由于電子產業技術發展和電子產品更新換代的速度加快,公眾對電子類產品的需求不斷更新和膨脹,因而產生了大量的電子廢棄物,俗稱電子垃圾。電子廢棄物拆解可以給當地帶來廉價的原材料和豐厚的財富,但電子垃圾若處置不當,將會對我們生存的環境和人體健康構成嚴重的危害。目前,電子垃圾拆解業對環境和人體健康的影響也已成為國內外研究的重要課題。筆者選取了電子廢棄物拆解業發達的下谷岙村作為研究對象,對拆解場外土壤的污染狀況進行了野外調查和實驗室分析研究。
1樣品采集和處理
1.1調查點的背景
下谷岙村位于浙江省臺州市路橋區西南面,由于受峰江、溫嶺等地拆解業蓬勃興起的影響,20世紀末起,下谷岙村、上寺前村、安溶村等地的拆解業隨之興旺。下谷岙村的拆解業經營者以作坊式個體戶居多,多數經營者建設了遮雨棚,變露天拆解為室內拆解,同時拆解場內的地面已基本硬化,澆筑了水泥地面。但因資金、技術、設備等原因,目前仍采用簡易、落后的工藝拆解(如焚燒、酸洗),拆解過程中產生的有毒、有害氣體以及焚燒時的濃煙對當地的水源、土壤、空氣造成了不同程度的污染,拆解后產生的廢物垃圾被隨意丟棄在垃圾焚燒場進行露天焚燒。垃圾焚燒場以西的大片水稻田荒蕪,而離垃圾焚燒場較遠(100m)外的水稻卻長勢良好;東面的水稻田與垃圾焚燒場相隔大約20m,從表面看水稻長勢未受影響。由于調查點特殊的地理環境(見圖1),筆者認為,垃圾焚燒場是影響該調查點周邊土壤環境的主要影響源。
1.2土壤樣品的采集
采樣時間為2006年1月20日~2006年2月14日,共采集樣品16個。土壤分析樣品采自垃圾焚燒場附近的水稻田。如圖1所示,垃圾焚燒場的北面是一條水泥質公路,東面是一條鄉間小路,同時考慮到當地的主導風向是偏北,采樣時以垃圾焚燒場為起點,向南、向西2個方向采樣,以了解垃圾焚燒場周圍不同距離、不同方向土壤中有關污染因子的污染現狀。
圖1下谷岙村土壤樣品平面分布示意圖
下谷岙村土壤樣品編號依次為Sl-S16'其中Sl-S13是水稻土,向西布置的最遠采樣點距離垃圾焚燒場約15m;向南的最遠采樣點距離垃圾焚燒場約40m。S14是位于垃圾焚燒場南偏西45°,距離垃圾焚燒場約80m的水稻土。S15采自與垃圾焚燒場隔一條路的一片水稻田,距離垃圾焚燒場約20m。同時,在垃圾焚燒場東南方向、距離垃圾焚燒場約200m的菜園里采集土壤樣品S16作為對比。
1.3樣品的制備和測定
1.3.1樣品的制備
首先將采集到的土樣自然風干,然后將風干土樣壓碎,剔除石塊、玻璃、植物根莖等雜物,放烘箱內60℃烘干。土樣經粉碎機充分研磨后,準確稱取4g,放入聚氯乙烯環內,壓制成片,用于測定。
1.3.2測定項目及測定方法
本實驗使用英國帕納科公司(原飛利浦公司)生產的波長色散型X射線熒光光譜分析儀Axios,測定了土樣中Cu、Zn、Pb、As、Cr、Mn、Ni7種重金屬元素的含量。Axios系統具有快速性、準確性和易于操作性,樣品不需消化,可以直接測試粉末樣品,精密、穩定的溫度控制系統能夠確保測量結果的長期穩定性。
2結果分析
2.1土壤中重金屬元素含量的分析
從表1可以看出,下谷岙村土壤中Cu、Pb的含量均有不同程度的超標,Zn、As、Cr、Mn、Ni的含量均處于國家標準范圍內。
表1浙江省臺州市路橋區下谷岙村土壤中重金屬的含量(wB/(mg?kg-1))
注:Cu、Zn、Ni含量的國家標準采用GB15618-1995土壤環境質量標準;Pb、As、Cr含量的國家標準采用無污染農產品土壤質量標準(DB23/388-95)。
下谷岙村土樣中Cu含量的平均值為435.67mg/kg,遠遠高出土壤環境質量標準二級標準值100mg/kg。樣品S4中Cu含量最高,為1038.08mg/kg;S14中Cu含量最低,為144.37mg/kg。S4距離垃圾焚燒場約5m,S14距離垃圾焚燒場約80m。反映拆解垃圾焚燒對土壤中Cu的含量有重要影響。另一方面,即使距離垃圾焚燒場80m處的土壤中含銅量也已經超過國家土壤標準,高出浙江省土壤背景值均值6倍多,由此推測垃圾焚燒場對土壤重金屬含量影響的直線距離大于80m。從表1還可以看出,S6中除Pb含量低于S3外,其余元素的含量均高于S3,這是因為S3更靠近公路,受到汽車尾氣的影響,而汽車尾氣對土壤Pb含量的貢獻是一個主要的影響因素,這與不少學者的研究不謀而合。距離垃圾焚燒場約15m的S6中Cu、Zn、Pb、As、Cr、Mn的含量均比距離垃圾焚燒場約10m的S5高。土壤中的重金屬來源于成土母質和人類活動,分析表1中數據可知S6中的重金屬并非來源于成土母質;人類活動對土壤重金屬含量的影響又包括交通、工業活動和農業活動,但據筆者實地觀察,該樣點周圍沒有特殊的人為活動,S6中重金屬含量偏高的原因有待作進一步采樣分析后才能得出。
按照無污染農產品土壤質量標準(DB23/388-95),Pb含量的標準值為30mg/kg。下谷岙村的Pb含量平均值為81.08mg/kg,嚴重超出了標準值。根據分析結果,距離垃圾焚燒場僅僅5m的樣品S1的Pb含量最高,達125.78mg/kg,高出國家標準2倍多;而距離垃圾焚燒場南50m處的樣品S13的Pb含量最低,為60.21mg/kg,高出國家標準1倍。以上表明,下谷岙村土壤受到Pb污染,且呈現出隨樣點到垃圾焚燒場距離的增大而減小的趨勢,垃圾焚燒場對周邊土壤Pb污染的直線距離大于50m。
Zn、As、Cr、Mn、Ni的含量均沒有超標。Zn含量平均值為137.01mg/kg(國家標準值為250mg/kg),最高值(174.35mg/kg)出現在土樣S16中,該樣品采自離垃圾焚燒場200m的菜園,比距垃圾焚燒場約5m的S1(144.58mg/kg),S4(139.63mg/kg)都要高,其中的原因有待進一步研究。
As含量的平均值為7.96mg/kg(國家標準值為12mg/kg),最高值(9.28mg/kg)出現在離垃圾焚燒場最近的土壤中(樣品S1)。隨著樣點至垃圾焚燒場距離的增加,As含量變化不明顯,在距離垃圾焚燒場200m的土壤中(樣品S16),As的含量為7.64mg/kg,與平均值接近,反映電子垃圾拆解對土壤的As污染較少。與As類似,Cr含量的平均值也低于浙江省土壤背景值均值,最高值(76.72rng/kg)出現在離垃圾焚燒場最近的S4處,說明拆解業對土壤中重金屬含量還是有一定的影響。
Ni含量的平均值為28.22mg/kg,小于其國家標準值(50mg/kg),但與其浙江省土壤背景值均值(23.84mg/kg)相比,其含量在下谷岙村土壤中呈增加趨勢。綜上所述,下谷岙村拆解場外的土壤受到了重金屬元素不同程度的污染,除As、Cr之外,其余元素的平均含量均超出浙江省的土壤背景值均值,反映下谷岙村土壤中Cu、Zn、Pb、Ni5種元素的含量都呈現增加趨勢。可見,電子廢棄物拆解對當地環境的影響不容忽視,應引起當地政府和有關部門的高度重視。
2.2土壤重金屬含量的相關分析和衰減模型的建立
2.2.1土壤中重金屬含量的相關分析
從土壤中重金屬含量的相關性可以推測出重金屬的來源是否相同,若重金屬含量有顯著相關性,說明可能來源相同,否則來源可能不止一個。對下谷岙村土壤中重金屬含量的相關分析表明,其間有一定的相關性(見表2)。從表2可知,下谷岙村土壤中的重金屬元素中,Cu和As、Zn和Mn呈5%的顯著正相關;Cu和Cr、Cr和Ni呈現1%的極顯著正相關。Cr、Mn、Ni僅與個別元素(Cu和Cr、Zn和Mn、Cr和Ni)呈現正相關。
表2下谷岙村土壤中各重金屬元素含量的相關性
注:顯著性水平分別為:*a=0.05,**a=0.01;N=16;r0.05=0.4973,r0.01=0.6226。
重金屬含量相關性的分析說明,下谷岙村土壤中出現了Cu、Pb、As3種元素含量同時增高的現象,反映出拆解垃圾對周邊土壤中Cu、Pb、As的含量有重要影響。
2.2.2重金屬含量與取樣距離的相關分析及衰減模型的建立
把表1中的數據結合下谷岙村的采樣布局對重金屬含量的空間分布進行分析,得出含量與距離的衰減模型(見圖2)。
圖2下谷岙村土壤中重金屬的含量與樣點到垃圾焚燒場距離的關系圖
從圖2可以看出,下谷岙村土壤中Cu、Zn、Pb、As、Cr的含量在往南方向上均呈現出隨著樣點到垃圾焚燒場距離的增大而降低的趨勢。
經逐步回歸得到的5個相應的回歸方程為:
從Cu、Zn、Pb、As、Cr5種元素的回歸方程可以看出,5個回歸方程前的系數都是負數,說明土壤中元素的含量與距離呈負相關,即土壤中重金屬元素Cu、Zn、Pb、As、Cr的含量隨樣點到垃圾焚燒場距離的增大而減小。從R2可以計算出5種元素的相關系數R,Rcu=0.8653,說明Cu含量與距離呈現1%的極顯著相關(r0.01=0.7977);由Rzn=0.7309、Rpb=0.7889,可知Zn、Pb含量與距離呈現5%的顯著相關(r0.05=0.6664);由Ras=0.5901、Rcr=0.5609,可知As、Cr的含量與距離的相關性不顯著。
3結論
本文在野外實地調查和實驗室測定臺州市路橋區下谷岙村拆解廠外水稻田中重金屬元素含量的基礎上,建立了土壤中重金屬含量與距離之間的衰減模型,得出結論如下:
(1)從整體上看,拆解業周圍的土壤受到了Cu、Zn、Pb、As、Cr、Mn、Ni等重金屬元素的污染。把下谷岙村土壤中重金屬含量與國家標準和浙江省的土壤背景值均值相比較,結果表明下谷岙村土壤受Cu、Pb污染最為嚴重,Cu含量高出國家標準近4倍,Pb含量高出國家標準近2倍;Zn、As、Cr、Mn、Ni的含量均位于國家標準范圍之內。
(2)實驗分析表明,除了As、Cr以外,其余重金屬元素的含量都大于浙江省土壤背景值均值,反映該村土壤中Cu、Zn、Pb、Mn、Ni5種元素的含量都呈現增加趨勢。可見,這些重金屬元素已經在當地土壤中表現出較高的富集趨勢,如果不對拆解行業采取有效措施,將勢必會嚴重影響當地的土壤環境,進而影響農作物的生長以及人類的健康。3)由重金屬含量與距離的衰減模型可知,下谷岙村Cu、Zn、Pb、As、Cr元素的含量在往南方向上呈現出隨著樣點到垃圾焚燒場距離的增大而降低的趨勢,說明研究區土壤中重金屬的污染源主要是拆解垃圾焚燒場,即拆解垃圾對周邊土壤的重金屬含量有重要的影響。
參考文獻:略
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