城市工业遗留场地土壤多污染物调查技术应用

引言

随着我国城市化进程的推进，大量工业企业从城市的中心地区迁出，在给城市发展腾挪空间的同时也产生了大量工业遗留场地。而这些场地往往因长时期的工业生产活动，导致其土壤中残留了大量的重金属、有机污染物等物质，严重破坏了场地土壤生态系统，并且有可能通过污染场地内以及场地附近的食物链、地下水等形式对人体健康以及周围环境造成极大威胁。因此，合理、快速地查清这些多污染物种类、分布情况以及污染程度是进行场地风险评估并对其开展下一步污染场地修复工作的必要前提。

1 城市工业遗留场地土壤污染现状

城市工业遗留场地的污染问题很严重，造成的污染物有很多种类。重金属主要包括铅、汞、镉、铬和砷，某些工业废弃地由于先前从事金属冶炼、电镀等工作，造成土壤重金属污染较为严重，重金属不易被生物降解，能在土壤中累积并长期存在，对土壤微生物活性以及农作物等植物生长均会造成一定的抑制作用，而重金属会随着农作物进入食物链系统，并通过人类摄食进入人体，危及人体健康。有机污染物在工业遗留场地土壤中广泛分布着，主要为多环芳烃、石油烃、有机氯农药、挥发性有机物等；化工企业、石油加工作业场、制药厂用地有机污染物十分突出。土壤受到有机物污染后，会造成土壤理化性质的改变，降低土壤肥力；有些挥发性有机物可挥发到大气环境中引起大气污染。此外，城市工业遗留场地可能出现多类型污染物（例如：多类重金属和有机物）共存且相互作用的情况，使污染更加复杂化，处置难度加大。

2 多污染物调查技术概述

2.1 地球物理探测技术

2.1.1 高密度电法

高密度电法是目前最为常用的地球物理方法之一，通过对地下打入直流电后所测得不同地层电阻率来确定地下地质情况、污染物分布等。对于已发生工业活动场地土壤污染调查，如果发生土壤污染则会发生电阻率的变化，例如：有机污染会导致土壤电阻率增大。重金属污染会影响土壤颗粒间导电性进而造成土壤电阻率异变。因此，可采用布置多个电极，用不同排列方式（温纳排列、施伦贝尔排列）来获得某一深度范围内的电阻率剖面。有研究表明，在苏南某化工厂场地，应用高密度电法在埋深 17～45m 处含水层与土壤中发现存在多个大于 100Ω⋅m 的高电阻异常区，通过钻探、化学分析检测可知该异常区是被高浓度有机污染物质污染的污染晕。

2.1.2 电磁感应法

电磁感应法依据电磁感应原理，采用交变电磁场发射得到地下的电磁响应特征值来实现对地下环境的认识。不同的污染物会引起土壤的不同电磁反应特性变化，如重金属污染会导致土壤电导率增大，进而造成电磁感应信号发生变化。此方法可以通过扫描大面积的土地快速寻找到存在污染的场所，并且不受场地影响，不存在破坏性的缺点，适合对工业遗留土地进行简单的筛选，但是却无法确定污染的种类和程度。

2.2 现场快速检测技术

2.2.1X 射线荧光光谱仪（XRF）

XRF 技术可以用于重金属的现场快速检测，即将土壤样品在 X 射线下被激发后可发射出该样品中元素的特征荧光 X 射线，然后通过检测荧光 X射线的能量与强度从而得出元素的种类及含量，在工业遗留场地调查时对土壤中铅、汞、镉等重金属可进行半定量或定量分析。例如在某电镀厂遗留场地应用XRF在现场即可对该电镀厂地表土重金属污染状况作出初步判断，从而可对该地方土样的进一步采集以及土壤样品的检测起到引导作用。但是本方法对于轻元素(硼、碳)的检测灵敏度较低，不能满足实际需要。

2.2.2 便携式气相色谱 - 质谱联用仪（GC - MS）

基于GC-MS 的有机污染物现场快速检测技术是通过将GC 高分离效率与 MS 高定性识别能力相结合的一种方法，可用于检测土壤中 VOCs、SVOCs 类物质并对其类别及含量进行定性、定量分析。对化工企业遗留场地的土壤采集样品使用便携式 GC-MS,在现场即可检测出多环芳烃、有机氯农药等有机污染物，可及时判断有机污染物的种类及粗略浓度，指导开展下一步工作；但是前期投入成本较高，且对于工作人员有较高的专业技术水平要求。

2.3 传统采样分析技术

2.3.1 采样方法

工业遗留场地土壤多污染物调查需要选择合适的采样方法，常用的方法有网格布点法、随机布点法、系统布点法、分区布点法等。网格布点法适用于地势平坦、地形开阔、污染分布较均匀的场地，按照一定比例尺划分出若干均匀的网格，在网格节点处进行采样；适用于地势起伏较大、污染分布不规则或者无明显规律的场地的随机布点法和系统布点法，在一定程度上能保证采样具有随机性与代表性；分区布点法是根据场地功能区、生产区等进行分区，在不同的区域分别取样检测，分区布点法能有针对性的采集到各个分区的土样。如某钢铁厂遗留场地采样时，根据钢铁厂的不同功能分区（生产车间、原料堆放区、废水处理区）采用分区布点采样方式采集了多组土样，从而可掌握各区域土壤的污染情况。

2.3.2 实验室分析方法

采集到的土壤样品需送入实验室中做详细的检测实验，以此确定土壤中污染物的种类和浓度。其中对重金属的检测常用的方法有 AAS(原子吸收光谱法)、ICP-MS(电感耦合等离子体质谱法)，AAS 能单独检测出某一种重金属元素，而且精度较高，选择性好；ICP-MS 能同时检测多种重金属元素，并且检测下限低，速度快。在有机物方面则多采用气相色谱法（GC）、高效液相色谱法（HPLC）以及气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）、液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）等等，根据不同的有机物类型有不同的分析方法，比如挥发性的有机物用 GC,而不挥发性或者极性强的有机物常用 HPLC,最后通过对实验室的数据分析得到场地污染评估结果。

3 结语

城市工业遗留场地土壤多污染物调查技术对于保障城市生态环境安全和土地资源的合理利用具有重要意义。在实际应用中应根据场地的场地规模、污染类型、复杂程度等具体情况，综合运用多种技术，提高调查的准确性。

参考文献

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