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南方红壤区某重金属污染场地调查、风险评估及修复效果评估研究

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摘要

第1章 绪论

1.1 土壤重金属化学形态研究

1.1.1 土壤中重金属赋存形态

1.1.2 土壤中赋存形态的转化及影响因素

1.1.3 土壤中重金属赋存形态分析方法

1.2 土壤重金属污染修复技术方法研究进展

1.2.1 物理修复

1.2.2 化学修复法

1.2.3 生物修复法

1.3 固化/稳定化技术研究

1.4 超积累植物的筛选和开发

1.5 修复效果评估

1.6 本研究目的与意义

1.7 拟解决的主要问题与技术路线

第2章 南方红壤区某铬污染场地土壤环境质量调查与评价

2.1 前言

2.2 材料与方法

2.2.1 区域概况

2.2.2 样点布设

2.2.3 样品采集与制备

2.2.4 样品分析

2.2.5 数据分析与评价

2.3 结果与讨论

第3章 南方红壤区某铬铅复合污染场地风险评估

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.2.1 场地概况

3.2.2 污染源判断

3.2.3 采样调查与样品分析

3.2.4 风险评估一般程序

3.2.5 风险水平评价模型

3.2.6 暴露情景分析

3.2.7 确定暴露途径

3.2.8 暴露评估计算模型及参数选取

3.2.9 毒性评估

3.2.10 风险表征技术要求

3.2.11 计算污染物的致癌和非致癌风险

3.2.12 贡献率分析模型

3.2.13 土壤限值的计算方法

3.3 结果与讨论

3.3.1 重金属暴露量计算结果

3.3.2 污染物参数确定结果

3.3.3 风险计算结果

3.3.4 污染场地修复建议目标值分析

第4章 南方红壤区某重金属复合污染场地的修复效果评估

4.1 前言

4.2 材料与方法

4.2.1 区域概况

4.2.2 调查方法

4.2.3 分析方法

4.2.4 评估方法

4.3 结果与讨论

4.3.1 该红壤土质理化特征分析

4.3.2 修复前土壤中关注污染物分布特征

4.3.3 修复后的土壤中重金属浸出毒性分析

4.4.4 修复后评估建议

第5章 结论、建议与展望

5.1 结论

5.2 建议与展望

致谢

参考文献

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摘要

当前,土壤重金属污染问题日益得到世界各国的关注,全球受污染的面积也越来越广。我国的土壤中重金属污染物问题已开始在全国范围内逐步显现,重金属污染事件频发,而南方红壤区因有色金属矿丰富,开采和冶炼强度大,场地重金属污染问题尤为突出。本研究论文是针对我国土壤重金属污染问题,对南方红壤区的重金属污染场地的调查、风险评估以及修复后效果评估开展系统研究,为我省乃至我国红壤类别的重金属污染场地调查、基于人体健康的风险评估及修复效果评估提供研究案例与场地修复的参考。
   本论文的主要研究内容和取得的成果如下:
   (1)以我省红壤区的某铬渣堆放的污染场地为例,基于污染源的分析结论,综合调查了污染场地的表层和不同土层的土壤剖面样,结果表明33个铬渣污染场地表层土(30cm)点位,仅1个点位总铬含量不超标,其余点位总铬超标倍数为1.25倍~104.34倍不等,但总体趋势是山坡以上部分超标倍数较小,山坡以下东北区域超标最为严重,中间区域和东南区域超标在两者之间;六价铬含量空间分布与总铬含量空间分布基本吻合;空间分布上,由西至东、由南至北、由浅至深呈明显梯度变化,山坡以上部分1.2m以下、山坡以下东北区域污染已迁移至4m以下,5m深度土壤不超标。中间区域和东南区域超标倍数及污染迁移深度在两者之间,六价铬含量空间分布与总铬含量空间分布基本吻合。并通过土壤铬含量的单项因子评价指数法评价发现该场地表层土壤除了极少数处于轻度-中度污染状态外,其他均处于重度污染,污染指数高达2.35-122.46不等;通过重金属的潜在生态危害系数评价方法发现,该铬渣堆放的污染场地中铬导致场地潜在生态危害程度处于轻微,中等生态危害状态。
   (2)以我省某铬铅复合污染场地为例,采用污染场地风险评估技术导则(征求意见稿)中评价模型,选取铅和铬为关注污染物,对污染场地3种暴露途径下人体健康风险进行了估算,计算结果表明,铬的各暴露途径中致癌风险贡献主要通过吸入土壤颗粒物,其中厂区的综合致癌风险值为2.92×10-4,农田的综合致癌风险值为1.50×10-4,远大于1×10-6的风险警戒值,致癌风险极高;同时通过风险分析,致癌风险值或危害商值的计算确定了厂区内重点修复的污染物是铬,而厂区周边农田重点修复的污染物是铅和铬。
   (3)以我省某铬铅复合污染场地为例,通过风险评估分析发现,对于铅污染的工业用地,经非致癌风险所有暴露途径计算的土壤修复目标值为551.58mg/kg,低于《展览会用地土壤环境质量评价标准(暂行)》(HJ350-2007)的标准值,经修复后的土地可用于场馆用地、绿化用地、商业用地、公共市政用地等土壤非直接暴露于人体的土地利用类型,而对于住宅类用地等敏感用地类型,经非致癌风险所有暴露途径计算的土壤修复目标值为57.63 mg/kg,低于《食用农产品产地环境质量标准》(HJ332-2006)中pH<6.5时水作、旱作和果树等的限值要求,但高于蔬菜种植的限值。铬(Ⅵ)具有致癌风险,铬污染场地的工业用地及住宅等敏感类用地的修复目标建议值分别为4.57 mg/kg和2.36 mg/kg,远低于《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)[139]中的一级标准限值,即土壤的自然背景水平,从技术和经济的角度考虑,是不可行的,铬污染场地的修复目标建议值应根据场地的土地利用类型,结合相关工艺技术的可达性来综合确定。
   (4)以某红壤型的镉铅铜复合重金属污染场地为例,对稳定化修复后的农田土壤通过SPLP法进行了重金属污染物浸出含量的测定,结果表明,依照国家标准《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)该修复后的场地土壤浸出液中所关注有害重金属污染物的含量(Cu、Pb、Cd和As)均远低于标准值,说明修复后的土壤已达到安全标准,所采用的修复方法和措施合适。

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