业区土壤剖面重金属含量及　反距离加权插值法［１６］。　其结合态的磁指示作用的研究［Ｊ］．地球物理学进展，２００８，２３　对于钢铁企业污染场地的土壤修复，建议采用场地调　（１）：２２５—２３２．　查、风险评估、场地修复的程序。场地修复应分类处理，分质　［１３］冯嫣，吕永龙，焦文涛．北京市某废弃焦化厂不同车间土壤中多　回填。同时，作为确定场地污染状况的有力手段，场地环境　环芳烃（ＰＡＨｓ）的分布特征及风险评价［Ｊ］．生态毒理学报，２Ｏ０９，　监测工作应贯穿污染场地修复的全过程。　４（３）：３９９—４０７．　参考文献　［１４］章莉．棕地景观规划设计中的土壤修复方法——以首钢二通机　［１］张兴庆，李小风，白娟，等．搬迁企业原址场地土壤污染环境风险　械厂改造景观规划设计为例［Ｊ］．华中建筑，２００９，２７（６）：２１１—　２１５．　评价——以重庆某搬迁企业为例［Ｊ］．四川兵工学报，２００９，３０　（１０）：１４４—１４７．　［１５］檀满枝，陈杰．郑海龙，等．模糊ｃ一均值聚类法在土壤重金属污　［２］段雪梅，胡守云，闫海涛，等．南京某钢铁公司周边耕作土壤的磁　染空间预测中的应用［Ｊ］．环境科学学报，２Ｏ０６，２６（１２）：２０８６—　２０９２．　学性质与重金属污染的相关性研究［Ｊ］．中国科学（Ｄ辑：地球科　学），２００９，３９（９）：１３０４—１３１２．　［１６］阳文锐，王如松，黄锦楼，等．反距离加权插值法在污染场地评价　［３］彭兵，汪亮，龚敏．湖北省某钢铁厂工业区及周边铅污染调查［Ｊ］．　中的应用［Ｊ］．应用生态学报。２００７，１８（９）：２０１３—２０１８．　安全与环境工程，２００７，１４（１）：２ｏ一２３．　作者简介张建红。男，１９８２年生．湖北人．硕士．工程师，从事水资　［４］倪刘建，张甘霖。杨金玲，等．钢铁工业区降尘对周边土壤的影响　源与节能环保工作。　［Ｊ］．土壤学报，２Ｏ０７，４（４）：６３７—６４２．　（收稿日期：０２１０—０６—２７）　（上接第５１页）　生长，重金属Ｃｄ主要影响玉米幼苗的株高生长。　ｐｏｌｌｕｔｅｄ　ｗａｔｅｒ　ｂｙ　ａｑｕａｔｉｃ　ｐｌａｎｔｓ：ｓｔｕｄｉｅｓ∞ｄｕｃｋｗｅｅｄ　ａｎｄ　ｗａｔｒｅ　ｖｅｌｖｅｔ　（２）重金属复合污染物对玉米幼苗根长的生态毒性大于　［Ｊ］．Ｂｉｏｌｃ￣　ｅａｌ　Ｗａｓｔｅｓ，１９８９，２８：ｌｌ５—１２６．　对株高的生态毒性，这可能与重金属对种子萌发过程无较大　［３］Ｊａｉｎ　Ｓ　Ｋ，Ｖａｓｕｄｅｖａｎ　Ｐ。Ｊｉｍ　Ｎ　Ｋ．ｅｔ　１ａ．Ｂｒ　ａｎｄ　１．ｅｍｎａ　ｍｉｎｅｒ　Ｌ．ｆｏｒ　ｒｅ．　影响有关。　ｏｍｖａｌ　ｏｆｌｅａｄａｎｄ　ｚｉｎｃｆｒｏｍ　ｐｏｌｌｕｔｄｅｗ砒ｅｒ［Ｊ］．ＷａｔｅｒＲｅｓｅａｗ．ｈ，１９９０，２４：　（３）复合污染总体上表现为协同作用，生态毒性较单一　１７７—１８３．　污染大，但两种重金属在低浓度下均会减弱对株高的生态毒　［４］Ｓ∞Ａ　Ｋ，Ｍｏｎｄａｌ　Ｎ　Ｇ．ＲｃＨ　ａｎｄ　ｕｐｔ￣ｅ　ｏｆ　（ＩＩ）ｂｙ　ｓａｌｖｉｎｉａ　性。且当ｃｄ处于高浓度时，在Ｐｂ质量浓度为５２　２０８　ｍｇ／Ｌ　ｎａｔａｎｓｆｒｏｍｗａｓｔｅ￣ａｔｒｅ［Ｊ］．Ｗａｔｒｅ，Ａｉｒ　ａｎｄ　Ｓｏｉｌ　Ｐｏｌｌｕｔｉｎｏ，１９９０，４９：１—６．　范围内复合污染会出现拮抗效应。　［５］Ｓｃｏｔｔ　Ｃ　Ｄ．Ｒｅｍｏｖｌａ　ｏｆｄｉｓｓｏｌｖｄｅｍｅｔａｌｓ　ｂｙ　ｐｌｎａｔｔｉｓｓｕｅ［Ｊ］．ＢｉｏｔｅｅｈｎｏｌｏｌＤ，　ａｎｄ　Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｌ９９２。３９：１０６４—１０６８．　参考文献　［６］王新，吴燕玉．改性措施对复合污染土壤重金属行为影响的研究　［１］Ｊａｌｎ　ＳＫ，Ｇｕｊ词ＧＳ，Ｖａｓｕｄｅｖａｎ　Ｐ，ｅｔ　ａ１．Ｕｐｔａｋｅ　ｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ　ｂｙ￣ｔｚｏｌ—　［Ｊ］．应用生态学报，１９９５，６（４）：４４０—４４４．　ｌａ　ｐｊｒｍａｔａ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｔｒａｎｓｌｅａｔｉｏｎ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ｆｉｕｉｔ　ｂｏｄｉｅｓ　ｏｆ　ｐｌ　ＩＤｌｍ　ｓａｊｏｒ—　ａｅｊ．［Ｊ］．Ｊｏｕｍａｌ　ｏｆＦｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ　Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，１９８９，６８：６４—６７．　作者简介　贾贵科，男，１９８４年生，硕士研究生在读。研究方向为环境　安全。　［２］Ｊａｉｎ　Ｓ　Ｋ，Ｖａｓｕｄｅｖａｎ　Ｐ，Ｊｉｍ　Ｎ　Ｋ．Ｒｅｍｏｖａｌ　ｏｆ　ｓｏｍｅ　ｈｅａｙｖ　ｍｅｔａｌｓ　ｆｒｏｍ　（收稿日期：２Ｏ０９—１０—０７）