府谷縣鎂渣堆場對(duì)土壤pH的影響調(diào)查研究

＊禹洪麗 劉陽 杜亞潔 余婭婷 任宇澤

（中檢西北生態(tài)技術(shù)（陜西）有限公司 陜西 710068）

我國鎂冶煉生產(chǎn)企業(yè)主要分布于陜西省和山西省。2018年，陜西省原鎂產(chǎn)能和產(chǎn)量分別達(dá)到全國產(chǎn)能和產(chǎn)量的47%和61%[1]。而陜西省的鎂冶煉企業(yè)主要集中在榆林市的府谷縣和神木市，2017年榆林市金屬鎂企業(yè)共48家，其中36家位于府谷縣，占比75%[2]。

我國金屬鎂生產(chǎn)采用的是皮江法，該法具有“大量消耗、大量廢棄”的特點(diǎn)。2021年，榆林市生產(chǎn)一噸原鎂的標(biāo)煤消耗仍為4.2噸左右[3]。2014年我國原鎂總產(chǎn)量為87.38萬噸，產(chǎn)生600多萬噸金屬鎂還原渣[4]；2019年，榆林市金屬鎂產(chǎn)量50.23萬噸，金屬鎂還原渣產(chǎn)生量為309.15萬噸[5]，鎂渣產(chǎn)污系數(shù)為6噸/噸-鎂。然而，2019年榆林市金屬鎂渣綜合利用量僅為14.15萬噸，利用率4.5%，不能綜合利用的鎂渣主要處置方式為堆存填埋。

府谷縣金屬鎂工業(yè)生產(chǎn)至2023年已經(jīng)有20年的歷史，大部分企業(yè)將鎂渣傾倒于荒溝進(jìn)行填埋，且早期建設(shè)的鎂渣堆場基本上無防滲措施。鎂渣具有很強(qiáng)的吸濕性，容易讓土壤板結(jié)、鹽堿化，造成土壤污染，為摸清鎂渣長時(shí)間堆存對(duì)土壤pH的影響，本次對(duì)府谷縣11個(gè)金屬鎂企業(yè)的鎂渣堆場進(jìn)行了土壤pH調(diào)查測試研究。

1.調(diào)查企業(yè)及其渣場概況

（1）企業(yè)及渣場概況。本次調(diào)查的11個(gè)金屬鎂企業(yè)建設(shè)時(shí)間在2003年—2012年，生產(chǎn)規(guī)模為金屬鎂（2～4）萬噸/年，部分企業(yè)建設(shè)有2個(gè)渣場，本次調(diào)查研究渣場共計(jì)16個(gè)，見表1。

表1 調(diào)查企業(yè)基本信息表

（2）鎂渣成分及浸出毒性特征。鎂渣的主要成分為CaO、SiO2、MgO、Al2O3、Fe2O3，其中SiO2和CaO約占總組成的80%[6-7]。韓志輝等人[8]對(duì)鎂渣進(jìn)行了浸出毒性鑒別分析，發(fā)現(xiàn)鎂渣浸出液pH為11.56～12.48，重金屬和無機(jī)物含量水平不超過《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》（GB 5085.3-2007）表1中的標(biāo)準(zhǔn)限值，表明鎂渣不屬于危險(xiǎn)廢物。

本次調(diào)查研究中，對(duì)3個(gè)企業(yè)的鎂渣進(jìn)行了浸出毒性測試，結(jié)果顯示浸出液pH為12.37～12.48，重金屬和無機(jī)物含量也不超過上述標(biāo)準(zhǔn)限值。因浸出液pH值在6～9范圍之外，且氟化物濃度超過了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）最高允許排放濃度，判定鎂渣屬于第II類一般工業(yè)固體廢物。

2.調(diào)查研究方案及路線

（1）土壤采樣點(diǎn)位布設(shè)方案。參考《重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)用地調(diào)查疑似污染地塊布點(diǎn)技術(shù)規(guī)定（試行）》和《一般工業(yè)固體廢物貯存和填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18599-2020）的規(guī)定，按照以下原則布設(shè)土壤采樣點(diǎn)位：

①土壤對(duì)照采樣點(diǎn)：在渣場主導(dǎo)風(fēng)向上風(fēng)向、未受人為擾動(dòng)區(qū)域，地勢高于渣場處布設(shè)1個(gè)對(duì)照采樣點(diǎn)；

②土壤污染監(jiān)測點(diǎn)：在渣場地下水流向的下游方向、垂直于地下水流向兩側(cè)方向布設(shè)采樣點(diǎn)；渣場建設(shè)有滲濾液收集池的，在滲濾液收集池附近布設(shè)1個(gè)采樣點(diǎn)；渣場未鋪設(shè)防滲層的，在渣場內(nèi)部布設(shè)1～2個(gè)采樣點(diǎn)；在渣場周邊運(yùn)輸?shù)缆穬蓚?cè)、主導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)向可能受影響區(qū)域布設(shè)1～2個(gè)采樣點(diǎn)。

（2）采樣深度。對(duì)照采樣點(diǎn)、運(yùn)輸?shù)缆穬蓚?cè)采樣點(diǎn)和主導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)向可能受影響區(qū)域采樣點(diǎn)采集表層（0.0～0.5m）土壤樣品。其他采樣點(diǎn)采集柱狀樣，鉆探深度至渣場底部以下8～15m，結(jié)合光離子化檢測儀（PID）和X射線熒光光譜儀（XRF）的現(xiàn)場快速檢測結(jié)果，每個(gè)采樣點(diǎn)采集3～4個(gè)不同深度的土壤樣品。

（3）樣品采集及分析測試。采用GJ240-1S型鉆機(jī)，按照《重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)用地調(diào)查樣品采集保存和流轉(zhuǎn)技術(shù)規(guī)定（試行）》和《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 166-2004）的要求進(jìn)行土孔鉆探。實(shí)際鉆探過程中，有4個(gè)采樣點(diǎn)地層均為基巖未采集到土壤樣品。各企業(yè)渣場土壤采樣點(diǎn)位布設(shè)及樣品采集情況統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 各企業(yè)渣場土壤樣品采集情況統(tǒng)計(jì)表

土壤pH值測試方法采用《土壤pH值的測定 電位法》（HJ 962-2018）。

3.調(diào)查結(jié)果

(1)pH監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計(jì)

土壤pH監(jiān)測結(jié)果見表3。結(jié)果顯示13個(gè)對(duì)照點(diǎn)土壤pH值為7.98～9.09，101個(gè)污染監(jiān)測點(diǎn)土壤pH值為8.21～10.54，污染監(jiān)測點(diǎn)土壤的pH值整體高于對(duì)照點(diǎn)土壤pH值。

表3 土壤pH值監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

(2)土壤酸化、堿化分級(jí)統(tǒng)計(jì)

采用《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 土壤環(huán)境（試行）》（HJ 964-2018）中的土壤酸化、堿化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)土壤pH監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分級(jí)統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表4和圖1。

圖1 土壤酸化、堿化分級(jí)統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖

表4 土壤酸化、堿化分級(jí)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表

對(duì)照點(diǎn)土壤樣品中，15.4%無酸化或堿化現(xiàn)象，76.9%為輕度堿化，7.7%為中度堿化，無重度堿化現(xiàn)象。污染監(jiān)測點(diǎn)土壤樣品中，8.9%無酸化或堿化現(xiàn)象，61.4%為輕度堿化，21.8%為中度堿化，7.9%為重度堿化。

雖然對(duì)照點(diǎn)土壤和污染監(jiān)測點(diǎn)土壤均以輕度堿化為主，但污染監(jiān)測點(diǎn)土壤中，無酸化或堿化和輕度堿化樣品占比低于對(duì)照點(diǎn)樣品，中度堿化和重度堿化樣品占比高于對(duì)照點(diǎn)樣品，污染監(jiān)測點(diǎn)土壤pH有明顯的堿化趨勢。

(3)土壤縱向pH值分布特征

污染監(jiān)測點(diǎn)中，表層土壤pH值為8.21～9.54，深層土壤pH值為8.30～9.98，深層土壤pH值高于表層土壤。將表層、深層土壤pH值分別進(jìn)行酸化、堿化分級(jí)統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表5和圖2。

圖2 污染監(jiān)測點(diǎn)表層和深層土壤酸化、堿化分級(jí)統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖

表5 土壤縱向pH值酸化、堿化分級(jí)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表

雖然表層土壤和深層土壤pH值均以輕度堿化為主，但深層土壤中，無酸化或堿化、輕度堿化和中度堿化樣品占比低于表層土壤樣品，而重度堿化樣品占比高于表層土壤樣品。污染監(jiān)測點(diǎn)深層土壤堿化趨勢強(qiáng)于表層土壤，表明鎂渣堆存過程中，污染遷移途徑主要是從渣堆底部向下滲漏對(duì)深層土壤造成影響。

(4)重度堿化結(jié)果分析

本次調(diào)查結(jié)果顯示有7個(gè)土壤樣品呈重度堿化，見表6。

表6 重度堿化土壤樣品結(jié)果表

重度堿化土壤采樣點(diǎn)分別位于C企業(yè)渣場滲濾液收集池周邊、J企業(yè)渣場地下水下游方向和渣場內(nèi)部未鋪設(shè)防滲層區(qū)域、K企業(yè)渣場下風(fēng)向。其中，滲濾液收集池屬于重點(diǎn)污染源設(shè)施，可能因防滲不到位或者防滲層發(fā)生破損，導(dǎo)致周邊區(qū)域深層土壤堿化嚴(yán)重；渣場地下水下游方向和渣場內(nèi)部未鋪設(shè)防滲層區(qū)域，污染向下游和底部遷移，導(dǎo)致污染遷移的下游方向土壤堿化嚴(yán)重；渣場下風(fēng)向表層土壤呈重度堿化，可能是鎂渣堆放填埋過程中，污染通過大氣沉降導(dǎo)致下風(fēng)向表層土壤受到影響。

4.結(jié)語

府谷縣11家金屬鎂企業(yè)16個(gè)鎂渣堆場所在區(qū)域?qū)φ拯c(diǎn)土壤pH以輕度堿化為主，渣場周邊污染監(jiān)測點(diǎn)土壤pH有明顯的中度和重度堿化趨勢，表明鎂渣堆存對(duì)土壤pH值造成了一定的影響；深層土壤堿化趨勢強(qiáng)于表層土壤；重度堿化樣品出現(xiàn)在滲濾液收集池周邊、渣場地下水下游方向、無防滲層的鎂渣底部和渣場下風(fēng)向區(qū)域，與污染遷移途徑明顯相關(guān)。