鐘 山,高 慧,張漓衫,蘇宏峰,張 程
廣西師范大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,廣西 桂林 541004
平原典型垃圾焚燒廠周邊土壤重金屬分布特征及污染評(píng)價(jià)
鐘 山,高 慧,張漓衫,蘇宏峰,張 程
廣西師范大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,廣西 桂林 541004
隨著固體廢棄物的增加,垃圾焚燒逐步成為城市垃圾處理應(yīng)用一個(gè)較為理想可行的選擇。垃圾焚燒不僅可以回收能源,且相對(duì)其他處理方式其減量效果顯著。垃圾焚燒廠排出的尾氣中的某些特定重金屬可以通過大氣干濕沉降進(jìn)入土壤。采用XRF熒光光譜儀、島津原子吸收分光光度計(jì)和測(cè)汞儀測(cè)定了杭嘉湖平原的嘉興垃圾焚燒廠周邊土壤重金屬的含量,利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析了該區(qū)域74個(gè)土壤樣品中Cr、Mn、Cu、Pb、Fe五種重金屬元素濃度的空間分布,并采用單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法對(duì)該地區(qū)土壤進(jìn)行污染評(píng)價(jià)。結(jié)果表明:該垃圾焚燒廠周邊表層土壤上述5種重金屬平均含量依次為174.05、707.76、47.68、41.95、39 057.89 mg·kg-1。表層富集因子分析表明表層土壤中Cu和Pb的含量受到人為影響。因子分析將5種重金屬分成3類,并揭示了3類金屬在該區(qū)域具有不同的空間分布特征,Cr、Mn、Fe以土壤地球化學(xué)作用(37.88%方差貢獻(xiàn))為主導(dǎo)影響因素,Cu、Pb分別以農(nóng)藥施用作用為主(22.06%)、垃圾焚燒源尾氣排放(22.74%)為主導(dǎo)影響因素。污染評(píng)價(jià)結(jié)果表明該區(qū)域土壤重金屬復(fù)合污染程度為輕度污染,最大污染貢獻(xiàn)來自于Pb(單因子污染指數(shù)高達(dá)2.16),廠區(qū)周邊土壤中重金屬存在累積效應(yīng),不容忽視。
垃圾焚燒廠;土壤;重金屬;空間分布;污染評(píng)價(jià)
隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,許多發(fā)展中國家的城市化進(jìn)程也十分迅速。與此同時(shí),城市垃圾更是以驚人的速率增長(zhǎng),對(duì)生活和環(huán)境造成了十分嚴(yán)重的影響(NIE,2008)。中國是最大最典型的發(fā)展中國家,垃圾年產(chǎn)生量已超過1.50×108t。由于土地資源日益稀缺,而焚燒處置具有顯著的減量化效果,并且具有可回收余熱等優(yōu)點(diǎn),已成為不少發(fā)展中國家的城市解決垃圾問題的重要方案(NIE, 2008; 張倩和徐海云, 2012)。截至2011年2月底,中國投入運(yùn)行的垃圾焚燒發(fā)電廠約有90座,且十二五期間按規(guī)劃將增加到160多座(張倩和徐海云, 2012)。
垃圾焚燒過程產(chǎn)生的主要污染包括尾氣、底渣和飛灰。焚燒底渣環(huán)境毒性較小,可作為一般工業(yè)固廢進(jìn)行處理。相對(duì)于作為危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理和處置的焚燒飛灰,直接排放的焚燒尾氣對(duì)焚燒廠周邊環(huán)境的影響范圍更大也更為直接。發(fā)展中國家的垃圾大多是混合收集的,含重金屬的垃圾未經(jīng)分選進(jìn)行焚燒,重金屬會(huì)隨著焚燒尾氣排放到大氣中并最終通過干濕沉降進(jìn)入土壤(CHENG等,2007; WERTHER,2007; 杜鋒等, 2011)。重金屬大都具有強(qiáng)毒性和生物累積性,而一般程度較輕的重金屬污染由于其具有隱蔽性、不易降解、不可逆性和持久累積性,造成的后果亦可能十分嚴(yán)重。雖然正規(guī)垃圾焚燒廠都配有嚴(yán)格的尾氣處理系統(tǒng),但無論尾氣中重金屬是否達(dá)標(biāo),由于尾氣的不斷排放以及重金屬在土壤中遷移困難,仍然會(huì)在焚燒廠周邊土壤中形成重金屬累積,成為污染事故隱患。目前國外已有不少關(guān)于垃圾焚燒廠周邊土壤重金屬污染的研究報(bào)道,但主要是對(duì)重金屬濃度進(jìn)行分析(FRANCESCA和MARCO, 2011; JORDI等,2011; MIREN等,2010)。國內(nèi)趙宏偉等針對(duì)垃圾焚燒爐周邊地區(qū)環(huán)境汞污染和深圳清水河垃圾焚燒廠周圍重金屬情況進(jìn)行過研究(WANG,2011; 趙宏偉等, 2009)研究發(fā)現(xiàn)重金屬在焚燒廠周邊土壤中比起自然背景值有明顯的累積。
近年來,國內(nèi)多次出現(xiàn)食品及飲用水重金屬超標(biāo)事件,保障食品安全已成為中國政府亟待解決的重要問題。浙江杭嘉湖平原地處我國經(jīng)濟(jì)金三角地區(qū),該區(qū)已有一大批成熟運(yùn)行的垃圾焚燒廠。垃圾源與大多數(shù)發(fā)展中國家一樣是未經(jīng)分選的城市生活垃圾,但相對(duì)于1988年投入運(yùn)行的深圳清水河垃圾焚燒廠,該廠的焚燒及尾氣處理技術(shù)都是目前的主流技術(shù)(張倩和徐海云,2012)。該廠所在區(qū)域是長(zhǎng)三角地區(qū)重要的糧食生產(chǎn)地,廠址周邊以農(nóng)田和果園為主,一旦發(fā)生土壤重金屬污染事故,重金屬將通過食物鏈效應(yīng)形成嚴(yán)重的食品安全隱患。本文以該廠周邊環(huán)境土壤中的重金屬為研究對(duì)象,分析重金屬濃度的空間分布,探究其主要來源,對(duì)評(píng)估垃圾焚燒廠尾氣排放對(duì)周邊環(huán)境的長(zhǎng)期影響及保障食品安全都具有十分重要的意義。
1.1 研究區(qū)概況
嘉興市處于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),屬典型的亞熱帶季風(fēng)氣候,年平均氣15~16 ℃,年平均風(fēng)向如圖1。
嘉興垃圾焚燒發(fā)電廠位于嘉興市南湖區(qū)大橋鎮(zhèn),于2003年投入運(yùn)行。該廠目前生活垃圾處理量約1900 t·d-1,采用加脫硫劑設(shè)備、氣固快速流化混合半干法煙氣凈化塔和布袋除塵法處理煙氣。煙囪內(nèi)徑2500 mm,煙囪主體高度100 m。焚燒廠周邊用地以農(nóng)業(yè)(耕地)為主,部分為果園(見圖2)。
1.2 采樣布點(diǎn)
本研究共采集了74個(gè)土樣,采樣時(shí)間為2012年8月。結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦翁卣?,采用輻射形布點(diǎn)法,設(shè)定西(W)、西北(NW)、北(N)、東北(NE)、東(E)、東南(SE)、南(S)、西南(SW)8個(gè)采樣方向。以煙囪為中心,在各風(fēng)向0~2 km范圍內(nèi)分別選取5、5、5、4、4、5、5、4個(gè)無明顯人為干擾樣點(diǎn)(見圖2),以GPS定位。每個(gè)樣點(diǎn)分別采集表層(0~20 cm)和次表層土壤(20~40 cm)封存于PVC袋內(nèi),每個(gè)樣品均根據(jù)梅花布點(diǎn)法在樣點(diǎn)3 m×3 m范圍內(nèi)采集的5個(gè)等容小樣均勻混合而成。土壤的pH為6.33, 背景點(diǎn)選在上風(fēng)向。
圖1 年平均風(fēng)玫瑰圖Fig.1 Annually average wind direction diagram
圖2 采樣布點(diǎn)示意圖Fig.2 Distribution of soil sampling sites
1.3 樣品處理與分析
樣品采集后,去除其中砂礫和植物殘屑,平攤于陰涼通風(fēng)的潔凈室自然風(fēng)干至恒重,使用木棍敲碎研磨并過1 mm尼龍篩。土壤樣品中含量較大的Cr、Mn、Fe等金屬,用美國Innov公司AS-4000型XRF熒光光譜儀測(cè)定含量(柳云龍等,2012),工作溫度范圍為-10~50 ℃,檢出限為1~20 mg·kg-1。每個(gè)樣品測(cè)定時(shí)間2 min,重復(fù)測(cè)3次,變異系數(shù)在±18%間。含量較低的Cu、Cd、Pb、Hg,先準(zhǔn)確稱取樣品0.25g, 加入氫氟酸-反王水,然后在MARS微波儀中進(jìn)行樣品消解,再用島津原子吸收分光光度計(jì)AA-6300C(P/N 206-52430)(U. S. EPA.,1995)進(jìn)行測(cè)定, Hg用F732-G數(shù)字顯示測(cè)汞儀進(jìn)行測(cè)定。每個(gè)樣品測(cè)定3次,變異系數(shù)在±7.12%間。每批樣品均使用重金屬標(biāo)準(zhǔn)溶液,金屬回收率均在90%~110%范圍內(nèi)。以上實(shí)驗(yàn)均在重慶大學(xué)教育部三峽生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。
1.4 數(shù)據(jù)分析
土壤重金屬的最值、平均值、相關(guān)系數(shù)等描述性統(tǒng)計(jì)分析采用PASW18.0軟件計(jì)算。利用基于主成分方法的因子分析( factors analysis,F(xiàn)A),解釋重金屬濃度空間格局分異的原因。采用ESRI的ArcGIS9.0地統(tǒng)計(jì)模塊分析進(jìn)行克里格插值。
1.5 污染評(píng)價(jià)
土壤污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以浙江杭嘉湖平原土壤環(huán)境背景值及本次采樣的背景點(diǎn)為參照標(biāo)準(zhǔn)。土壤污染評(píng)價(jià)方法采用單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法。單因子指數(shù)法適用于單一因子污染特定區(qū)域的評(píng)價(jià),內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法能夠全面、綜合地反映土壤的污染程度,公式如下。
內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法:
式中,Pi為土壤中污染物i的環(huán)境質(zhì)量指數(shù);Ci為污染物i的實(shí)測(cè)濃度(mg·kg-1);Si為污染物i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(mg·kg-1),采用浙江杭嘉湖平原土壤環(huán)境背景值和中國土壤環(huán)境背景值(魏復(fù)盛等, 1991; LIU等, 2006;汪慶華等, 2007)及本次采樣的背景點(diǎn)分別進(jìn)行計(jì)算分析;P綜為土壤中重金屬元素的綜合污染指數(shù);n為參與評(píng)價(jià)的重金屬的種數(shù)。
2.1 表層富集因子
表層富集因子是采用表層樣品的測(cè)定值與深層樣品的測(cè)定值的比來評(píng)價(jià)土壤及沉積物中重金屬的污染狀況,即對(duì)富集因子(EF)加以修正,采用CEF(Cultural Enrichment Factor),CEF可表示為(Rognerud等, 2000;Bentum等, 2001):
ci—元素i的濃度; cn—標(biāo)準(zhǔn)化元素的濃度。
標(biāo)準(zhǔn)化元素常選擇地球化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的元素,如Al,Ti,Sc,Zr(張秀芝等,2006)。surface和deep分別表示表層樣品和深層樣品。CEF值是表明表層土壤受擾動(dòng)程度的重要指標(biāo),CEF>1表明表層物質(zhì)受到人為影響,CEF<1表示表層物質(zhì)沒有受到人為影響。
表1為兩層土壤重金屬含量的描述性統(tǒng)計(jì)分析,由于Cd、Hg未檢出,所以以下主要對(duì)Cr、Mn、Cu、Pb、Fe進(jìn)行了分析。選取Ti作為標(biāo)準(zhǔn)化元素,對(duì)5種重金屬所有樣點(diǎn)的表層富集因子進(jìn)行計(jì)算,其中CEF均值<1的有Cr(0.66~1.48),Mn(0.51~ 1.57),F(xiàn)e(0.66~1.45);1<CEF<2的有Cu(0.95~1.44), Pb(0.78~2.01)。因此認(rèn)為Cr、Mn、Fe主要為自然源,可能與該區(qū)域土壤的成土背景相關(guān);Cu、Pb則很可能受到外加人為污染。背景點(diǎn)的CEF<1,表明背景點(diǎn)的選取是有效的。
表2 重金屬元素的pearson相關(guān)矩陣Table2 Pearson correlations of heavy metals
表3 旋轉(zhuǎn)成分矩陣Table3 Rotated component matrix
表1 表層和次表層土壤重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的描述性統(tǒng)計(jì)分析Table1 Descriptive statistics analysis of heavy metals in surface and subsurface soil
2.2 因子分析的重金屬空間分布
數(shù)據(jù)通過Bartlett球形檢定(p <0.001),主成分分析結(jié)果具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。重金屬濃度相關(guān)矩陣如表2所示,可用于判斷各重金屬因子的相互作用。表3為因子分析經(jīng)Varimax旋轉(zhuǎn)后前3個(gè)主成分及各種金屬載荷,方差累計(jì)貢獻(xiàn)達(dá)82.68%。圖4則為對(duì)應(yīng)的各重金屬3D載荷圖,重金屬間的多元關(guān)系可從中直觀看出。經(jīng)K-S檢驗(yàn),均符合正態(tài)分布,以擬合的半方差函數(shù)模型為計(jì)算模型,采用普通克里克法進(jìn)行最優(yōu)內(nèi)插,繪制了所研究的表層土壤重金屬空間分布格局圖,如圖4。
圖3 旋轉(zhuǎn)成分載荷圖Fig.3 Component plot in rotated space
圖4 重金屬元素空間分布Fig4 Spatial variability of contamination of heavy metals
第一主成分貢獻(xiàn)率為37.88%,與Cr、Fe、Mn呈現(xiàn)較強(qiáng)的正相關(guān),圖4(a)、(b)、(c)反映Cr、Mn、Fe這3種重金屬的濃度分布特征,可歸為一類。通常研究都將Mn、Fe作為土壤自然源標(biāo)識(shí)元素(BENTUM等,2011),所以可認(rèn)為這一類主要為天然源。由圖4也可以看出,Cr、Fe、Mn的空間分布比較分散,無規(guī)律性,這類金屬受外環(huán)境影響較小,更多受成土過程和土壤流失影響,因此第一主成分應(yīng)主要反映土壤環(huán)境自身的生物地球化學(xué)作用。
第二主成分貢獻(xiàn)率為22.74%,與Pb的相關(guān)性達(dá)到0.927,圖4(e)反映Pb濃度的分布特征。Pb原來是作為交通污染源的標(biāo)識(shí)元素,隨著2000年國家頒布實(shí)施了新車用無鉛汽油標(biāo)準(zhǔn)GB17930-1999,所有汽車一律停止使用含鉛汽油改用無鉛汽油。所以,Pb過去雖然被作為交通污染源的標(biāo)識(shí),但現(xiàn)在已失去標(biāo)識(shí)意義(王學(xué)松,2009)。
在研究區(qū)范圍內(nèi),結(jié)合風(fēng)玫瑰圖,其主導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)向(W,SW,NW)區(qū)域表現(xiàn)出隨離焚燒煙囪距離增大土壤重金屬含量增大的明顯趨勢(shì),且Pb含量與離煙囪距離顯著相關(guān)( p<0.05),在y方向上還出現(xiàn)了類似水平擴(kuò)散的帶狀分布。因此,第二主成分很可能表征了垃圾焚燒廠排放物擴(kuò)散、沉降行為對(duì)周邊土壤環(huán)境的影響。該區(qū)域地形平坦,故可排除地形的影響。而Pb隨相對(duì)位置變化表現(xiàn)出的含量變化主要是由風(fēng)主導(dǎo)的源擴(kuò)散結(jié)果,因而與風(fēng)頻、風(fēng)向密切相關(guān)。Pb、Cd、Hg是揮發(fā)性很強(qiáng)的重金屬,也是焚燒尾氣排放的重要標(biāo)識(shí)性污染物,因此我國垃圾焚燒尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)重金屬的指標(biāo)要求也只限于Pb、Cd、Hg三項(xiàng)。該廠監(jiān)測(cè)報(bào)告顯示焚燒尾氣中排放Pb的量為0.51 t·a-1,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Cd(3.7×10-2t·a-1)和Hg(6.7×10-4t·a-1)。由于Cd、Hg排放量很低,實(shí)際土壤采樣分析未檢出,因此Pb更適合作為垃圾焚燒源的標(biāo)識(shí)元素。由于重金屬在土壤中遷移能力十分有限,沉降到土壤后勢(shì)必形成累積。Pb的濃度空間分布也揭示了在廠區(qū)周邊土壤中存在重金屬累積效應(yīng),不容忽視。
第三主成分貢獻(xiàn)率22.06%,與Cu的相關(guān)性高達(dá)0.976。從圖4(d)可以看出Cu在西側(cè)與東南側(cè)各出現(xiàn)一個(gè)類似島狀的高濃度區(qū)。這兩個(gè)區(qū)域均屬于果園種植區(qū),相比于水稻種植果園施用的農(nóng)藥量明顯更大一些,在種植過程中可能噴灑了含Cu較高的農(nóng)藥(如CuSO4),使土壤中的Cu含量偏高(LIU等, 2006;章明奎, 2008)。西側(cè)位于交通干線兩側(cè),其污染區(qū)濃度明顯高于東側(cè),這可能是源于農(nóng)業(yè)與交通的共同污染。由此可知,第三主成分以農(nóng)藥施用為主,也存在部分交通污染的影響。
2.3 土壤重金屬的復(fù)合污染
土壤重金屬分布不能直觀的體現(xiàn)土壤的受污染程度,以下采用單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅指數(shù)計(jì)算研究區(qū)內(nèi)土壤重金屬綜合污染指數(shù)。背景點(diǎn)測(cè)定值為在當(dāng)?shù)責(zé)o其他干擾的上風(fēng)向分別取了2個(gè)點(diǎn)的平均值;土壤環(huán)境背景值采用已有文獻(xiàn)中的值。污染程度判別標(biāo)準(zhǔn)為:Pi≤1為非污染,1< Pi≤2為輕度污染,2<Pi≤3為中度污染,Pi≥3為重度污染。P綜≤0.7為安全,0.7<P綜≤1為警戒線,1<P綜≤2為輕度污染,2<P綜≤3為中度污染,P綜≥3為重度污染,評(píng)價(jià)結(jié)果如下表。
從表4的分析數(shù)據(jù)可以看出,使用文獻(xiàn)報(bào)道的背景值綜合評(píng)價(jià)結(jié)果(P=1.83)略高于使用測(cè)定背景值(P=1.49),但不管使用哪一種背景值,其評(píng)價(jià)結(jié)果都具有以下兩個(gè)顯著的共同特征:1)復(fù)合污染指數(shù)介于1和2之間,表明該區(qū)域土壤重金屬總體呈輕微污染狀況;2)Cu、Pb的污染程度高于Cr、Mn、Fe,尤其是Pb,其污染程度明顯高于其他重金屬,對(duì)總體污染的貢獻(xiàn)度最大。Pb作為焚燒尾氣的重要標(biāo)識(shí)性元素,故該污染評(píng)價(jià)結(jié)果可說明焚燒尾氣污染是該區(qū)域土壤重金屬污染的的重要來源之一。
從與土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)值的比較可以看出,重金屬Cr的表層土含量均值超過土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),但是實(shí)測(cè)背景點(diǎn)含量與參考文獻(xiàn)的報(bào)道值均超過這一標(biāo)準(zhǔn)值且與表層土樣點(diǎn)含量基本持平,因此可以認(rèn)為Cr的超標(biāo)主要是源于地球化學(xué)作用與成土背景。重金屬Cu雖然表層土含量均值未超過土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),但是卻明顯高于背景值,表明其受到了較為明顯的人為影響。重金屬Pb雖然表層土含量均值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),但是卻遠(yuǎn)高于背景值,表明其受到了顯著的人為影響。
表4 污染指數(shù)Table4 Pollution index
1)嘉興垃圾焚燒廠周邊區(qū)域表層土壤重金屬Cr、Mn、Cu、Pb、Fe平均質(zhì)量含量分別為174.05、707.76、47.68、41.95、39057.89 mg·kg-1。表層富集因子表明,Cr、Mn、Fe基本不對(duì)土壤環(huán)境造成污染,Cu、Pb對(duì)環(huán)境造成了輕微污染。
2)因子分析表明可將Cr、Mn、Cu、Pb、Fe分成分為三類:①Cr、Fe、Mn; ②Cu; ③Pb。Cr、Mn、Fe主要來源于地球化學(xué)作用,Cu、Pb受到了人為影響。Cu可能主要源于果園農(nóng)藥施用產(chǎn)生的重金屬污染。而Pb則很可能源于焚燒尾氣的擴(kuò)散沉降及其在土壤中的累積,其濃度分布與距離、風(fēng)向、風(fēng)頻密切相關(guān),廠區(qū)周邊土壤中存在重金屬累積效應(yīng),不容忽視。
3)污染評(píng)價(jià)結(jié)果表明該焚燒廠周邊區(qū)域土壤重金屬平均復(fù)合污染程度為輕度污染,Pb對(duì)污染程度貢獻(xiàn)最大。Cr的超標(biāo)主要源于地球化學(xué)作用與成土背景,Cu和Pb的平均濃度雖未超標(biāo)但明顯高于本區(qū)域背景值,說明受到人為影響,需引起注意。
BENTUM J L,ANANG M,BOADU K O, et al. 2011.Assessment of heavy metals pollution of sediments from fosu lagoon in Ghana[J].Chemical Society of Ethiopia, 25(2): 191-196.
CHENG H F, ZHANG Y G, MENG A H, et al. 2007.Municipal solid waste fueled power generation in china: a case study of waste-to-energy in Changchun city[J]. Environmental Science & Technology, 41(21): 7509-7515.
FRANCESCA C B, MARCO C. 2011,.Contribution of a municipal solid waste incinerator to the trace metals in the surrounding soid[J]. Environmental Monitoring and Assessment, 182: 523-533.
JORDI G B, LOLITA V, MARTI N, et al. 2011.Monitoring environmental levels of trace elements near a hazardous waste incinerator[J]. Biological Trace Element Research, 144: 1419-1429.
LIU Xing-mei, WU Jian-jun, XU Jian-ming. 2006.Characterizing the risk assessment of heavy metals and sampling uncertainty analysis in paddy field by geostatistics and GIS[J]. Environmental Pollution, 141: 257-264.
MIREN B Z, JUAN J A, JESUS M I, et al. 2010.Heavy mental levels (Pb, Cd, Cr and Hg) in the adult general population near an urban solid waste incinerator[J]. Science of the Total Environment, 408: 4468-4474.
NIE Yong-feng. 2008.Development and prospects of municipal solid waste (MSW) incineration in China[J].Frontiers of Environmental Science and Engineering in China, 2(1): 1–7.
ROGNERUD S,HONGVE D,FJELD E, et al. 2000.Trace metal concentration in lake and overbank sediment in southern Norway[J]. Environmental Geology, 39(7): 723-732.
U. S. EPA.SW-846 EPA Method 3052, 1995.Microwave assisted acid digestion of siliceous and organically based matrices,in: Test Methods for Evaluating Solid Waste, 3rd Edition, 3rd Update[S].Washington DC.
WERTHER J. 2007.Gaseous emissions from waste combustion[J].Journal of Hazardous Materials, 144(3): 604-613.
WANG Jun-jian, ZHAO Hong-wei, ZHONG Xiu-ping,et al. 2011.Investigation of mercury levels in soil around a municipal solid waste incinerator in Shenzhen,China[J]. Environmental Earth Science, 64: 1001-1010.
杜鋒,程溫瑩,程艷茹,等.2011.對(duì)生活垃圾焚燒產(chǎn)物中重金屬的探討[J].環(huán)境科學(xué)與管理, 36(9):72-74.
柳云龍,章立佳,韓曉非,等.2012.上海城市樣帶土壤重金屬空間變異特征及污染評(píng)價(jià)[J],環(huán)境科學(xué), 33(2):599-605.
汪慶華,董巖翔,周國華,等. 2007.浙江省土壤地球化學(xué)基準(zhǔn)值與環(huán)境背景值[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào), 23(2):81-88.
王學(xué)松.2009.城市表層土壤重金屬富集淋濾特征與磁學(xué)響應(yīng)[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社.
魏復(fù)盛,陳靜生,吳燕玉,等.1991.中國土壤環(huán)境背景值研究[J].環(huán)境科學(xué), 12(4):12-19
張倩,徐海云. 2012.生活垃圾焚燒處理技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展建議[J].環(huán)境工程, 30(2):79-81.
張秀芝,鮑征宇,唐俊紅. 2006.富集因子在環(huán)境地球化學(xué)重金屬污染評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].地質(zhì)科技情報(bào), 25(1):65-72.
章明奎,王浩,張慧敏.2008.浙東海積平原農(nóng)田土壤重金屬來源辨識(shí)[J],環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 28(10):1946-1954.
趙宏偉,鐘秀萍,劉陽生等. 2009.深圳市清水河垃圾焚燒廠周圍地區(qū)優(yōu)勢(shì)植物的汞污染研究[J].環(huán)境科學(xué), 30(9):2786-2791.
Spatial distribution and pollution evaluation of heavy metal in soils surrounding a typical municipal solid waste incineration plant
ZHONG Shan, GAO Hui, ZHANG Lishan, SU Hongfeng, ZHANG Cheng
1. College of Environment and Resources, Guangxi Normal University, Guilin, 541004, China
Incineration of municipal solid waste (MSW) for energy recovery is a desired option in modern societies as increase in quintiles of MSW. However, the gaseous and particulate heavy metals emitted from MSW incinerators may accumulate in the soil entering via dry and wet deposition, which can cause great concern for the population living nearby. In this study, soil samples around the typical municipal solid waste incineration (MSWI) plant in Hangzhou-Jiaxing-Huzhou Plain were collected. The concentrations of heavy metal were determined with X-ray fluorescence spectrometry (XRF), atomic absorption spectrometry (AAS) and mercury analyzer. Mean concentrations of Cr, Mn, Cu, Pb and Fe were 174.05、707.76、47.68、41.95 and 39 057.89 mg·kg-1in this region, respectively. Compared with background values by Cultural Enrichment Factor (CEF), Pb and Cu concentrations were higher than their corresponding background values, respectively. Factor analysis of geo-statistics was also performed. The results showed that the heavy metal distribution patterns were dominantly affected by three principal components: local geochemical characteristics (Cr, Mn and Fe, 37.88% of variance),impact of the pesticide application (Cu, 22.06% of variance) as well as MSWI plant (Pb, 22.74% of variance). The results also showed that the investigated region has low degree of heavy metal pollution. The major heavy metal pollution contribution is Pb (Pollution index=2.16). MSWI plant has a noticeable impact on heavy metal accumulation in surround areas.
solid waste incineration plant; soil; heavy metal; spatial distribution; pollution evaluation
O657.3
A
1674-5906(2014)01-0164-06
鐘山,高慧,張漓衫,蘇宏峰,張程. 平原典型垃圾焚燒廠周邊土壤重金屬分布特征及污染評(píng)價(jià)[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2014, 23(1): 164-169.
ZHONG Shan, GAO Hui, ZHANG Lishan, SU Hongfeng, ZHANG Cheng. Spatial distribution and pollution evaluation of heavy metal in soils surrounding a typical municipal solid waste incineration plant [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2014, 23(1): 164-169.
國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51108100;50808184);國家教育部資助基金項(xiàng)目(100Z007);廣西基礎(chǔ)教育委員會(huì)基金(200103YB020)
鐘山(1980年生), 男,副教授,博士研究生,從事環(huán)境固廢和污染方面研究。E-mail: 364371160@qq.com;hillclock@163.com
2013-10-15