電子廢棄物拆解區(qū)周邊農田土壤重金屬污染及生態(tài)風險

任露陸 曹美苑 王固寧

摘要 采集了典型的電子廢物拆解區(qū)周邊農田土壤，分析了6種重金屬元素（As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn）的含量，計算了污染指數(shù)、富集因子和潛在生態(tài)風險指數(shù)，用于評價研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)風險。結果表明：研究區(qū)域土壤中的Cd、Pb、Cu、Zn含量顯著增加，均超出農用地土壤污染風險篩選值標準，超標率分別為Cd 100%、Pb 100%、Cu 91.3%和Zn 26.1%;富集因子值進一步表明，Cd、Cu、Zn、Hg是該區(qū)域富集最明顯的金屬，這可能與電子垃圾活動有關;Cu、Pb、Zn這3種重金屬極顯著相關（P<0.01），可能具有相同的來源，Cd、Hg、As與其他元素的相關系數(shù)較小，可能有電子廢物之外的來源;6種重金屬綜合潛在生態(tài)風險指數(shù)顯示，該區(qū)域屬于潛在生態(tài)風險很強的區(qū)域，其中Cd和Hg對生態(tài)危害貢獻率達到85.54%。

關鍵詞 電子廢物;農田土壤;重金屬;污染;生態(tài)風險

中圖分類號 X825 ?文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2020）10-0050-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.10.014

Abstract In this study，soil samples collection was conducted in farmland around a typical disassembling site，and the concentrations of six heavy metals （As，Cd，Cu，Hg，Pb，and Zn） were analyzed，calculated the pollution index，enrichment factor and potential ecological risk index，and used them to evaluate the ecological system risk.The results showed that the mean concentrations of Cd，Pb，Cu，and Zn were significantly higher than their standard values of risk screening values in agricultural land，the excess portion was 100% for Cd，100% for Pb ，91.3% for Cu，and 26.1% for Zn;the values of enrichment factors further demonstrated that Cd，Cu，Zn and Hg were the most signifi cantly enriched metals in the study area，which might be associated with ewaste activities; Cu，Pb，and Zn in soils may originated from the same source for their highly significant correlation （P<0.01） while Cd，Hg，and As may differ from different sources;the potential ecological risk of 6 heavy metals indicated that this region with much higher potential ecological risks，and the contribution rate of Cd and Hg to ecological risk reaches 85.54%.

Key words Ewaste;Farmland soil;Heavy metal;Contamination;Ecological risk

長期以來，由于我國的勞動力低廉和相關環(huán)保制度不健全，全世界約有70%的電子廢物在中國完成了從拆解到最終處置的過程，并且形成了包括廣東清遠的龍?zhí)潦?、汕頭貴嶼以及浙江臺州在內的聚集基地[1]。重金屬由于具有特殊性能而被廣泛地用于電子產(chǎn)品的生產(chǎn)，不規(guī)范的拆解行為加劇了重金屬的釋放，每年電子拆解過程排放的Cu達到5 000 t[2]。前人的許多研究報道已表明，電子拆解成為了拆解區(qū)域土壤重金屬污染的重要來源，并且呈現(xiàn)出Cd、Cu、Pb和Zn等多金屬復合污染[3-6]，在土壤-作物體系內，金屬間因存在拮抗或協(xié)同效應，多金屬在作物體內的遷移通常比單金屬更復雜[3]。在此背景下，以電子廢物拆解區(qū)污染農田為研究對象，開展多種重金屬污染特征與生態(tài)風險研究，對于重金屬復合污染農田的安全利用具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

龍?zhí)伶?zhèn)地處廣東省清遠市清城區(qū)中部、北江的中下游，屬珠江三角洲沖積平原的北端，西臨北江，北與清城市區(qū)接壤，南毗廣州市花都區(qū)，距廣州市中心60 km2，總面積153 km2。該地的廢舊拆解行業(yè)有30年發(fā)展歷史，是我國最大的電子拆解基地之一。該地區(qū)屬亞熱帶季風氣候區(qū)，溫暖濕潤，一年四季均可耕作，區(qū)內地貌類型以丘陵為主，主要植被是人工林和灌木，村民以農業(yè)耕作為主，主要是生產(chǎn)水稻、花生和其他雜糧以及經(jīng)營規(guī)模性種植和養(yǎng)殖等。

1.2 樣品采集

1.2.1 土壤采集。2017年11月水稻秋收后，在電子廢物拆解區(qū)周圍的農田采集土壤樣品，并在研究區(qū)域上游和逆風方向10 km以外的稻田采集3個參考土樣品，以消除任何電子垃圾回收的影響。

采集表層土壤樣品（0～20 cm），聚乙烯袋封裝（視地塊大小每個樣品由在一定范圍內采集的5個樣品混合而成，同時記錄采樣中心點經(jīng)緯度及周圍環(huán)境情況），共獲得土壤樣品 23個。樣品在實驗室室溫風干后，研磨過100目（0.15 mm）尼龍篩，用于pH和重金屬分析。

（2）6種重金屬的相關性分析表明，Cu、Pb、Zn這3種重金屬相互之間在0.01水平上顯著相關，這說明了這些元素來源單一，具有相同的來源，與電子垃圾拆解產(chǎn)生的“三廢”中同時富含Cu、Pb、Zn等多種重金屬是相符的;Cd、Hg、As與其他元素的相關系數(shù)較小，表明Cd、Hg、As污染可能還有電子廢物之外的來源。

（3）6種重金屬綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)顯示，該區(qū)域屬于潛在生態(tài)風險很強的區(qū)域，全部樣本的RI值都高于300，其中 65.2%的樣品RI值為300～600，34.8%的樣本RI值大于600， Cd和Hg對生態(tài)危害貢獻率達到85.54%。6 種重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)排序是Cd>Hg>Cu>As>Pb>Zn。

由此可知，電子廢物拆解區(qū)周邊農田土壤中的Cd、Pb、Cu和Zn等重金屬含量顯著增加，潛在生態(tài)風險很強（尤其是Cd和Hg），主要與電子廢物回收活動有關，這意味著當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)和居民生活面臨相當大的風險，該研究結果可為地方當局有效規(guī)范電子垃圾回收產(chǎn)業(yè)及土壤修復提供參考。

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