1、某废铅蓄电池堆放场地环境初步调查评估研究 张华 刘芊妤 蔡庆庆 钱程远 蒋鹏 江苏龙环环境科技有限公司 摘 要： 以某铅蓄电池堆放场地为研究对象, 在污染区域初步识别的基础上, 在场地内采集 020cm 深的 18 个土样样品, 利用 AFS 等检测 pH、重金属、硫酸盐的含量, 并研究其在场地内不同区域土壤中的特征分布。结果表明: (1) 场地内土质渗透性较差, 垂直渗透系数范围在 1.6410-58.9610-8cm/s 之间。 (2) 该场地铅蓄电池堆放区域和场地排水沟内土壤受到了不同程度的污染, 主要超标污染物是铜、锌、铅和镉等, 其在土壤中的浓度分布受铅蓄电池堆放的影响。 (3) 对
2、初步筛选出具有较高风险的区域, 需进行详细调查, 实施必要的场地修复或风险管控措施。关键词： 铅蓄电池; 污染场地; 风险识别; 铅; 作者简介：张华 (1983-) , 男, 江苏溧阳人, 工程师, 主要从事污染场地调查评估、环境污染损害评估, E-mail:david-。Preliminary Environmental site Investigation of a Lead-acid Battery site Storage areaZHANG Hua LIU Qian-yu CAI Qing-qing QIAN Chen-yuan JIANG Peng Jiangsu Environ
3、mental Science and Technology Co., Ltd; Abstract： On the basis of preliminary identification of contaminated zone of lead-acid battery site storage area was decided, 18 soil samples were collected. PH, Heavy metals, Sulphates, , were analyzed by AFS and other methods, and characteristic distribution
4、 of theirs in the soil of different functional areas were discussed. Results showed that: ( 1) Poor permeability of soil in the field, the vertical permeability coefficient ranged from 1. 64 10-5 to 8. 96 10-8 cm/s. ( 2) The soil of the lead-acid battery site storage area were contaminated. The main
5、 pollutants were Cu, Zn, Cd and Pb. ( 3) To protect the health of future residents, detailed site investigation and health risk assessment should be undertook in the high risk areas and sound management measures should be conducted.Keyword： lead-acid battery; contaminated site; risk identification;
6、lead; 铅蓄电池是有 150 年以上历史的老产业, 每年消耗的铅十分惊人, 仅国内上世纪 90 年代中期, 全国每年铅电池耗铅总量就约为 20 万吨。我国大部分的蓄电池生产厂家, 都是从购迸精铅或还原铅到生产合金再到板栅生产, 直到组装蓄电池成品。由于设备陈旧、工艺落后, 在炼铅、化铅过程中, 大量铅尘飘在空气中, 造成严重的污染。并且在废铅蓄电池回收利用中对环境的污染也是当前相当严重的问题, 由于废铅蓄电池回收主要是以废铅再生资源化为主, 世界上再生铅生产原料, 80%来自废铅蓄电池, 我国废汽车用废铅蓄电池回收利用率达80%85%1。随着我国城市化进程和产业转移步伐的加快, 经济发达或
7、快速发展地区的工业企业搬迁呈现出普遍的趋势。与此同时, 随着工业企业的搬迁或停产、倒闭, 遗留了大量、多种多样、复杂的污染场地, 涉及土壤污染、地下水污染、墙体和设备及废弃物污染等诸多十分突出的问题, 成为工业变革与城市扩张的伴随产物1-2。场地中的污染物容易在土壤中滞留与蓄积, 引发土壤理化性质发生改变, 造成土壤中污染物含量过高或超标, 对动物、植物、微生物等产生刺激和毒害, 诱导生物物种及其数量产生变化, 从而破坏了土壤环境原有的生态功能与系统平衡3。土壤和地下水中积累的污染物质会通过食物链传递和富集对更高营养级的生物和人类健康产生危害4-5。目前我国对搬迁的重金属污染场地调查与评估研究
8、处在快速发展阶段, 现主要关注大型钢铁企业的重金属土壤污染, 其中对土壤重金属的污染调查与健康风险评估研究较多6-7。然而, 对于废铅蓄电池临时堆放导致的小范围场地和周边环境污染的调查研究较少。本文在对某废铅酸电池临时堆放场地进行资料收集、现场踏勘、人员访谈的基础上, 进行场地环境污染初步分析, 制定初步的调查与采样方案, 开展场地初步调查和评估, 筛选出潜在的污染区域和污染因子, 研究不同区域土壤中典型污染物的特征分布, 并采集物理样进行土工试验, 以期为该重金属污染场地详细调查、治理修复和土地再利用提供科学依据。1 材料和方法1.1 研究区域简介研究选择闲置的某废铅蓄电池场临时堆放场地作为
9、研究区域, 该场地于 2016年 7 月至 2017 年 5 月临时堆放过废铅蓄电池, 占地面积约为 370 平方米, 厂区内西侧为一排废弃活动夹芯板房, 西面有一条干涸沟渠, 北侧为围有栅栏的菜园, 并长有杂草, 南侧为大片水泥地面和碎石场地。该场地在作为废铅蓄电池临时堆放场地前为某物流中心宿舍楼。该厂平面布置及周边情况见图 1。1.2 场地与生产设施环境污染初步分析1.2.1 场地可能存在的污染物种类该场地主要作为废铅蓄电池的临时堆放场地, 通过对铅蓄电池内含有的物质分析, 本场地可能特征污染物见表 1, 主要污染物类别为重金属铅、镉、汞、砷、镍、锌、铬、铜、锡、银和硫酸盐。表 1 场地可
10、能特征污染物 下载原表 1.2.2 场地现场建构筑物污染分析场地现状建筑分析主要对建筑物的可能污染超过浓度限值进行初步识别, 包括建筑物及建筑物下方的土壤污染可能性进行分析。建筑物污染可能性的初步识别标准见表 2。该场地主要建筑物状况见表 2。在对现场建筑物状况进行踏勘后, 结合访谈和资料分析, 对照表 2 中的 J1J3, 确定堆放铅蓄电池的裸露空地为重点关注对象, 该区域无水泥硬化地面;废弃活动夹芯板房内未堆放铅蓄电池, 不作为重点关注对象。表 2 场地建筑物的污染可能性的初步识别标准 下载原表 1.2.3 污染物可能的迁移方式废铅蓄电池在运输和堆放过程中, 由于泄漏、挥发和事故可能对场地
11、堆放区域及其周边产生污染。根据现场踏勘, 堆放区域地面无水泥硬化, 废铅酸电池中电解液的渗漏很可能造成堆放区域下发土壤的污染。由于铅蓄电池露天堆放, 堆放区域无水泥硬化地面, 无完备的三防措施, 降雨淋滤以及废铅蓄电池的跑冒滴漏很可能造成堆场及周边区域土壤的污染。废铅蓄电池堆存点经雨水淋洗, 污染物可能经地表径流在场地扩散, 并进入场地西侧的沟渠。1.2.4 场地潜在的污染区域通过资料收集和审核、现场踏勘和人员访谈所掌握的场地信息, 根据场地内废铅蓄电池原的堆放设施、污染物排放方式、现场污染痕迹、污染物的迁移特性等, 分析出场地潜在污染区域为废铅蓄电池堆放区域、场地内地表径流流经的场地西侧沟渠
12、等, 这部分区域作为重点关注堆放。1.3 采样方案的确定根据对该场地废铅蓄电池堆放的分析结果和场地的前期调查, 由于该场地面积较小, 场地环境初步调查阶段按照专家布点的原则, 并在现场结合 X 射线荧光光谱分析 (XRF) 对表层土壤的中重金属的半定量分析结果, 重点对废铅蓄电池堆放区域、场地内地表径流流经的场地西侧沟渠等潜在污染区域进行布点采样。这两个区域共设置了 18 个采样点, 具体的采样点布设情况见图 1。其中场地外侧距离小于 500 米范围内采集了 2 个土壤对照点。通过场地调研, 在识别场地潜在关注区的基础上, 按照土壤环境监测技术规范 (HJ/T166-2004) 共采集了 20
13、 个土样 (包括 2 个对照点图样) , 均为表层土样 (0-20cm) 。样品采集前和采样间隔应对所有取样工具进行彻底清洗以防止交叉污染;所有样品均测试了设定的监测物质;样品测定过程中设置空白、重复与标准样品。在场地内选取1 个点位 MW-1 按照土工试验方法标准 (GB/T 50123-1999) 在不同类型土层下采集相应的土柱样品, 分析土壤含水率、密度、干密度, 孔隙率, 孔隙比、饱和度、土壤比重、土壤颗粒组成, 渗透系数, 为后续的场地详细调查和场地修复提供所需的土壤理化性质参数。本次场地初步调查考虑到场地历史资料收集的局限性、有效性和场地调查的不确定性, 因此本地块土壤监测项目既要
14、涵盖本场地特征污染物, 又要对场地污染有全面的了解, 具有针对性和全面性。因此, 本次调查土壤样品分析项目包括:p H、硫酸盐、重金属 (10 项) , 其中重金属包括铅、镉、汞、砷、镍、锌、铬、铜、锡、银。1.4 分析方法重金属 10 项的分析方法为 HJ 766-2015、GB/T22105.2-2008、USEPA 6020A-2007 和 GB/T 22105.1-2008;硫酸盐的分析方法为 NY/T 1121.18-2006;p H 的分析方法为 LY/T 1239-1999。1.5 评估方法由于土壤环境质量标准 (GB15618-1995) 主要是依据土壤背景值和生态环境效应法制
15、定的, 主要适用于农林用地, 不适用于居住、工商业等用地方式, 且污染物种类较少, 不能完全适用搬迁场地土壤的污染评价8。所以本项目土壤采用我国展览会用地土壤环境质量评价标准 (暂行) (HJ350-2007) 中A 级标准进行评估, A 级标准为土壤环境质量目标值, 代表了土壤未受污染的环境水平, 符合 A 级标注的土壤可适用于各类土地利用类型。图 1 某废铅蓄电池堆放场地平面布置图和场地采样点位图 下载原图2 结果与讨论2.1 物理样土工试验结果土工试验结果见表 1。土层自上而下依次是粘土、粉质粘土及粉土;土层渗透性较差, 粘土垂直渗透系数范围从 1.64108.9610cm/s, 水平渗
16、透系数从4.61102.8210cm/s;土壤含水率较高, 密度也相对较大, 土层孔隙大;土壤颗粒以 0.050.005mm 的粉粒为主。表 3 某废铅蓄电池堆放场地土工试验结果 下载原表 2.2 场地污染物分析结果将场地土壤污染数据与展览会用地土壤环境质量评价标准 (暂行) (HJ350-2007) 中 A 级标准相比较, 污染物超出标准的的土壤和中的污染物分析数据见下表 4。表 4 某废铅蓄电池堆放场地土壤的污染状况 下载原表 2.3 土壤污染数据评估从表 4 的数据可知该废铅蓄电池临时堆放场地土壤主要超标污染物是铜、锌、铅、镉等。对照点土壤分析数据均满足相应的土壤标准, 所以本地块内土壤
17、污染物超标可以认定为后期铅蓄电池堆放活动所造成。所检测的重金属 (包括汞、砷、镍、铬、锡、银等共 6 项) 在所有的采样点土壤中都达到了展览会用地 A 级标准, 所以本地块铅蓄电池场地重点关注的重金属污染物是铅、镉、铜和锌, 超标率分别为 77.8%、61.1%、44.4%和 27.7%, 这说明废铅蓄电池的堆放, 导致堆放区域土壤环境污染的最主要的因子是铅和镉, 其次是铜和锌。所检测的土壤中硫酸盐均有检出, 最高浓度点 SB-11/表层浓度达到了5330mg/kg, 对照点未检出, 这说明该区域部分土壤受到了硫酸盐的污染。铅在采样点上测出普遍超标, 最高点浓度在排水沟内 SB-11/表层点位
18、处, 最大超标浓度是 35600mg/kg, 最大超标倍数为 24.4 倍。镉在采样点上测出普遍超标, 最高点浓度在场地东北侧废铅蓄电池堆放区域下方 SB-5/表层点位处, 最大超标浓度是 16.7mg/kg, 最大超标倍数为 15.7 倍。3 结语(1) 场地地质结构较单一, 土质渗透性较差, 土层自上而下依次是粘土、粉质粘土及粉土;土层渗透性较差, 粘土垂直渗透系数范围从1.64108.9610cm/s, 水平渗透系数从 4.61102.8210cm/s;土壤含水率较高, 密度也相对较大, 土层孔隙大;土壤颗粒以 0.050.005mm 的粉粒为主。(2) 虽然该废铅酸电池临时堆放场地只有
19、不到 1 年的历史, 由于环境管理缺陷、不规范的经营活动, 地面防渗漏措施的缺失, 场地活动导致场地内废铅酸电池和和场地内地表径流流经的场地西侧沟渠内的都受到不同程度的污染。(3) 废铅酸电池临时堆放场地土壤主要超标污染物是铅、镉、铜和锌, 其中铅和镉的超标率分别为 77.8%、61.1%, 这与铅蓄电池中电解液含有的污染物一致。(4) 对初步筛选出具有较高风险的区域, 需进行场地环境详细调查, 实施必要的场地修复或风险管控措施。参考文献1徐新华.工业废水中专项污染物处理技术M.北京:化学工业出版社, 2000:54. 2骆永明.中国污染场地修复的研究进展、问题与展望J.环境监测管理与技术,
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