污染場地土壤污染調查與風險評估研究

孫中文

（烏魯木齊京誠檢測技術有限公司，新疆 烏魯木齊 830011）

1 引言

在改革開放后，我國各個城市的發展屬于粗放式的經濟發展模式，重點是促進我國各個工業企業的經濟發展，進一步促進我國經濟的發展。在此過程中，缺乏對周邊環境和土壤的關注度，使得一些工業企業在發展中沒有重視工業中的廢渣、廢水對生態環境和土壤的影響，使生態環境和土壤造成了污染。隨著我國經濟的飛速發展，我國的經濟實力的不斷增強，我國進一步將各個城市的發展重點轉移到對環境的綠色友好發展中，加大對生態環境和土壤的重視力度。然而，在一些城市中，土壤已經遭到了非常嚴重的污染，在治理土壤時需要消耗較大的治理費用。此時，可以通過對污染場地土壤污染的調查分析進一步掌握土壤的具體污染情況，并準確地分析出土壤污染的風險等級，根據調查和評估的結果制定出相應的治理措施，為后期土壤防治奠定堅實的基礎。

簡而言之，對污染場地土壤污染進行實地調查和分析可以進一步促進各個城市的發展，從而提升城市規劃發展戰略的實現進度，還可以提高城市中生態環境的品質，為人們的日常生活提供舒適安全的生態環境。因此，對污染場地土壤污染調查和風險評估有著非常大的意義。

2 污染場地土壤多環芳烴的具體分析與研究

2.1 污染場地土壤中多環芳烴分布規律

在絕大多數污染場地的土壤中，因為一些工業廢渣、廢水以及雜質等原因，使得土壤中積存了大量的多環芳烴，而該種多環芳烴進入到土壤中，會發生一系列的分配、沉降、遷移等，影響多環芳烴在土壤中的具體分布情況。多環芳烴在土壤中呈現豎直方向的分布情況，在具體土壤表面150 mm的豎直區域中多環芳烴的含量最多，而在200 mm以下的區域中，多環芳烴的含量在逐漸減少。相關專家在對土壤中多環芳烴分布的調查中發現，土壤中多環芳烴的分布規律是按照W（5-20）>W（a.5）>W（20-40）>W（0-1a0）的規律[1]。與此同時，有些研究人員在對某地區污染場地土壤污染的調查中發現，多環芳烴的分布規律為在土壤的表層和次表層區域中多環芳烴的含量最多，而隨著土壤深度的加大，相應的多環芳烴的含量也在逐漸降低[2]。而外國專家對土壤中多環芳烴分布的調查中發現[3]，多環芳烴的分布是按照有機物的圈層的規律，其中，多環芳烴在有機物圈層四環中的含量最多，之后是5環、6環、3環，而含量最少的是2環。多環芳烴在土壤中會產生相應的吸附功能，從而參與土壤水的實際運移過程中，進而對環境造成惡劣的影響。多環芳烴的吸附是依靠自身與固體表面之間的化學力、靜電以及范德華力作用，在相對較快的吸附過程中，多環芳烴可以準確快速地移動到污染土壤的硫水表面進行吸附。而在慢的吸附過程中，多環芳烴移到污染土壤基體難到達的區域中，此部分多環芳烴不容易被土壤中的微生物分解和利用，進而存留在土壤環境中，發生相應的化學反應，對土壤造成一定的影響[4]。

2.2 土壤中多環芳烴的遷移轉化

2.2.1 多環芳烴在土壤中的具體化學反應

多環芳烴進入土壤環境中，不會在短時間內被微生物分解，而是會逐漸地積累，當積累到一定量時會發生化學反應。多環芳烴的半衰期≥2個月，最長的半衰期是四五年。多環芳烴在發生化學反應時，在土壤中某些礦物質的作用下轉化為其他成分的物質。與此同時，多環芳烴還會在光照的作用下，轉為為一些酚類或者芳香族酸類的其他物質或者是毒性較高的多環芳烴的物質。

2.2.2 多環芳烴在土壤環境中的生物降解與轉化過程

當多環芳烴進入到土壤中時，會根據土壤中的實際情況，將土壤表面的污染經過液態逐漸遷移到深層土壤中。絕大多數多環芳烴在土壤中是以吸附態或乳化態的形式存在，并且會受到土壤中各種因素的影響，從而發生遷移和轉化的過程。其中經過一系列的物理遷移、化學反應產生變化，進一步改變在土壤環境中的分布情況。在土壤環境中，有機物質會在植物細胞中進行化學轉化，從而降低植物中的毒素含量。在土壤環境中的多環芳烴會從植物的根部逐漸進入到植物的整體內部區域中，并逐漸積累，在達到一定含量后發生多環芳烴的轉化過程，通過基化作用將多環芳烴轉化為單環芳烴和經基化合物并積累在土壤中的植物體內，最終經過相應的食物鏈進入到人體內，影響著人體的健康水平[5]。此外，土壤中的多環芳烴可以借助微生物進行降解處理，微生物品種的不同以及代謝水平的不同，導致降解效果不同。在降解的過程中，微生物可以將多環芳烴視為自身代謝過程中的碳源和能源。而另一種方法微生物將多環芳烴與其他有機物質進行結合，從而保證自身的代謝水平，進一步降低土壤中多環芳烴的含量。多環芳烴屬于一種難降解的有機污染物，在進入到土壤中時，降解一小部分難降解的污染物，而絕大多數的多環芳烴積存在土壤中，隨著時間的推移，多環芳烴自身的毒性、可提取性以及有效性等逐漸降低，此過程就屬于多環芳烴的老化過程。

3 污染場地土壤污染調查與分析

3.1 污染場地土壤主要特征

3.1.1 土壤的隱蔽性和滯后性

在污染場地的土壤中，土壤受到污染很難被及時發現和察覺，具有一定的隱蔽性和滯后性，在后期通過對土壤樣品的分析、植物的檢測以及其他性質，才能進一步發現土壤受到了污染。

3.1.2 土壤的累積性

與其他污染相對比，土壤中的污染容易產生積聚，污染物難分解，進而在進入到土壤中時不容易被有機質分解或利用，此時就會在土壤中出現遷移、擴散等現象，進一步加大了土壤的污染程度，使得污染物在土壤中逐漸地積累。

3.1.3 土壤污染具有不均勻性

在土壤中，由于土壤性質在每個區域中存在一定的差異以及微生物在土壤中的具體分布也存在差異，進一步使污染物在土壤中的移動速度出現了差異，使土壤中每種污染物的分布出現了差異。

3.1.4 土壤的不可逆轉性

在污染場地中，一些工業區域所產生的重金屬、廢渣、廢水等雜質進入到土壤中，使得土壤受到了污染，而且此類物質不容易被微生物降解，在土壤中逐漸累積，導致土壤中的污染物含量逐漸增加，更關鍵的是在短時間內土壤中的污染物不可逆轉，需要經過長時間才能夠被微生物降解。

3.1.5 土壤的治理具有艱巨性

當土壤受到污染時，如果只依靠減少污染源的排放，土壤很難在短時間內恢復到原狀。與此同時，治理受到污染土壤時，需要花費較多的費用，治理的周期較長、難度較大。工業廢棄物進入到土壤中，會影響到土壤正常的理化性質，降低土壤生產潛力，影響了土壤的性能，甚至土壤污染會進入到地下水中，從而影響到水源的安全[6]。

3.2 污染場地土壤環境容量

土壤環境容量又稱土壤負載容量，用于維持土壤的正常結構與功能，并保證農產品的生物學產量與質量的前提下，土壤環境所能容納污染物的最大負荷量。簡單說，土壤環境容量是對土壤中各種污染物進行總量控制與環境管理的重要指標之一，通過對影響土壤環境的一系列污染的控制和各項行為的控制進一步保證土壤自身的凈化性能，使得土壤可以處于穩定運行的狀態中。土壤種類的不同，所對應的土壤環境容量也存在一定的差異。而在相同土壤條件下，對各種污染物的容量也存在較大的差異。土壤環境容量取決于污染物的性質，土壤凈化能力的大小，污染物的總量以及土壤的背景值。因而隨著污染場地中污染物總量的不斷增加以及污染物自身性質會影響土壤環境容量的數值，降低土壤的性質[7]。

在污染場地土壤中，各種重金屬污染物的殘留會影響土壤的酸堿度、有機質的含量、質地以及生產能力。此外，隨著污染物在土壤中的積累，降低了土壤的理化性質，進一步影響了土壤環境容量。例如，對于鎘元素來說，在酸性土壤中活性更大，在土壤環境容量中的關系是草甸褐土最多，而在紅壤性水稻土中的環境容量是最少的，草甸棕壤中鎘元素的環境容量適中。簡而言之，在當前污染場地土壤中，隨著各種污染物進入到土壤環境中，降低了土壤環境容量，進而影響了土壤中各種物質的轉化過程和作物的正常生長。

4 污染場地土壤污染調查與風險評估

4.1 污染場地土壤污染的來源

4.1.1 大氣沉降造成的土壤污染

地球的大氣環境隨著時間的發展已經形成一個穩定性極強的大氣環境體系，其中各種物質包括了硫、氮以及其他重金屬物質的含量維持在穩定數值中。但是隨著我國工業化水平的不斷提升，一些化石燃料的大量燃燒，排放出大量的酸性氣體和其他重金屬，進一步破壞了大氣環境體系的穩定性以及各種物質含量的平衡。在對當前污染氣體排放的調查中可以發現，所排放的汞、鋅、鉛等重金屬的含量已經遠遠超過了自然界所排放重金屬含量的數倍。更關鍵的是，人們日常活動所排放出的二氧化硫，氮氧化氣體的含量已經超過了自然界所排放氣體的6倍和1.5倍。而這些污染氣體的排放量遠遠破壞了大氣環境體系的平衡，進而使得大氣中的一些有毒物質沉降到土壤環境中，造成土壤污染。

4.1.2 工業廢水和生活污水排放造成的土壤污染

近幾年，我國的污水排放總量持續增長，2014年中國城市污水年排放量445.34億平方米，2018年增至521.12億平方米。而在2020年全國廢水排放過程中，化學需氧量、氨氮、總氮、總磷、石油類、揮發酚等量值分別為2 564.76萬噸、98.40萬噸、322.34萬噸、33.67噸、3 734.0噸、59.8噸。而在廢水中包含了多種有毒有害物質，包括了汞、六價鉻、鉛、砷、揮發酚、氰化物等。其中在一些開礦區域所排放的工業廢水中包含了大量的重金屬化合物等，而這些污水的排放都會對土壤造成一定程度的影響，使一些有毒有害物質進入到土壤中，破壞了土壤中各種物質的平衡[8]。

4.1.3 工業固廢和城市垃圾造成的土壤污染

當前工業所產生的固體廢棄物主要是由一些開采行業、冶金、化工產業加工所產生的固體廢棄物，在這些廢棄物中包括了煤矸石、鉻渣、粉煤灰、堿渣等，當前我國固體廢棄物的數量在降低，但是工業中所產生的固體廢棄物較多，因而會占據更多的土地面積，進一步造成土壤的污染，另一方面，郊區化過程中，一些企業存在非法拆解、加工廢舊物資、焚燒、酸洗、土冶煉等活動，進一步導致郊區的土壤不能耕種，土壤受到嚴重的污染。而工業廢棄物所造成的土壤污染是非常嚴重的。2011年，云南省曲靖市一家化工公司違規堆放鉻渣20多年，直到附近養羊戶牲畜無故死亡才被發覺。2013年，遼寧省錦州市某鐵合金企業，違規堆放鉻渣，導致近20平方公里范圍內的水質遭受六價鉻污染，7個自然村1 800眼水井的水不能飲用。除了非法傾倒、焚燒工業固體廢物會引起土壤環境污染，在正常的工業固體廢物處置過程中，也容易產生二次污染。而當前隨著城市經濟的快速發展，與以往的城市垃圾不同，當前城市中所造成的垃圾也存在較多的重金屬和其他有毒有害物質，進而導致土壤受到了污染。

4.1.4 農藥化肥施用造成的土壤污染

在當前農作物的種植過程中，農民為了提高作物產量，會使用一些化學農藥消滅雜草和害蟲。2020年，我國農藥使用總量為26萬噸左右，其中有些農戶在選擇農藥時，并沒有根據農作物的實際情況選擇相對應的農藥，在使用農藥時為了方便沒有按照相應的標準要求進行，降低農作物產量的同時，還會將部分農藥殘留在土壤中，而隨著時間的堆積，土壤中農藥含量也會逐漸積累，從而造成土壤污染。

4.2 污染場地土壤的污染分級

為了進一步對污染場地土壤污染的風險評估，需要建立起相應的土壤污染等級劃分，對土壤的實際污染情況采取相應的治理措施[6]。污染場地土壤的污染等級可以劃分為五個等級：第一是初級的污染，也就是某個地區中土壤污染的表層中一些重金屬元素的含量超過了未被污染狀態下土壤中各個元素的含量，進而使得地球化學元素的區域性分布。此時就需要對造成土壤污染情況的原因進行深入地分析，并立即采取相應的治理措施，恢復土壤的狀況。第二等級是二次污染，由于工業在日常生產中所排放的廢渣、固體廢棄物以及其他物質和農業生產中所排放的一些農藥等對該地區的土壤造成了污染，使得一些重金屬的含量超過標準狀態下土壤表層中重金屬的含量，進而使得一些土壤中各種元素的分布出現了差異。因此就需要對土壤中各種元素的變化趨勢進行詳細地分析，并根據該地區中的生態效應進行土壤的評估。第三等級是第三級污染，在該等級中，因為工業化生產所排放的大量廢棄物以及采礦企業排放的大量礦渣，進而使得該地區土壤中各種元素的含量遠超過了標準含量，而在各個礦化分布區域中相應土壤元素的含量出現了顯著增加，更關鍵的是，地球化學元素的分布出現了異常狀態。當土壤污染達到第三等級時，相關的工作人員一定要及時檢測土壤中元素含量的實際情況，并檢測土壤的生態狀況。第四等級是污染，各個工業企業在日常生產經營活動中排放出許多廢棄物、污染水源，采礦企業所排放的大量礦渣和重金屬等，使得一些地區土壤表層中的重金屬元素含量出現了飛速提升，地球化學元素的分布出現了非常明顯的異常情況。當土壤污染達到該等級時，一定要對土壤元素含量的變化進行實時檢測，從而準確地分析出該地區中土壤污染的具體情況，以及是否會影響到人們的日常生活和安全。而最后是第五級污染，土壤污染是最嚴重的，土壤中各種元素的含量遠遠超過了正常情況下的含量數值，而地球化學元素的分布主要是集中在異常區域的中部地區中。如果該地區土壤適用于農業種植時，需要立即對土壤進行治理和修復，進一步恢復土壤的狀況。而如果是用于人們的日常生活居住，需要立即進行風險評估和實時檢測，有必要時需要搬離該地區。總而言之，對污染場地土壤污染的調查分析，相關的技術人員一定要根據該地區場地土壤的實際情況確定出污染等級，從而采取相應的治理措施，最大化地減少土壤污染的擴散和延伸。

5 結論

近年來，隨著我國經濟的飛速發展，城市化進程的快速推進，城市的發展規模在快速提升，進一步增加了城市中工業企業的數量。而隨著工業企業的增加[9]，所排放出的固體廢棄物、廢渣、工業廢水以及其他污染物的數量在不斷地增加，進而會對周邊的土壤造成一定程度的影響。此外，在日常生活中，城市中的生活垃圾和農業垃圾也會對土壤造成污染。而這些垃圾經過長時間的堆積，一些重金屬污染物以及難降解污染物會逐漸進入到土壤中，一小部分被土壤中的微生物分解并利用，但是大多數的污染物積累在土壤中，隨著重金屬污染物含量的增加，嚴重影響著土壤的各項性質。此時就需要對污染場地土壤污染進行風險評估和污染源進行詳細分析與研究，從而根據研究和評估結果采取科學合理化的治理措施，最大化地減少污染土壤中重金屬污染物的含量，減少對土壤的污染程度，提高土壤中的各項性質，使土壤中各種元素的含量維持在正常狀態下的含量范圍內，避免造成對水源的后續污染，保證人們日常生活的安全。