一种重金属污染土壤生态风险评估方法技术

本发明专利技术涉及土壤污染风险管控和生态风险评价领域，公开了一种重金属污染土壤生态风险评估方法，包括如下步骤：首先，构建土壤样品中重金属的浸出浓度与浸提剂pH值间的函数关系C1(pH)；然后，构建土壤样品中重金属的酸溶解态浓度与浸提剂pH值间的函数关系C2(pH)；接着，计算土壤样品中的重金属风险浓度C

【技术实现步骤摘要】
一种重金属污染土壤生态风险评估方法


[0001]本专利技术属于土壤污染风险管控和生态风险评价领域，具体涉及一种重金属污染土壤生态风险评估方法。

技术介绍

[0002]随着我国城市化进程和产业结构转型加快，城市土地资源更加稀缺，土地成本不断升高，大量原本位于市中心区域的工业企业被迫向城市郊区转移；伴随产业结构调整，传统落后产能企业和老旧工厂面临着关停或搬迁情境。根据不完全统计，近年来全国有超过10万家企业需要关停或搬迁，仅珠江三角洲地区近年已经或将要搬迁的污染企业就超过2000家。这些企业大多从事电镀、印染、化肥、农药等行业，由于企业设备陈旧、工业“三废”排放以及生产过程中“跑、冒、滴、漏”等原因，大量的重金属进入了土壤，使得原工业企业场地土壤成为重金属污染的高危风险土壤。更为严重的是，由于我国人口密度大，城市土地资源紧缺，这些污染场地土壤会很快被重新开发利用，用来建设新的厂房、住宅区、商业区等，如果这些污染场地土壤不能得到有效管理和风险评估，将成为一颗颗“化学定时炸弹”，威胁再利用区域的生态环境安全，也为后续的开发利用带来严重的影响。
[0003]重金属污染土壤需要被修复后才能再次利用。当前常用的重金属污染土壤修复方法主要包括：物理修复技术、化学修复技术和植物修复技术等。物理修复技术包括针对重金属污染土壤的冲洗、挖掘、运输和填埋等处理技术，可以彻底清除场地中的重金属污染物，但由于存在潜在的二次污染，且处理成本高，填埋场地数量有限，难以大规模应用；化学修复技术主要为重金属的原位固化/稳定化方法，通过运用稳定/固化处理材料改变重金属的形态或结构，从而达到降低重金属的迁移率的目的，也是目前应用最为广泛的重金属污染土壤修复技术；植物修复作为一种绿色修复技术，可以较大程度地防止地表景观的破坏，保护土壤的原貌，然而该技术的应用也受到其效率低、修复时间长以及植物对特定气候条件的脆弱性的限制，难以大范围推广。因此，通过固化/稳定化方法进行重金属污染土壤的化学修复方法仍然是当前最为高效和实用的方法。而在重金属的原位稳定/固化方法中，高温固化处理技术因其重金属固化率高，效果稳定可靠，得到广泛的实际应用。高温固化技术主要通过高温烧结的方法，将重金属污染土壤与煤矸石、粉煤灰、页岩等辅助反应材料充分混合反应，烧结后形成尖晶石结构，将重金属牢牢固定在这些稳定的尖晶石结构中。尖晶石通常表示为“AB2O
4”，其中A代表如Zn
2+
、Cu
2+
、Cd
2+
和Ni
2+
等二价重金属，B则代表如Cr
3+
和Al
3+
等三价重金属。尖晶石具有很好的结构稳定性，即使在强酸强碱条件下也能够长期稳定地将污染重金属离子固结在烧结体中而不产生二次污染，已被广泛认为是一种很有前途的重金属污染土壤修复方法。
[0004]土壤是生态系统的重要组成部分，也是人类赖以生存的物质基础。将重金属污染土壤经过修复后进行再利用已经成为缓解我国土壤资源严重短缺的有效手段。然而，由于高温固化技术总体来说不是一种重金属污染削减技术，本质上并没有减少修复后土壤中重金属的总量。其核心机制还是通过重金属形态结构的改变将重金属稳定下了，降低其释放
到环境中的可能性，是一种风险控制技术。因此，重金属污染土壤经高温固化技术修复后，重金属的长期稳定性以及可能产生的生态风险将直接影响对该技术的认可度和应用范围，也是修复后土壤再利用时必须考虑的问题。作为典型的土壤重金属污染风险控制技术，高温固化技术改变了重金属在土壤中的赋存形态，从而达到降低重金属的迁移性及其生物有效性的目的。但由于污染重金属并没有被完全消除，经高温固化修复的土壤中重金属在未来复杂的实际应用环境条件下是否会进一步被释放出来，仍然存在一定的疑问和风险，同时也十分缺乏相应的定量评估方法。
[0005]长久以来，重金属污染土壤修复过程中的利益相关方更多地关注于土壤污染修复技术的效果评价，而对修复后土壤的再利用去向以及在不同环境条件下再利用过程中可能产生生态风险关注较少。当前常用的重金属污染土壤修复效果评价的方法包括美国环保局(USEPA)提出的模拟填埋场渗滤液的TCLP毒性浸出方法、模拟酸雨淋溶的SPLP浸出方法、模拟填埋场经多次酸雨冲蚀的MEP多级浸出方法等。我国生态环境部提出的固体废物浸出毒性浸出方法，包括水平振荡法(HJ557-2010)、硫酸硝酸法(HJ/T299-2007)和醋酸法(HJ/T300-2007)等。这些方法通过将修复后土壤在某个特定pH条件下(通常为强酸条件)和特定反应时长内重金属的浸提含量为评价标准，均未考虑重金属本身的形态变化特征对于修复后土壤中重金属释放的影响。这些常用的“浸出毒性评估方法”主要应用于重金属污染土壤修复效果的评价当中，但是由于方法自身的局限性，这些方法实际上不能完全模拟修复后污染物向环境释放的不同情境，也难以表征复杂多变环境下的长期风险。特别是不同的环境拥有复杂变化的pH条件，而不同的pH条件又将直接影响修复后土壤中重金属的释放量，产生的生态风险也不尽相同。如在酸性条件下，大部分重金属(Zn、Cu、Pb等)均表现出相较于偏碱性条件更强的释放特性，如果仅用传统的固体废物浸出毒性浸出方法，如硫酸硝酸法(HJ/T299-2007)和醋酸法(HJ/T300-2007)等对所有修复后土壤应用情景进行评价，显然会显著高估中性环境和偏碱性环境的应用情景下的实际生态风险。与此同时，重金属污染土壤的高温固化修复过程伴随重金属形态结构的改变，土壤重金属的酸溶解态作为生物利用度最高且对环境最有害的，经高温固化技术修复后能够有效地将污染土壤的酸溶解态重金属转化为稳定性高的还原态、氧化态及残渣态重金属，实现有效降低重金属污染土壤生态风险的目的。然而，传统的毒性浸出方法往往忽略了重金属形态变化这一方面，从而会产生低估了高温固化修复后土壤在中性或偏碱性条件下的生态风险，同时高估了未经高温固化修复土壤在中性或偏碱性条件下的生态风险，增加了修复后土壤生态风险评价的不确定性。当前修复后土壤生态风险评估体系的缺乏也将直接影响到修复后土壤进行安全再利用的前景，应当同时考虑修复后土壤的浸出浓度和酸溶解态浓度才能更加科学合理地评价修复后土壤在不同再利用情景的复杂pH条件下可能产生的实际风险。因此，亟需发展一种适宜的针对重金属污染土壤修复后再利用的生态风险评估方法。

技术实现思路

[0006]为了克服现有重金属污染土壤生态风险评估方法存在的不足，本专利技术的第一方面的目的，在于提供一种重金属污染土壤生态风险评估方法。
[0007]本专利技术的第二个方面的目的，在于提供上述重金属污染土壤生态风险评估方法在环境检测领域中的应用。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
[0009]本专利技术的第一个方面，提供一种重金属污染土壤生态风险评估方法，包括如下步骤：
[0010](1)将土壤样品分别置于不同pH的浸提剂中浸提土壤样品中的重金属，测定不同pH的浸提剂下土壤样品中重金属的浸出浓度C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重金属污染土壤生态风险评估方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将土壤样品分别置于不同pH的浸提剂中浸提土壤样品中的重金属，测定不同pH的浸提剂下土壤样品中重金属的浸出浓度C1，构建土壤样品中重金属的浸出浓度与浸提剂pH值间的函数关系C1(pH)；(2)测定步骤(1)中浸提后的土壤样品中重金属的酸溶解态浓度C2，构建土壤样品中重金属的酸溶解态浓度与浸提剂pH值间的函数关系C2(pH)；(3)计算土壤样品中的重金属风险浓度C
risk
：C
risk
＝0.5
×
C1(pH)+0.5
×
C2(pH)；(4)测定土壤样品中重金属的全量浓度C3；(5)计算重金属污染土壤生态风险R：R＝C
risk
/C3
×
100％，根据重金属污染土壤生态风险R划分风险等级。2.根据权利要求1所述的重金属污染土壤生态风险评估方法，其特征在于：步骤(1)中所述浸提的时间为≥7天。3.根据权利要求1所述的重金属污染土壤生态风险评估方法，其特征在于：步骤(1)中所述浸提剂的pH梯度为≥5；所述浸提剂的pH值范围为2～12；所述浸提剂包括至少两种碱性浸提剂和至少两种酸性浸提剂。4.根据权利要求1所述的重金属污染土壤生...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢邵文，刘承帅，吴非，
申请(专利权)人：广东省科学院生态环境与土壤研究所，
类型：发明
国别省市：