路用建筑垃圾中重金屬的污染風(fēng)險(xiǎn)分析

陳宇云　孫滿成　楊勝科　趙曉紅　王周峰　王文科

摘要：建筑垃圾的用于公路建設(shè)，可以有效緩解公路建設(shè)資源緊張的局面。本文對(duì)用于西咸北環(huán)高速公路路基填筑的不同類型建筑垃圾中的重金屬進(jìn)行分析，結(jié)果表明：與土壤質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，個(gè)別樣品重金屬含量雖有超標(biāo)現(xiàn)象，但平均值遠(yuǎn)低于三級(jí)指標(biāo)，對(duì)環(huán)境影響較小，可以用于公路建設(shè)路基填筑。

關(guān)鍵詞：建筑垃圾；重金屬；路基填筑；污染風(fēng)險(xiǎn)

中圖分類號(hào)：X799.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）06-0037-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.020

Abstract：Construction waste for highway construction，can effectively alleviate the tense situation of highway construction resources. This article analyzes the heavy metals in different types of construction waste that are used to fill the roadbed of the Xian-Xianyang Expressway， The results show： Comparing with national standards for soil quality， Individual samples have excessive levels of heavy metals， However， the average value is much lower than the third-level indicator， Little impact on the environment， it can be used for road construction roadbed construction.

Keywords： Construction rubbish； Heavy metal； Subgrade filling； Pollution risk

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，建筑垃圾年產(chǎn)生量為2.5-3.6億t[1]，約占城市垃圾總量的30%-40%[2-4]，不僅占用大量土地對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響，并且是對(duì)資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。國(guó)內(nèi)外都有關(guān)于建筑垃圾綜合利用的研究[5]，也有一些將建筑垃圾用于公路建設(shè)的嘗試[6-8]。

西咸北環(huán)高速公路是《關(guān)中-天水經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展規(guī)劃》確定的交通建設(shè)重點(diǎn)工程之一。在路堤、路床填筑中共使用大量建筑垃圾替代原設(shè)計(jì)灰土填筑。本文對(duì)用于西咸北環(huán)高速公路路基填筑的不同類型建筑垃圾中的重金屬進(jìn)行分析，并對(duì)其污染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 樣品采集

對(duì)擬用于西咸北環(huán)高速公路路基填筑的建筑垃圾進(jìn)行樣品采集，采集到的樣品共計(jì)33個(gè)，包含有混合樣、磚樣、混凝土樣、瓷片樣、農(nóng)田土樣以及試驗(yàn)段建筑垃圾的壓縮樣、黃土樣、灰土樣，具體采樣信息見表1。

1.2 儀器與試劑

實(shí)驗(yàn)儀器：電子天平、Teflow坩堝、鋼瓶、101A-3E電熱鼓風(fēng)干燥箱、電熱板、容量瓶、電感耦合等離子質(zhì)譜儀（ICP-MS）。

試劑：HNO3溶液（濃度分別為40%、2%）、純HF（優(yōu)級(jí)純）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

根據(jù)中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)（HJ557-2009）（代替GB5086.2-1997），對(duì)建筑垃圾樣品進(jìn)行預(yù)處理，去除雜物后將其研磨過篩（60目，≦0.3mm）。

稱取所有樣品各50mg置于Teflow坩堝，分別向土樣中加入1.5mLHNO3和1mL HF，稍微搖勻混合后放入鋼瓶中，在101A-3E電熱鼓風(fēng)干燥箱中經(jīng)189℃高溫高壓處理24h（第一次溶樣），置于電熱板上烘干；加入不超過1mL的純HNO3于第一次烘干的樣品中，等待其再烘干（復(fù)溶過程）；加入2mL左右40%的HNO3于第二次烘干的樣品中，烘烤4h后取出并冷卻，用2%的HNO3將冷卻的樣品定容至60mL，置于一次性塑料容量瓶中。

對(duì)建筑垃圾中的重金屬元素采用電感耦合等離子質(zhì)譜儀（ICP-MS）進(jìn)行測(cè)定，并以外標(biāo)法對(duì)其進(jìn)行定量。

2 結(jié)果與討論

2.1 建筑垃圾重金屬元素超標(biāo)情況

對(duì)建筑垃圾中鉻（Cr）、銅（Cu）、鎳（Ni）、鎘（Cd）、鋅（Zn）和鉛（Pb）等6種重金屬元素進(jìn)行了分析，并與土壤三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（表2）作為對(duì)比，分析了不同區(qū)域建筑垃圾加工廠污染物的超標(biāo)情況（表3和表4）。

表3和表4數(shù)據(jù)表明：建筑廢棄物中只有鎘、鋅和鉛有超標(biāo)現(xiàn)象，其中混合樣超標(biāo)率為14.3%，磚塊樣超標(biāo)率為12.5%，混凝土樣無超標(biāo)，瓷片樣超標(biāo)率為33.3%，總超標(biāo)率為17.6%，污染風(fēng)險(xiǎn)依次為混凝土樣、磚樣、混合樣和瓷片樣，逐漸升高，這兩個(gè)采樣區(qū)域均是Cd超標(biāo)率較高。從土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)看，超標(biāo)倍數(shù)不高，用于公路路基建設(shè)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)不大。

2.2 建筑垃圾中重金屬含量與當(dāng)?shù)剞r(nóng)田土壤背景值的比較

對(duì)采集自研究區(qū)的三個(gè)場(chǎng)地的混凝土、磚、瓷片、混合樣、試驗(yàn)段壓實(shí)樣和灰土樣共33個(gè)樣品進(jìn)行分析，并取其平均值與土壤環(huán)境背景值（農(nóng)田土樣）對(duì)比，結(jié)果見圖1。可以看出瓷片樣中重金屬元素的含量遠(yuǎn)大于其余建筑垃圾樣品，其中在Cu、Zn、Pb重金屬元素圖中較為明顯；混凝土樣中各重金屬元素含量均較低，屬于污染風(fēng)險(xiǎn)最低的建筑垃圾材料；磚樣中各重金屬元素含量均屬于中等水平，沒有明顯過高和過低的重金屬元素含量。在磚樣、混凝土樣、瓷片樣混合后的混合樣品中可以看出，重金屬含量較高的建筑垃圾單樣在混合后，重金屬都有所降低。因此在選取建筑垃圾作路基的再生材料時(shí)，可以盡量在一定范圍內(nèi)降低瓷片在混合的建筑垃圾中的比例，或者增加混凝土在混合建筑垃圾中的比例，這樣可以最大限度的降低建筑垃圾作為公路路基時(shí)對(duì)周邊環(huán)境（土壤、地下水）帶來的影響。在對(duì)比分析混合樣與農(nóng)田土樣中的重金屬含量時(shí)可以看出，混合樣中Zn元素含量盡管高于背景值，但低于土壤質(zhì)量三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其余重金屬含量均低于農(nóng)田土樣，因此，建筑垃圾用于高速公路路基填筑不會(huì)污染周邊土壤。

3 結(jié)論

本文測(cè)定了不同類型建筑垃圾中Cr、Cu、Ni、Cd、Zn和Pb等重金屬元素的含量，對(duì)其超標(biāo)情況進(jìn)行了分析，結(jié)果表明建筑垃圾用于高速公路路基填筑對(duì)周邊水土環(huán)境影響較小。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-05-14

基金項(xiàng)目：交通運(yùn)輸部2013年度建設(shè)科技項(xiàng)目（2013318J16490）

作者簡(jiǎn)介：陳宇云（1978-），男，博士，副教授，研究方向?yàn)槲廴究刂苹瘜W(xué)。