宁东能源化工基地土壤中汞污染现状与分布特征

时间：2024-05-22

李聪，王文华，韩秀云，李红俊*，温雪山，金晨，段春玲，孔祥明，黄彬，李拥军，郭玉生　(.宁夏宁东能源化工基地环境监测站，宁夏银川 75400；.宁夏宝塔化工中心实验室(有限公司)，宁夏银川 75400)

李聪1，王文华2，韩秀云1，李红俊2*，温雪山1，金晨1，段春玲2，孔祥明2，黄彬1，李拥军2，郭玉生2(1.宁夏宁东能源化工基地环境监测站，宁夏银川 751400；2.宁夏宝塔化工中心实验室(有限公司)，宁夏银川 751400)

摘要分析了宁东能源化工基地土壤中总汞含量及空间分布状况。采用地累积指数法，评价了土壤中总汞的污染程度。结果表明：8个采样区域及72个采样点部分地区存在不同程度的汞污染，其中轻度污染和偏中度污染水平分别占45.83%和13.89%，未受污染点占40.28%。各个工业园区均有不同程度的污染，而园区中部污染最严重。

关键词宁东；土壤；总汞；地累积指数

Status and Distribution of Mercury Pollution in Soil of Energy and Chemical Industry Base of Ningdong

LI Cong1, WANG Wen-hua2, HAN Xiu-yun1, LI Hong-jun2*et al (1.Environmental Monitoring Station of Ningdong Energy Chemical Base of Ningxia, Yinchuan, Ningxia 751400; 2.Chemical Laboratory Center of Ningxia Baota, Yinchuan, Ningxia 751400)

Abstract This paper analyzes the content and space distribution of total mercury in soil of Energy and Chemical Industry Base of Ningdong, using the geoaccumulation index method to evaluate the pollution degree of total mercury in the soil.The results show that there are different levels of mercury pollution at 8 sampling areas and 72 sampling points, the light pollution and moderate pollution level accounted for 45.83% and 13.89% respectively, no pollution points accounted for 40.28%.Every industrial park has different degrees of pollution, the central area of the park is the most serious pollution.

Key wordsNingdong; Soil; Total mercury; Geoaccumulation index

汞是一种具有全球迁移性的环境污染物，其污染具有地域性、累积性、隐蔽性、滞后性、治理难、周期长等特点[1]。人类对汞毒性的认识已长达几个世纪。土壤中汞的来源主要有土壤母质、大气干湿沉降、人为活动直接排放[2]。土壤中汞浓度和大气汞浓度的相关系数达0.741[3]。其次，土壤作为废物(如含汞废弃物、生活垃圾、工矿业废渣、污泥、污水等)排放、处置处理场所，大量有机和无机含汞污染物随废物进入土壤。这也是造成土壤环境汞污染的重要途径和来源[4]。汞化合物进入土壤环境，会使微生物生命活动受到影响，土壤中酶活性降低，理化性质改变，肥力变差。土壤中汞及汞化合物的生物降解较差，可在硫酸盐还原菌作用下转化为甲基汞(Me2Hg)，其毒性更大。它可通过生物链造成汞的生物富集，最终威胁人类的健康[5]。

目前，一致认为化石燃料燃烧是汞排放的主要污染源，尤其是煤炭的燃烧。与工业化国家相比，近年来汞的排放在许多发展中国家和新工业化国家有较大的增长。宁夏宁东能源化工基地是中国十三大煤炭能源化工基地之一。燃煤行业占区内能源生产总量的 75%。煤炭高汞低卤，技术装备水平参差不齐。随着国家对人类生存环境的逐步重视，汞污染问题引起全国上下的广泛关注。2014年我国环保部门将汞的检测列入强制检测范围。宁东作为煤炭生产和消耗较大地区，目前对汞的监控和分布调查却仍然一片空白。如何加强宁东地区汞污染防治工作，积极参加乃至引导全国汞污染的防治进程，实现环境利益最大化，将是一个新课题。

以宁夏宁东能源化工基地土壤为研究对象，通过监测布点首次确定了宁东基地土壤汞污染场地范围和污染程度，提出有效处置汞污染土壤的策略和建议，以期消除其对周边地区水质的影响及对居民健康的威胁，为现有企业发展创造优良条件，改善宁东地区经济发展环境条件。

1材料与方法

1.1采样区域采样地点位于宁夏宁东能源化工基地。根据基地现有的不同功能用土壤的分布情况，从地形、植被、主导风向、样点空间分布和交通条件、土壤类型、样品的代表性以及工业结构情况、企业分布和污染物排放等入手，在全基地范围内布设8个采样区域，对其中心点和周边地区开展土壤汞污染情况调查，主要是重污染企业及周边、工业企业遗留或遗弃场地、工业园区及周边、固体废物集中处理处置场地及周边、采矿区及周边地区、种植养殖和特色农产品基地及周边、已知或怀疑污染区域、社会关注的环境热点地区、大型交通干线两侧等。每个采样区域设9个采样点(图1)。采集土壤样品共计72个。

1.2样品采集及处理采样布点区域有不同功能用的土壤(农田土、果园土、荒土地等)。在不同功能区土壤，分别采集样品且做记录，无则不做要求。在采样点周围，应避免烟尘、工业粉尘、汽车、建筑工地等人为污染源的干扰。取样方法为梅花形布点法。取样范围为1 m左右的正方形。采样前，先用干净的铁铲挖开地表土20 cm以下，在剖面深度0～20、20～40 cm处采样，用木铲收集土样，装到聚四氟乙烯塑料袋中，取1 kg土样混匀后进行预处理。在每个采样点采集的样品应均匀，处理方法为风干、研磨、筛分，采用四分法取出部分过筛土样，反复研磨至通过100目筛。

1.3样品测定及质量控制总汞测定采用GB/T 22105.1-2008《土壤质量总汞、总砷、总铅的测定原子荧光法第1部分：土壤中总汞的测定》，主要的分析仪器为氢化物发生原子荧光分析仪(北京普析通用)，检出限为1 ng/g。仪器参数为：负高压280 V，灯电流35 mA，观测高度8 mm,读数方式峰面积,延迟时间1 s,测量重复次数2，加热温度180 ℃，载气流量300 ml/min，屏蔽气流量900 ml/min，测量方法为外标法,读数时间10 s。所有测试试验质量以平行样、空白试验和标准物质测定等统计结果控制。

2结果与分析

从表1可以看出，宁东能源化工基地土壤中总汞含量的变化幅度较大，分布不均匀，较背景值整体呈明显的升高趋势，说明土壤受到汞污染。

表1　各采样区域土壤中总汞含量及特征值统计

该研究采用地累积指数法对宁东能源化工基地土壤中汞进行评价。地累积指数法是由德国学者Muller在评价沉积物中重金属污染等级时提出的，目前被广泛应用于土壤重金属的污染评价，通常将重金属污染程度分为7级，即≤0时无污染，0～1时轻度污染，1～2时偏中度污染，2～3时中度污染，3～4时偏重污染，4～5时重污染，>5时严重污染。该方法以元素的地球化学背景值为参考，可以科学地阐述重金属的污染程度。

Igeo= log2[C/(k×B)]

式中，C为土壤中汞的含量；B为汞背景值，采用宁夏普通灰钙土背景值0.019 mg/kg[6]；k为考虑当地背景值的变动而取的系数，一般为 1.5。

由图2可知，8个采样区域及72个采样点土壤样品中总汞污染程度有一定的差异，总体存在不同程度的汞污染；各工业园区72个点位中轻度污染和偏中度污染水平分别占45.83%和13.89%，未受污染点占40.28%。煤化工园区B区位于四大电厂中部，是基地工业最集中区域，因此汞污染最严重，土壤总汞的地累积指数达1.5以上，属偏中度污染；煤化工园区汞污染程度要远高于临河综合项目区和灵州综合项目区；周围有电厂的区域总汞污染程度也高于其他工业厂区域。非工业区土壤基本没受到污染，仅靠近工业区的方位有轻度污染；工业区毗邻区域宁东镇，位于灵州电厂和马莲台电厂之间，周边土壤中汞均受到中度污染，原因可能是通过大气和水体迁移等对周围区域造成二次污染[7]。

从图3、图4可以看出，汞有一个浓度较高的聚集地，汞分布呈散状分布。这个高浓度区是工业区最集中的区域，尤其是周围燃煤电厂林立，各个工业园区均有不同程度的污染，园区中部污染最为严重，园区交接地带污染较未交接地带污染严重。汞的污染情况为煤化工B区>宁东镇>煤化工C区>临河A区>煤化工A区>灵州项目B区>灵州项目A区>临河B区。

3结语

由重点污染区域整体监测情况可知，宁东能源化工基地土壤中汞污染整体情况较好，大部分为轻度污染以下。但是，

与背景值数据相比，宁东能源化工基地土壤中汞含量已明显呈现上升趋势，因此采取一定措施进行防患于未然是有相当必要的。虽然目前我国与汞相关的环境标准很多，但法律法规尚不系统、不健全、不完善。鉴于此，宁东能源化工基地需加强技术研发、引进与推广，将汞污染防治列入环境保护规划、中长期科技发展规划等重大环境与发展规划，推动有关汞污染防治技术的研发、引进、应用和推广，加强汞的监控。建立汞污染治理动态信息平台，针对主要污染源采取强制性

的汞排放监测，建立汞环境风险控制和预警体系[8-9]。加强高新技术在能源供应和消费领域的推广应用，提高能源利用效率，进一步减少汞的排放量。开展汞污染治理宣传教育，制定汞污染防治专项宣传计划，增强全面安全防范意识，加强信息公开和披露等手段[10]。

研究中，采用地累积指数法研究了宁东能源化工基地土壤中总汞的分布，发现基地的土壤存在不同程度的汞污染；局部地区受到严重污染，基地周围污染程度普遍偏高，表明汞可能通过大气和水体迁移等对周围区域造成二次污染，导致污染面积扩大[11-12]。由于引用数据的局限，该研究中汞的分布及评价结果尚存在不足，还需进一步的深入监测和研究。

参考文献

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收稿日期2015-10-28

作者简介李聪(1978- )，男，宁夏银川人，工程师，从事环境监测与分析方面的研究。*通讯作者，工程师，硕士，从事色谱、光谱分析与研究。

基金项目宁夏银川市科技局科技计划项目(No.2014299)；宁夏回族自治区科技攻关计划项目(No .201219)。