钢铁企业污染场地土壤环境评价与修复的探讨

2020-11-04闫卫军山西晋环科源环境资源科技有限公司

节能与环保 2020年10期

文_闫卫军山西晋环科源环境资源科技有限公司

在当今的城市化发展过程中，城市土地应用需求也开始越来越大，因此，很多开发商开始致力于一些废弃工厂等场地的开发与再利用。在对钢铁企业污染场地进行开发的过程中，Cu、Pb、Zn 等重金属污染物、多环芳烃、二恶英以及酚酞脂类化合物等有毒有害污染物的含量都需要控制在合理的范围内。因此，为保障场地使用的安全性，应做好土壤环境评价和修复工作，以此来保障使用者的健康，避免有毒有害污染物对使用者的不利影响。

1 钢铁企业污染场地的土壤环境评价

1.1 土壤环境污染情况初步分级

在本次钢铁企业污染场地的土壤环境评价中，主要选择了首都钢铁集团的旧厂址进行土壤环境分析。具体分析过程中，按照其实际的生产流程、工艺以及厂区分布情况等对各个废弃的场地进行研究，并对每一个环节可能会造成的土壤环境污染进行分析。最后进行了各个区域土壤环境污染等级的大致划分，为后续的选点取样工作做好充足准备。

1.2 土壤的取样分析和空间插值

在本次研究中，主要借助于GPS 定位技术来进行采样点选择，借助于土壤采样器进行柱样选取。首先通过测量仪器在每一个采样点进行了20 个磁化率测量，测量范围是4m2，找出磁化率比较均匀的土壤，然后在这个范围内通过采样器钻出三个孔，孔深在30 ～50cm 之间，再借助于Sm-400 磁化率测井仪来测试每一个现场钻孔的垂直剖面磁化率。实验室会将实际的测量结果和样品储存的完好度作为依据，从每一个采样点选出一根土壤柱，并按照间隔为1cm 的标准进行分样，然后根据《土壤农业化学分析方法》来对样品进行常规的理化分析。如果在现场的磁化率检测过程中发现了磁背景值比较高的区域，就将其样品的理化分析作为评价标准。

按照网格定位取样过程中的土壤分析结果，通过统计学中的克里格法来进行不同土壤层次综合污染指数的空间插值统计，由此可实现每一个区域内土壤中主要污染物的分布范围及其在土壤深度不断增加过程中具体缩小情况的全面了解，通过分析可知，在本次所研究的场地内，污染在土壤表层1～10cm之间比较集中。同时，综合金属元素、粒度分析、磁学指标检测以及多元化的统计分析可知，在该场地内，重金属元素和此参数之间的垂向变化特点十分相似，而且呈现出非常显著的相关关系，其相关度在0.86 ～0.98 之间。通过对Cu、Pb、Fe、Zn 以及Mn 以及磁化率结合态的进一步相关分析可知，这五种金属元素的有机结合态和铁锰结合态与磁化率之间的相关性十分显著，其相关度在0.56 ～0.98 之间，但是残渣态以及变换态的重金属却和磁化率之间没有相关性。由此可判断出，雌花矿物与重金属之间在赋存状态上具有本质联系。

钢铁尘中的污染物主要出在该场地剖面上部，深度在0 ～3cm 之间，钢铁尘是导致金属元素含量提升的一个主要原因，所以在这一深度范围之内，重金属元素的含量以及磁性都会呈现出显著增强的趋势，这主要是因为细粉砂以及中粉砂中富集的多畴磁铁矿对样品磁性特征有着主导性作用。在3 ～10cm的深度范围内，重金属的含量呈现出逐渐下降趋势，虽然这一部分的土壤有着和上一层十分相似的磁性特征，但是磁矿的含量却呈现出了明显的降低趋势，由此可判断，这一深度范围属于该土壤剖面中的一个过渡和迁移阶段。在10cm 深度以下，土壤基本并未遭到钢铁厂的污染，无论是重金属元素的含量还是磁铁矿的含量都非常低，磁性颗粒也有着非常稳定的大小变化特点，基本可以代表这一场地内的土壤自然背景。通过指标聚类以及相应的分析可知，重金属元素含量以及土壤中磁参数之间的相关性十分显著。

1.3 土壤风险评价

在本次评价中，主要采用的是内梅罗指数法进行评价，并将《国家工业企业土壤环境质量风险评价基准》（Hj/T25-1999）作为参考，对该场地内的每一个区块实施土壤风险评价。通过评价结果发现，在焦化厂存在较高含量的有机污染物，且PAHs超标的项目比较多，有一些区域已经受到了严重的污染。同时，通过本次研究，也根据实际情况拟定了相应的土壤环境修复方法，具体情况如表1。

表1 该场地主要区域内的土壤污染情况及其修复方法

2 钢铁企业污染场地的土壤环境修复

2.1 修复目标

根据《土壤环境质量标准》中对于第三类土壤质量的规定，在本次修复中，需要将Cr 含量控制在300mg/kg 以内，将Cd含量控制在1mg/kg 以内。由于PAHs 并没有统一的控制标准，所以按照美国的相关治理标准进行治理，将其含量控制在8.1mg/kg 以内。

2.2 拟定修复方法的经济性比较分析

在对土壤环境进行修复的过程中，可以选择的修复方法有很多，在本次污染场地的研究中，主要拟定了三种修复方法：原位修复法、原位修复+隔离法和异位修复+换土法。表2 是对这三种修复方法的经济性所进行的对比分析。

表2 三种污染土壤环境修复方法的经济性对比分析情况

2.3 修复的方法具体选择

通过以上的污染情况研究，并结合各种修复方法的经济性比较，在本次研究中，对该钢铁厂污染区域内的土壤修复方法进行了合理选择。

2.3.1 轻度污染区域的修复方法选择

对于铁矿、石灰石和萤石区域、耐火材料、冶金区域以及热轧区域，主要通过原位修复+隔离的方法进行处理，但是因为铁矿冶金区域以及热轧区域内含有重金属，所以在具体处理中，可采用开发和治理共同实施的方法来进行处理。

2.3.2 中度污染区域的修复方法选择

在对原料场、焦炭、煤、铁合金区域、球团或烧结区域、配煤和焦化区域、炼铁区域、转炉炼钢区域、钢渣处理场铸渣区域进行修复的过程中，可以结合分期处理规划，来选择原位修复或者是异位修复+换土的方式进行修复。也就是说，如果规划时间较长，可选择原位修复，如果规划时间较短，则需要选择位修复+换土，且只有在保障土壤环境修复合格之后才可以对其进行开发。

2.3.3 重度污染区域的修复方法选择

在对炼焦区域和化工区域等重度污染区域进行修复的过程中，可通过原位修复法结合异位修复+换土的方法进行修复，待到保障修复合格之后才可以进行开发利用。