廢氣重金屬排放對土壤累積影響評價方法探討

朱鐵才+葛仙梅

摘要：近年來，隨著工業化進程的加快，工業廢氣對環境尤其是廢氣中的重金屬排放對土壤累積影響逐漸加重。做好工業項目建設之處的環境影響評價，尤其是做好廢氣重金屬排放對土壤累積影響的評價，為提前做好預測措施提供依據。本文在分析了土壤重金屬累積影響評價不同方法，及其優缺點的基礎上，提出了依據微積分原理的新的重金屬排放對土壤累積影響評價方法。

關鍵詞：廢氣重金屬排放；土壤累積影響評價；微積分

中圖分類號：X820.3 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2017）03-0044-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.019

Abstract： In recent years， with the acceleration of the industrialization process， the effect of industrial waste gas on the accumulation of heavy metals in the environment， especially the exhaust gas， has gradually increased. Do the environmental impact assessment of the construction of industrial projects， in particular， do the assessment of the impact of heavy metal emissions on the accumulation of soil， in order to provide a basis for forecasting measures in advance. Based on the analysis of different methods and their advantages and disadvantages of soil heavy metal accumulation impact evaluation， this paper presents a new method for evaluating the effect of heavy metal emission on soil accumulation based on calculus principle.

Key words： Exhaust gas heavy metal emission； soil cumulative impact assessment； calculus

近年來，工業廢氣重金屬污染事件是最受關注的公共事件之一，已經對人類健康、生態環境安全構成嚴重威脅。土壤重金屬污染來源主要是農業灌溉、汽車尾氣和工業“三廢”，廢氣重金屬排放進入到土壤后具有蓄積性和難降解等特點。土壤中的重金屬累積未必會立即表現出危害性，只有當廢氣重金屬排放到土壤環境中含量蓄積超過土壤的承受限度或含量超過土壤環境質量標準時，重金屬含量便會危及農作物和人類健康的安全。因此，土壤重金屬累積作用及其風險被稱為“化學定時炸彈”，當廢氣重金屬排放到土壤中累積到一定程度便會爆發。因此，做好廢氣重金屬排放對土壤累積的影響評價，早發現、早診斷工業生產對土壤重金屬的累積影響，才能早預防、早治理，避免土壤重金屬的持續累積造成農作物的減產和人類健康風險。工業廢氣排放是大氣重金屬污染的主要來源，在工業項目進行環境影響評價時，做好重金屬廢氣污染對土壤累積影響預測和評價意義重大，通過評價分析，為源頭做好工業污染源控制提供依據。

1 土壤重金屬污染評價方法

1.1 指數法

指數法是將實際所測得的污染物濃度帶入到數學公式中，得到污染指數，再與相應的評價標準進行比較，從而確定污染等級的方法。（1）內梅羅指數法評價土壤重金屬累積影響能夠有效避免因平均作用而削弱污染金屬的權值，但也存在人為夸大或縮小某些因子的影響的可能。[1]（2）富集因子法則是通過分析表生環境污染物來源和污染程度的有效手段。（3）與其他評價重金屬污染相比，地累積指數將人為污染因素、環境地球化學背景值等可能引起背景值變動等因素納入評價范圍，具有一定的優勢，但在K值的選擇上要贏根據實際情況做好選擇。

1.2 模型指數法

與指數法相比該法在土壤質量影響因素灰色性和模糊邊界處理上具有優勢。其中，常見的有模糊數學模型、灰色聚類模型和層次分析等方法。（1）模糊數學模型。通過隸屬度來描述土壤重金屬污染狀況的漸變性、模糊性，對各評價等級隸屬度用評價因子權重修正，得到樣品對評價等級的隸屬度，根據最大隸屬度原則確定樣品污染等級，有效解決模糊邊界問題，但確定評價因子權重至關重要，評價過程繁瑣，難掌握。（2）灰色聚類模型。灰色聚類是建立在模糊數學基礎上，構造白化系數，引入修正因子，確定權重因子，計算聚類系數，對土壤環境中存在的灰色性進行評價。灰色聚類能夠較好地解決相鄰級別的邊界問題，但需要建立較多的白化函數，過程繁瑣。（3）層次分析法。通過構建層次結構，建立判斷矩陣，單因子排序，賦予權重后重新排序得到評價結果。層次分析法適用于大規模、多因素、多指標的環境質量評價，但其不足是實際監測數值的大小未能真正參與到評價模式。

1.3 存在的問題

從土壤重金屬累積評價的應用方法來看，主要涉及到三類標準：國家土壤環境質量標準值、區域或研究區土壤背景值以及對照值等。其中，土壤背景值在成壤過程中，受到人類活動影響較少，也是評價土壤是否受到外界活動影響的重要指標之一。[2]但其評價結果所反映的是土壤受人為活動影響重金屬含量的累積程度，其單子因指數不涉及土壤的污染程度，僅表明土壤的實測值偏離了背景值的程度，成土地質環境背景的差異性，人為活動影響程度的不同，以及不同地區土壤重金屬背景含量的平均值差異也很大都會影響到背景值的評價準確性。土壤環境質量標準是依據土壤功能、保護目標和土壤主要性質制定的，并規定土壤重金屬元素含量的最高限制，以此作為評價土壤重金屬是否超標的指標，但超標的原因既有自然因素導致，也有人為活動，甚至是兼而有之，因此，評價結果并不關注、也不能區分超標元素是自然還是人為活動引起的結果。綜上，根據不同的研究目的采用不同的標準，選擇合適的評價方法。

2 廢氣重金屬排放對土壤累積影響評價方法

工業廢氣是大氣中重金屬污染的主要來源，在開展工業項目環境影響評價時，要認真做好重金屬廢氣污染源對土壤的累積影響預測是關鍵，通過準確、定量分析廢氣中的重金屬對土壤累積貢獻量的評價，為源頭上防控工業污染提供第一手資料。目前，廢氣重金屬排放對土壤累積影響多是籠統地考慮整個區域的沉積量，而考慮污染源距離對土壤重金屬累積影響的較少。

2.1 廢氣排放對土壤重金屬累積影響思路的提出

廢氣對周圍環境的影響預測時，首先要計算出廢氣污染源對土壤重金屬的輸入量（一般以年為單位），年輸入量的計算核心是確定廢氣污染源排放的重金屬污染物在其影響的區域內分攤權重。因此，設計出計算土壤重金屬輸入分攤權重方法。為此，總的思路是：根據待評價區域的氣象、地形地貌以及廢氣污染源的影響程度，劃定一定污染源影響的區域，并在該區域內確定劃分污染物影響濃度等值線。再結合微積分原理，當相鄰的兩條等值線之間的差值趨于0時，表明這兩條等值線之間的區域中各點污染物濃度趨向于等值，再以污染物濃度和相鄰等值線之間的面積的乘積確定重金屬污染物沉積權重，并根據廢氣污染物排放量計算區域內重金屬的年輸入量。

W= K （B+R）

式中：W—為某重金屬在土壤中的累積量，mg/kg；

B—區域土壤中某重金屬含量背景值，mg/kg；

R—土壤中某重金屬的年輸入量，mg/kg

K—土壤中某重金屬殘留率，%

假設土壤中的某重金屬殘留率保持不變（取95%），那么n年后土壤中的某重金屬累積量為：

Wn=BKn+EK（1-Kn）/1-K

2.2 廢氣排放對土壤重金屬累積影響的適用條件

廢氣污染源的排放量保持不變，且影響在一個固定的區域內，在該固定區域內隨著距污染源護理的遞減，污染物濃度也是呈現出連續和遞減的。受廢氣污染源影響的某區域內的重金屬污染物理論上全部沉降在這個區域內的土壤之中，且不考慮其輸出影響等。

3 結語及展望

總得來看，在環境影響評價中，廢氣污染源對土壤重金屬的累積影響預測方法還有待進一步完善，尤其是土壤重金屬沉積年輸入量計算還不夠成熟，污染源距離的遠近會影響沉積權重的不同這一因素考慮較少，評價的準確性有待提升。而采取微積分理論，計算出不同區域土壤重金屬的沉積權重，得出該區域內土壤重金屬的陳計量，相對來說比較準確的預算出廢氣污染源對不同區域土壤重金屬的累積影響。影響廢氣污染源對土壤重金屬的累積影響因素較多，有環境因素、氣象條件、生產工況等，實際累積量與預測累積量存在差異在所難免，在實際研究和應用中逐步予以完善。

參考文獻

[1]徐友寧，張江華，柯海玲等.礦業活動區農田土壤重金屬累積風險的評判方法——以小秦嶺金礦區為例[J].地質通報，2014，33（8）：1097-1105.

[2]姚淑梅，金海量，王獻平.工業廢氣污染源對土壤重金屬累積影響計算方法的探討[J].大眾科技，2008，（4）：104.

收稿日期：2017-05-10

作者簡介：朱鐵才（1985-），碩士，工程師，研究方向為環境影響評價。