一种工业厂区重金属污染场地的采样分析方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种工业厂区重金属污染场地的采样分析方法，属于环境科学与工程技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，北京、上海、重庆及大连等城市都已开展了大规模的城市改造，大批污染企业逐步退出城市中心，并遗留了大量严重污染、确又是珍贵资源的土地。其中，重金属污染场地占有一定比例，在对这些场地进行开发利用前需进行相应的污染评估并据此制定相应的修复方案。
[0003]与农业等非居住用地重金属污染土壤不同，城市化建设过程中遗留的大部分重金属污染场地将变更为居住或商业用地。因此，对这类重金属污染场地，将样品重金属检测值与现有土壤环境质量标准进行比较，以判断场地是否污染以及污染是否会对未来场地使用者健康造成不可接受危害的评价方法显然已经不适用。与此同时，随着基于风险管理的污染场地管理理念不断被公众及各级环境管理部门所接受，依据风险评估模型计算的可接受风险水平下土壤中重金属的最大允许浓度往往被用于评估土壤中重金属污染是否超标。但是，由于现有风险评估模型过于保守，而且未考虑土壤中目标重金属的人体可给性、生物有效性及土壤中目标重金属的背景浓度，直接应用模型计算值往往高估场地中目标重金属的污染程度，导致场地过度修复，浪费不必要的修复资金。例如，直接采用模型计算砷在居住用地情形下的最高允许浓度为0.33 mg.kg_\远低于陈同斌等报道的北京市土壤砷背景值7.09 mg.kg4及魏复盛等报道的我国土壤砷背景浓度9.2 mg.kg '为保守起见，将目标重金属在土壤中的环境背景值作为评估标准也时常被评估人员所采用。但是，一方面由于工业污染场地往往位于城市地区，厂区土壤均在一定程度上受人类生产及生活影响，致使评估人员很难在具体场地获取目标重金属在土壤中具有代表性的背景浓度。另一方面，由于现有文献统计的土壤重金属背景浓度往往是在区域尺度范围内进行采样及统计分析所获取的，考虑到区域尺度范围内土壤质地、沉积成岩过程的差异，采用区域尺度范围的目标重金属背景浓度往往也难以代表评估场地的具体情况。因此，直接将文献报道的目标重金属背景值用于场地评估，可能导致评估结论缺乏客观性。
[0004]为使重金属场地污染评估结论更科学、客观，本发明制订了一种多证据评估方法，综合重金属工业污染场地的用地历史资料及现场踏勘、样品浓度统计及空间分布、场地目标重金属背景浓度比较及重金属同源性4方面的分析对重金属工业场地的污染状况进行客观评估。
【发明内容】
[0005]本发明针对目前直接采用土壤质量标准、基于人体健康风险计算的筛选值或直接采用文献报道的区域土壤背景值做为具体重金属工业场地污染评估标准可能导致评估结果缺乏客观性的问题，制定了一种重金属工业场地污染的多证据评估方法，综合重金属工业污染场地的用地历史资料及现场踏勘、样品浓度统计及空间分布、场地目标重金属背景浓度比较及重金属同源性4方面的分析对重金属厂区场地的污染状况进行采样分析，具体包括以下4个步骤:
(1)对厂区进行土壤采样；
(2)样品检测结果统计及空间分布分析:对土壤样品进行HN03+HF消解后采用ICP-MS定量分析土壤样品中重金属浓度并进行统计分析，绘制浓度累积频率分布曲线，如果样品浓度累积频率分布曲线近似表现为连续的直线，表明场地土壤未受污染，如果有大量偏离直线的高浓度异常点，表明场地土壤受到重金属污染，或是由于地质成型过程导致场地局部重金属背景浓度较高；需要结合这些高浓度异常点在厂区土壤中的空间分布以判断这部分高浓度异常点是因人为污染所致还是场地的天然高背景值所致；
(3)与背景浓度比较分析:以场地样品分析结果为样本，绘制场地土壤中重金属浓度的累计频率曲线，根据该曲线特征及偏离直线段的异常点在场地中的空间分布，确定场地重金属的背景浓度，并将各采样点检测结果与推导的场地背景浓度进行比较，判断场地土壤是否受到污染；
(4)相关性分析:当具体场地土壤中某一重金属浓度与场地其他重金属浓度Pearson相关性检验结果的Pearson系数大于0.05时，表明两者相关性较差，即认为场地土壤已受该种重金属污染。
[0006]对于特定的重金属工业场地，综合了场地用地历史资料及现场踏勘、样品浓度统计及空间分布、场地目标重金属背景浓度比较及重金属同源性四方面的分析对该场地的污染状况进行客观评估，能在很大程度上避免现有方法仅从单方面进行污染评估可能导致评估结论的不确定性过高的缺陷。
[0007]对于土壤中目标重金属背景浓度的确定，不是直接引用文献报道的区域背景值，而是通过对场地样品检测浓度进行统计分析来确定，使得最终确定的背景值能更好的反应评估场地的客观情况。
[0008]对场地样品检测浓度进行统计分析时，结合了这些采样点在场地中的空间分布进行判断，有效的避免了将场地高背景点作为污染点考虑而导致推导的场地土壤目标重金属背景值偏低的风险。
[0009]本发明取得的以下的技术效果:
(1)评估结论可靠程度高。与当前仅从一方面进行重金属工业场地污染评估(如与某项标准进行比较等)相比，本发明制定的多证据评估方法分别从场地用地历史资料分析及现场踏勘、样品浓度统计及空间分布分析、场地目标重金属背景浓度比较以及重金属同源性分析四方面进行评估论证，确保评估结果具有更高的可靠度；
(2)场地背景值的推导更科学。与常用的重金属背景值推导方法相比，本发明采用的场地土壤重金属背景值推导方法不仅采用的了样品检测浓度累计频率分析法，同时，对于统计结果显示异常的采样点，也分析了这些采样点在场地中的空间分布以确定这些点是认为污染所致还是场地本身的自然高背景值所致，有效的避免了仅根据统计结果推导背景值可能导致该值偏低的风险；
(3)选取的背景浓度更具有代表性。与通常直接选用文献报道的区域土壤重金属背景值作为评估标准相比，本发明采用基于场地样品检测浓度进行统计分析并结合采样点在场地中的空间分布，推导代表评估场地客观情况的背景值并将其作为评估标准，使得评估方法更科学。
【具体实施方式】
[0010]选择2个工业污染场地对多证据分析技术的【具体实施方式】进行详细介绍。
[0011]场地I为某化工厂，占地面积50.1万m2。1955年建厂生产试剂，于2001年停止生产并拆除搬迀。
[0012]场地2为某焦化厂，占地面积103万m2。自1965年建厂以来，一直主要以煤为原料从事炼焦活动。
[0013]1.样品检测结果及空间分布分析
为进一步确认该场地土壤是否被重金属污染，对实施例两个场地进行采样分析。其中场地I采集土壤样品104个，场地2采集土壤样品256个。
[0014]场地I 土壤中As和Cr6+浓度的相对累积频率曲线中均明显有部分样点浓度偏离该曲线中的直线段。其中，As相对累积频率曲线的拐点出现在29.8mg.kg—1处、Cr 6+相对累积频率曲线的拐点出现在76.1mg.kg—1处。场地2 土壤中As的浓度相对累积频率曲线也出现同样现象，其拐点出现在10.emg.!^1处，但Cr6+浓度的相对累积频率曲线近似表现为一条连续的直线。一般认为，自然条件下，土壤中重金属的背景浓度为正态分布，其浓度的相对累积频率曲线近似为一条连续的直线。当样品浓度相对累积频率分布中出现较多偏离该直线段的高值样点时，可能存在以下两个原因:①地质形成过程中导致重金属在场地部分区域土壤中背景浓度偏高，其值将可能偏离相对浓度累积频率曲线的直线段；②这部分监测数据来自两个不同的样本群，其中浓度较高的样本群可能为人为源，表明场地局部土壤可能受到相应重金属污染。因此，通过对两个场地As、Cr6+浓度的相对累积频率分析可知，场地I局部土壤可能受到As、Cr6+污染，场地2局部土壤可能受As污染，但可能不存在Cr6+污染。为使结论更可靠，进一步分析这两种重金属在场地土壤中的空间分。
[0015]通常认为除地下储罐区域外