生物质能电厂周边土壤中重金属元素污染特征及评价

• 作 者: 吕占禄 张金良 张晗 邹天森 刘凯 王慢想
• 机 构: 环境基准与风险评估国家重点实验室,国家环境保护化学品生态效应与风险评估重点实验室,中国环境科学研究院,环境健康风险评估与研究中心,北京,100012
• 出 处: 环境化学
• 发表日期: 2020年12期
• 关键词: 生物质能电厂 表层土壤 重金属元素 污染特征 潜在生态风险评价 铬

生物质能是我国和世界各国开发和利用的重要可再生能源,然而生物质能电厂对周边环境的污染和安全评价尚处于空白.为了解与评价生物质能电厂周边土壤重金属元素的污染状况,按照点源扇形布点原则,在生物质能电厂周边四个方位不同距离布点采样,以远离电厂区域为对照点,共采集26个土壤样品,分析检测了Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Se、Ag、Cd、Sb、Hg和Pb等12种重金属元素的含量.分析结果显示,Cr、Ni、Cu、As、Se、Ag和Cd等7种重金属元素平均含量高于安徽省土壤平均背景值,土壤中Cr污染最明显,平均浓度为246.5 mg· kg-1(48.9-1267.4 mg· kg-1),平均超《土壤环境质量》(GB 15618-2018) (6.5＜ pH≤7.5)中土壤污染风险筛选值的3.4倍(1.1-6.3倍),最大超标点位于主导风下风向1000 m,在常年主导风下风向土壤中Cr、Cd和Sb的含量高于对照点,差异具有统计学意义(P=0.03);与国内外对其他燃煤电厂周边土壤的研究报道相比,生物质能电厂周边土壤中Cr的含量水平远高于文献报道.单因子污染指数法分析显示,Cr的污染最严重,其次是Se,危险等级为重污染,Cd为中度污染,污染点位分布在常年主导风下风向和次主导风下风向.内梅罗综合指数法分析显示,电厂周边土壤普遍受到了重金属元素污染,在常年主导风下风向和次主导风下风向分别为5.2和4.1,属重度污染,其他方向和对照区内梅罗综合指数为2.7和1.6,属中度和轻度污染.综合潜在生态风险分析显示,Cd、Hg、Cr和As对综合潜在生态风险贡献较大.基于主成分分析的结果,综合考虑生物质能电厂周边土壤中各重金属元素的含量和空间分布特征以及相关性分析和聚类分析结果,将12种重金属元素分为4类:①Mn、Ni、Zn、As、Se、Ag、Sb和Pb,②Cr和Cd,③Hg,④Cu,其中第1类和第3类来源主要受土壤母质影响,第2类中Cd和第4类Cu来源主要受农业活动,Cr则很可能源于生物质焚烧烟气的扩散沉降及其在土壤中的累积,在生物质能电厂周边的土壤重金属元素污染调查中Cr污染应受到重点关注.