青岛原工业场地置换土壤重金属污染分析及风险评价

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随着城市经济的高速发展和城镇化进程的加快,城市土壤污染问题日渐突出。在城市土地资源日益紧缺的背景下,进行城市污染土地置换,转变污染地块的土地使用功能是城市走可持续发展道路的有效途径。因此,摸清被置换土壤的污染来源、分析污染土壤对人体健康和生态环境构成的潜在威胁是城市土地置换工作的重点和前提,对城市发展具有十分重要的现实意义。本文选择青岛胶州湾东岸具有代表意义的区域,在充分了解研究区污染物特征的基础上,针对土壤污染的来源,污染物的理化性质,以数学和统计学等为工具,对采集的污染土壤样本进行了分析,间接的推断出了土壤重金属元素的来源。同时结合土地利用类型,选取主要的污染因子从土壤污染来源、土壤污染等级划分、土壤污染风险评价三个方面对青岛胶州湾东岸原工业用地置换污染土壤进行了研究。本研究得出的主要结论如下:(1)场地的各种活动使得场地土壤受到一定程度的污染。研究场地土壤总体环境质量状况较差,Pb、Ni污染比较严重,其中Ni污染的空间范围较广,全部表层土壤和大部分次表层土壤中都检测到镍元素超标(国家二级标准)。表层土壤重金属变化幅度较次表层大,说明污染的来源具有外源性。另外,表层土壤重金属含量明显高于次表层,说明土壤污染物有来自外界的因素外,还与污染土壤偏碱性环境致使重金属元素化学性质表现出一定的“惰性”和弱水溶性有关,导致表层重金属向深层土壤迁移的可能性减小。(2)采用富集系数法对土壤中重金属元素富集程度进行了分析。分析结果表明6种重金属元素均有一定程度的富集,其中土壤中元素Pb、Ni、Cu为重度富集,尤以Pb和Ni最为显著,表明Ni、Pb是污染的主要贡献因子。根据研究区现场条件,结合场区周围环境状况分析得出:导致土壤重金属富集的原因与场地工业活动、场地周围一些小型五金企业生产经营以及道路上汽车尾气排放物的干湿沉降有关。(3)采用相关性分析、主成份分析探讨了研究区域土壤重金属元素之间的相关性,进一步分析了污染物之间的相关关系。分析结果表明,镍、铅、铬与锌四种元素含量在0.01检验水平下两两间呈显著正相关;元素铅、锌、铜、镍之间在0.05水平上呈现两两间出显著相关性。相关性结果说明,场地土壤多为伴随性污染,表明污染的发生具有相似的污染途径。(4)基于场地污染等级划分中随机性、模糊性和非线性关系等多种不确定性共存或交叉存在的特点,运用在层次分析法建立了场地污染等级划分的集对分析模型。根据对综合评价指标的取值研究,将污染场地风险等级划分为低、中、较重、重和严重5类,同时对研究场地进行了污染等级的划分。(5)考虑到污染源对生态环境的潜在负效应以及危害人群健康,在评价污染导致的环境风险的时候,分别采用了地累积指数法和RBCA健康风险评价模型研究了土壤污染造成的环境风险和人体健康风险。地累积指数法评价结果显示,研究区域土壤重金属污染存在一定的生态风险,风险的程度总体而言属于偏中度污染,部分区位有中度污染风险;重金属地累积指数的大致顺序为Pb>Cu>Ni>Zn>Cr>Cd,说明主要生态风险因子为Pb、Cu和Ni。人体健康风险评价的结果表明,Pb、Cd、Zn、Ni、Cu、Cr的健康风险水平比较低,均没有超过风险警戒值,但是他们的综合非致癌风险却不容忽视,仍需引起足够的重视。本文研究的创新点在于从土壤污染的特点出发,结合数学和统计学方法对土壤污染来源进行辨析,用模糊数学分析污染水平的模糊性,同时运用层次分析和隶属度函数共同划分某一置信水平上的污染区,使污染区的划分更加可靠。
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