豐鎮(zhèn)市西部地區(qū)淺層地下水重金屬的測(cè)定

哈 斯

(呼和浩特民族學(xué)院環(huán)境工程系，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051)

豐鎮(zhèn)市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中南部，河北省、山西省、內(nèi)蒙古自治區(qū)交界處，是華北地區(qū)的重要電力能源基地，能源充足，豐鎮(zhèn)電廠裝機(jī)容量為120萬(wàn)kW，是一座比較古老的火力發(fā)電廠。近十年來(lái)，圍繞發(fā)電廠組建了“豐鎮(zhèn)市西園區(qū)”，包括煉油廠、發(fā)電廠等。由工業(yè)園區(qū)排出的廢氣、廢水、廢渣及噪聲對(duì)當(dāng)?shù)鼐用裨斐闪艘欢ǖ挠绊?，例如，草坪退化、農(nóng)田面積減少、空氣污染等。

燃煤發(fā)電工程是以煤為燃料，通過(guò)鍋爐燃煤產(chǎn)生熱量加熱水體產(chǎn)生蒸汽,然后利用蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。在燃煤發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程中需要對(duì)外排放煙氣、廢水和大量的粉煤灰。其中燃煤產(chǎn)生的粉塵、廢水、粉煤灰含有少量的重金屬,對(duì)周?chē)寥篮椭参锂a(chǎn)生直接危害[1-2]。煤中含有多種重金屬元素，火力發(fā)電廠通過(guò)燃煤排放影響周?chē)寥篮退w中重金屬元素的含量與分布。

煉油廠通過(guò)對(duì)地層中開(kāi)采出的原油經(jīng)過(guò)蒸餾、催化、裂化、裂解、加氫精制等過(guò)程，生產(chǎn)出柴油、汽油、煤油、潤(rùn)滑油、石油焦、瀝青、乙烯等產(chǎn)品。目前，世界原油需求量持續(xù)增長(zhǎng)，輕質(zhì)原油已不能滿(mǎn)足需求，國(guó)際市場(chǎng)上重質(zhì)、超重質(zhì)及劣質(zhì)原油所占比重越來(lái)越大，非常規(guī)原油將成為人類(lèi)的重要能源。在原油加工過(guò)程中，催化裂化裝置再生煙氣、燃燒原油焦鍋爐排放的廢氣中含有較高濃度的重金屬，會(huì)污染煉油廠及周邊環(huán)境[3]。

由于重金屬元素具有難以降解、持久性及生物富集性等特點(diǎn)，進(jìn)入環(huán)境中會(huì)造成污染。重金屬污染可以影響農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量，也可以導(dǎo)致大氣和水環(huán)境質(zhì)量的惡化[4-5]。重金屬污染不僅給環(huán)境、經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大的損失，而且對(duì)人體健康也構(gòu)成了潛在的威脅,后果不容忽視[6]。自2009年以來(lái)，中國(guó)已發(fā)生特大重金屬污染事件30多起，重金屬因此一直被作為國(guó)家重點(diǎn)防控污染物而備受關(guān)注。本文對(duì)豐鎮(zhèn)市西部工業(yè)園區(qū)淺層地下水重金屬(鋁-Al、鉻-Cr、砷-As、銅-Cu、鋅-Zn、鎳-Ni)含量進(jìn)行了監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)，旨在為發(fā)電廠和煉油廠對(duì)周?chē)h(huán)境污染防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)的布設(shè)

采樣點(diǎn)分別設(shè)在豐鎮(zhèn)市西部地區(qū)發(fā)電廠周?chē)晌鞯綎|A-馬家圐圙，B-七泉村，C-后十泉，D-后十二泉村，E-二十八號(hào)，F(xiàn)-發(fā)電廠，G-留人窯，H-擇落溝等地區(qū)。其中C-后十泉地區(qū)有煉油廠，D-后十二泉村有儲(chǔ)灰場(chǎng)，G-留人窯地區(qū)地勢(shì)較低。E-二十八號(hào)，F(xiàn)-發(fā)電廠，G-留人窯地區(qū)屬于人口居住較密集地區(qū)。

1.2 水樣的采集與保存

依據(jù)國(guó)家地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)法(GB/T14848-93)進(jìn)行采樣。采樣容器用蒸餾水清洗后，在10%的硝酸溶液中浸泡24h，再用去離子水清洗后備用，采樣時(shí)先打開(kāi)水泵放水10～20min，采樣前用待測(cè)水樣蕩洗容器和容器帽2～3次，以保證水樣的代表性。

將水樣用HNO3酸化至pH值為2，保存在4℃的冷藏柜里待測(cè)。

1.3 水樣重金屬的測(cè)定

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP-MS7900(美國(guó)安捷倫公司)、超純水機(jī)(MiLi-q)、ME-104分析天平(上海梅特勒-托利多儀器有限公司)、實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)(FE-20)、硝酸(優(yōu)級(jí)純)、試驗(yàn)用去離子水、混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。

標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：稀釋儲(chǔ)備液(濃度10μg/mL)配置濃度0,2,5,10,15,30,50ppb的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

樣品的處理：將待測(cè)水樣經(jīng)過(guò)0.45μm濾膜過(guò)濾后，加入硝酸，調(diào)整濃度達(dá)到5%，移取50mL的樣品進(jìn)行測(cè)定。

ICP -MS 分析條件：等離子功率1500W；載氣流量0.9L/min (0.6～1.0L/min)。

補(bǔ)償氣流量0.25L/min (0.3～1.0L/min)；進(jìn)樣深度8mm (7～10mm)；蠕動(dòng)泵速0.1r/s (0.1～0.2r/s)。

2 結(jié)果與分析

2.1 地下水重金屬含量與國(guó)標(biāo)對(duì)比

表1為地下水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值和豐鎮(zhèn)市西部地區(qū)淺層地下水的重金屬測(cè)定值，單位為ppb。由表可知經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得豐鎮(zhèn)市西部不同地區(qū)淺層地下水中重金屬的含量與國(guó)標(biāo)對(duì)比，豐鎮(zhèn)市地下水重金屬含量較低，并未超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。其中G-留人窯的砷含量有接近國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的趨勢(shì)，C-后十泉的重金屬含量普遍較高，如果不加以控制，將會(huì)超過(guò)國(guó)家限值。

表1 國(guó)標(biāo)及各采樣點(diǎn)重金屬濃度 ppb

2.2 地下水重金屬含量分析

由表1可知C-后十泉，D-后十二泉村地區(qū)重金屬含量普遍高于其他地區(qū)，這是因?yàn)镃區(qū)有煉油廠，D區(qū)有儲(chǔ)灰場(chǎng)。

在煉油廠加工原油的過(guò)程中原油中的重金屬最終將分布在煉油廠廢水、廢氣、廢渣以及原油產(chǎn)品中(特別是原油焦等重組分中)。煉油廠廢氣、廢渣中的重金屬會(huì)隨風(fēng)力和降雨的沖刷落入周?chē)h(huán)境中，通過(guò)長(zhǎng)期的雨水溶解與滲透進(jìn)入地下水中，從而造成重金屬含量高于其他地區(qū)。煉油廠廢水中的重金屬主要為可溶性鹽類(lèi)，難以降解，且環(huán)境周期長(zhǎng)，如果沒(méi)有徹底處理也將會(huì)慢慢滲入地下而影響地下水的重金屬含量。D區(qū)的儲(chǔ)灰場(chǎng)主要用來(lái)堆放發(fā)電廠排放的大量燃料灰渣?；鹆Πl(fā)電廠產(chǎn)生的大量燃煤固體廢棄物包括粉煤灰、爐渣等，而煤中含有的重金屬元素在燃燒過(guò)程中富集在這些廢棄物[7-9]中，隨著排放直接污染大氣環(huán)境，并且在堆放過(guò)程中由于大氣降水等而進(jìn)入到地表和地下水環(huán)境以及土壤環(huán)境，最終影響地下水的重金屬含量。

由表1可知F-發(fā)電廠地區(qū)重金屬含量低于C,D區(qū)域。發(fā)電廠所在地區(qū)重金屬含量較低，可能是由于發(fā)電廠位于人口密集的城區(qū)，電廠對(duì)所排出的廢水進(jìn)行了有效的處理回收，所排放物質(zhì)重金屬含量較低。

由表1可知G-留人窯地區(qū)的重金屬含量低于C,D區(qū)，但高于其他地區(qū)。這是由于G區(qū)地勢(shì)較低，由煉油廠和火力電廠排出的廢氣，灰渣落入周?chē)h(huán)境中的重金屬通過(guò)地表徑流，聚集在低洼處，長(zhǎng)期滲透導(dǎo)致地下水重金屬含量比其他地區(qū)高。此外G區(qū)相較其他地區(qū)人口密集，城市生活污水，垃圾排放也是重金屬含量升高的原因之一。

此外，A-馬家圐圙，B-七泉村，E-二十八號(hào)，H-擇落溝等地區(qū)地下水重金屬含量較低，這是由于這些地區(qū)離煉油廠、發(fā)電廠、和人口密集區(qū)較遠(yuǎn)，受到的污染影響較小。

由此可知，隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)園區(qū)的建成會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染，加強(qiáng)管控尤為重要，否則隨著長(zhǎng)年累月的重金屬富集，將會(huì)造成環(huán)境污染。

3 結(jié)論

(1)豐鎮(zhèn)市西部地區(qū)淺層地下水中重金屬含量均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

(2)煉油廠、儲(chǔ)灰場(chǎng)及人口密集的城區(qū)重金屬含量較高。

(3)部分地區(qū)重金屬含量趨于接近國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，需加強(qiáng)企業(yè)監(jiān)管。