陜西某氧化鋅冶煉企業(yè)擬退役地塊污染特征調(diào)查研究

武俊杰，薛 梅，門 蒙

(1.昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院，昆明 610053；2.陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究所有限公司，西安 710054；3.漢中市華信工程監(jiān)測(cè)有限公司，陜西 漢中 723000)

鋅是國(guó)家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)原材料。金屬鋅具有良好的壓延性、耐磨性、抗腐蝕性、鑄造性以及常溫機(jī)械性，且能與多種金屬制成性能優(yōu)良的合金[1]。鋅在人類工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程中具有不可磨滅的地位，鋅主要以鍍鋅、鋅基合金、氧化鋅的形式廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、家用電器、船舶、輕工等行業(yè)。目前，在全球有色金屬消費(fèi)中鋅的消費(fèi)量?jī)H次于銅和鋁[2-3]。我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)正處于轉(zhuǎn)型升級(jí)的攻堅(jiān)期，對(duì)鋅的需求量仍與日俱增[4-5]。本文以陜西陜南地區(qū)某氧化鋅冶煉企業(yè)擬退役地塊為研究對(duì)象，地塊規(guī)劃用途為工業(yè)用地，在搜集匯總資料的基礎(chǔ)上，對(duì)擬退役地塊土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查、土壤布點(diǎn)采樣及監(jiān)測(cè)分析，通過研究各種污染物的回轉(zhuǎn)窯煙塵濃度分布規(guī)律，分析廠區(qū)土壤環(huán)境中的鉛、銅、鎳、砷等重金屬污染物的含量，最終確定地塊為非污染地塊，滿足地塊后期的規(guī)劃要求。

1 研究方法

1.1 地塊概況

陜西某氧化鋅冶煉擬退役地塊在1975年之前為荒地；1975—2003年被礦山企業(yè)征用；2003—2007年從事粗鉛冶煉，主要工藝為外購(gòu)鉛精礦，添加焦炭、石灰石進(jìn)行燒結(jié)，將燒結(jié)塊加焦炭進(jìn)入鼓風(fēng)爐進(jìn)行熔煉；2007年關(guān)停并拆除相關(guān)設(shè)備；2008—2013年企業(yè)改建工藝，利用原鉛冶煉廢渣作為主要原料，通過回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)氧化鋅；2013年之后全面關(guān)停并拆除相關(guān)設(shè)備。

原廠區(qū)主要分為配料車間、原料場(chǎng)、回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)區(qū)、水渣暫存區(qū)、成品庫(kù)以及沉淀池等。

1.2 地塊污染識(shí)別

擬退役地塊在歷史生產(chǎn)過程中，涉及使用、儲(chǔ)存的有毒有害物質(zhì)主要有鉛精礦、水淬渣(原粗鉛冶煉渣)、焦炭以及石灰石。因其均為固體物質(zhì)，所以企業(yè)未布置儲(chǔ)罐、槽儲(chǔ)罐以及地下管線。通過現(xiàn)場(chǎng)踏勘和人員訪談可知，企業(yè)原料堆場(chǎng)、固廢臨時(shí)儲(chǔ)存區(qū)域均具備“三防”，對(duì)其周圍土壤污染風(fēng)險(xiǎn)較??；因企業(yè)原粗鉛冶煉和氧化鋅生產(chǎn)工藝均為干法生產(chǎn)，生產(chǎn)用水主要為循環(huán)冷卻水。因此對(duì)地下水污染風(fēng)險(xiǎn)較小。

原企業(yè)采用高溫焙燒工藝產(chǎn)生的煙氣中含有氧化鋅、鉛及其化合物，煙氣會(huì)因降雨或重力沉降作用進(jìn)入周圍土壤。因此，煙氣對(duì)該區(qū)域存在土壤重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)合回轉(zhuǎn)窯周圍煙塵濃度分布圖分析可知，D類穩(wěn)定度有風(fēng)時(shí)，回轉(zhuǎn)窯周圍煙塵濃度大于0.193 5 mg/m3，影響范圍為廢棄爬坡煙道口以北4 km2區(qū)域；D類穩(wěn)定度靜風(fēng)時(shí)，回轉(zhuǎn)窯周圍煙塵濃度大于0.225 mg/m3，影響范圍為廢棄爬坡煙道口南北向呈菱形狀0.09 km2區(qū)域?；剞D(zhuǎn)窯周圍煙塵濃度分布見圖1及圖2。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，結(jié)合原輔材料及生產(chǎn)工藝分析，擬退役地塊主要污染因子為原料中的鋅和鉛，以及生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵械难趸\、鉛及其化合物。因此，可判斷出，該區(qū)域土壤中可能的污染因子主要為重金屬鉛和鋅。

1.3 土壤和地下水采樣的布設(shè)方案

本次地塊調(diào)查土壤監(jiān)測(cè)依據(jù)《建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則》(HJ 25.1—2019)、《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控和修復(fù)監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》(HJ 25.2—2019)及《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 166—2004)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范執(zhí)行。

1.3.1 土壤采樣數(shù)量的布設(shè)

經(jīng)調(diào)查，地塊各潛在污染區(qū)域分區(qū)明顯，與企業(yè)工程內(nèi)容分區(qū)基本一致，結(jié)合地塊的歷史用地性質(zhì)及區(qū)域劃分，本次采用分區(qū)布點(diǎn)方法。以氧化鋅車間為中心，綜合考慮在有風(fēng)和靜風(fēng)情形下，在擬退役地塊內(nèi)共布設(shè)5個(gè)土壤污染監(jiān)測(cè)點(diǎn)；1個(gè)對(duì)照監(jiān)測(cè)點(diǎn)引用2018年12月8日“該公司污染投訴調(diào)查監(jiān)測(cè)報(bào)告”中的點(diǎn)位。

1.3.2 土壤采樣點(diǎn)位的布設(shè)

點(diǎn)位具體布設(shè)在氧化鋅車間疑似地塊中心點(diǎn)(緊鄰氧化鋅車間南側(cè)，且在煙塵濃度最大區(qū)域邊界內(nèi))及沿坡面向下東側(cè)及西側(cè)各設(shè)置1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)(煙塵濃度最大區(qū)域內(nèi))，企業(yè)焙燒工藝爬坡廢棄煙道口設(shè)置1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)(屬于生產(chǎn)單元，主要污染源)，氧化鋅車間雨水地表徑流匯水處，即氧化鋅車間沿坡面向下35 m處設(shè)置1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。氧化鋅車間平面布置圖見圖3。

1.3.3 土壤采樣深度的布設(shè)

現(xiàn)場(chǎng)踏勘發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域?qū)儆诘湫蜕降赝寥?，B層(沉積層)發(fā)育不完全，超過90 cm的土壤中含有大量石礫，本次土壤樣品采集主要采集A層(淋溶層)及C層(母質(zhì)層)，A層厚度為0～25 cm，C層厚度為25～70 cm。根據(jù)導(dǎo)則要求：不同性質(zhì)土層至少采集一個(gè)土壤樣品。因此，確定采樣深度分別設(shè)置在20 cm及50 cm。

由于該區(qū)域表層覆蓋有10～15 cm不同厚度的礦山開采廢石，土樣采集應(yīng)剔除開采廢石干擾，再確定其采樣深度，土壤樣品采集情況見表1。

表1 土壤樣品采集情況Table 1 Collection of soil samples

1.3.4 地下水樣品采集

擬退役地塊在歷史上生產(chǎn)工藝為干法生產(chǎn)，堆存地塊均具備“三防”，污染方式主要為回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)生的煙塵擴(kuò)散污染，因此判斷擬退役地塊對(duì)地下水污染風(fēng)險(xiǎn)較小，故不采集地下水樣品。

1.4 土壤監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的確定

在污染識(shí)別結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 36600—2018)(以下簡(jiǎn)稱“GB 36600—2018”)的相關(guān)要求，針對(duì)土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選污染物45項(xiàng)基本項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測(cè)，另外，鋅作為特征污染因子納入監(jiān)測(cè)。

結(jié)合地塊規(guī)劃用途為工業(yè)用地的性質(zhì)，本次調(diào)查選用GB 36600—2018中的第二類用地篩選值。

1.5 土壤樣品的采集

土壤樣品的采集方法和程序嚴(yán)格按照《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 166—2004)、《地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 164—2004)及《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控和修復(fù)監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》(HJ 25.2—2019)中的相關(guān)要求執(zhí)行。土孔鉆探及土壤樣品采集工作程序影像記錄見圖4、圖5。

1.6 土壤和樣品制備和分析

土壤環(huán)境質(zhì)量分析監(jiān)測(cè)采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的監(jiān)測(cè)分析方法，土壤樣品制備和前處理嚴(yán)格按照《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 166—2004)及各參數(shù)分析方法中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室分析方法采用評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的分析方法及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法。土壤及樣品分析工作記錄照片見圖6。

2 結(jié)果與分析

監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，土樣揮發(fā)性有機(jī)物和半揮發(fā)性有機(jī)物均小于檢出限，因此不再討論土壤有機(jī)物污染的可能性。

2.1 土壤重金屬監(jiān)測(cè)結(jié)果分析與評(píng)價(jià)

為弄清地塊土壤樣品中重金屬污染物是否超標(biāo)，本次采用單項(xiàng)污染指數(shù)法對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)[6]，評(píng)價(jià)方法如下：

單項(xiàng)污染指數(shù)法

(1)

式中：Pi—土壤中污染物i的單項(xiàng)污染指數(shù)；Ci—土壤中污染物i的含量，單位與Si保持一致；Si—土壤污染物i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

本次調(diào)查評(píng)價(jià)選取各污染物監(jiān)測(cè)結(jié)果中的最大值進(jìn)行單項(xiàng)污染指數(shù)判定，分析與評(píng)價(jià)結(jié)果見表2。

表2 土壤重金屬監(jiān)測(cè)結(jié)果分析與評(píng)價(jià)Table 2 Analysis and evaluation of soil heavy metal monitoring results

從表2土壤監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，土壤監(jiān)測(cè)因子中重金屬滿足GB 36600—2018中的第二類用地篩選值的要求。

調(diào)查地塊7項(xiàng)重金屬中鎘、汞、鉛、銅、鎳、砷6項(xiàng)的檢出率均為100%，六價(jià)鉻的檢出率均為0%。該地塊所有土壤樣品中的重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)中銅、鉛、鎘、硒、砷、鋅、鉻均未超過1。

2.2 土壤內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果

本次調(diào)查同時(shí)采用內(nèi)梅羅污染指數(shù)對(duì)地塊污染狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，內(nèi)梅羅污染指數(shù)不僅考慮到各種影響參數(shù)的平均污染狀況，而且特別強(qiáng)調(diào)了污染最嚴(yán)重的因子，同時(shí)在加權(quán)過程中避免了權(quán)系數(shù)中主管因素的影響，克服了平均值法各種污染物分擔(dān)的缺陷[7]。

內(nèi)梅羅污染指數(shù)法(土壤污染綜合指數(shù)法)

(2)

式中：PN—第j個(gè)采樣點(diǎn)的土壤污染綜合指數(shù)；Pij均—第j個(gè)采樣點(diǎn)中所有評(píng)價(jià)污染物中單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值；Pij最大—第j個(gè)采樣點(diǎn)中所有評(píng)價(jià)污染物中單項(xiàng)污染指數(shù)的最大值。

內(nèi)梅羅污染指數(shù)反映了各污染物對(duì)土壤的作用，同時(shí)突出了高濃度污染物對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量的影響，按照內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)，可劃定土壤污染等級(jí)，見表3。

表3 土壤污染綜合指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Classification standards of comprehensive indicators of soil pollution

依據(jù)本次調(diào)查地塊土壤質(zhì)量監(jiān)測(cè)結(jié)果，對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位土壤樣品中的所有檢出污染物進(jìn)行內(nèi)梅羅污染指數(shù)綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果見表4。

表4 土壤內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果Table 4 Soil nemero pollution index evaluation results

從表4土壤內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果可知，土壤污染等級(jí)均為清潔。

3 結(jié)論與建議

1)擬退役地塊所監(jiān)測(cè)的土壤污染物項(xiàng)目中，揮發(fā)性有機(jī)物、半揮發(fā)性有機(jī)物均未檢出；7項(xiàng)重金屬監(jiān)測(cè)結(jié)果中，六價(jià)鉻均未檢出；其余6項(xiàng)均有檢出，重金屬檢出項(xiàng)目的濃度結(jié)果均未超過GB 36600—2018中的第二類用地篩選值。

2)擬退役地塊在規(guī)劃用途(工業(yè)用地)前提下，經(jīng)土壤環(huán)境調(diào)查后確定為非污染地塊。

3)本次地塊調(diào)查結(jié)束后，土地使用權(quán)人應(yīng)當(dāng)按照國(guó)家相關(guān)要求，將調(diào)查報(bào)告主要內(nèi)容通過其網(wǎng)站等便于公眾知曉的方式向社會(huì)公開。