废塑料集散地农田土壤中污染物的初步检测

马思萍， 崔云霞， 沈汇超， 樊 宁， 彭月

（南京师范大学环境学院， 江苏 南京 210023）

0 引言

废塑料集散地所在区域自上个世纪以来几乎家家户户从事废旧塑料的回收加工，加工环节主要为分拣、清洗和破碎，因处理技术落后、不注重环境保护和缺乏规范化管理等原因，在整个过程中会地对周围环境造成影响[1－4]。中国废塑料回收行业虽起步较晚，但发展速度较快。距统计，全国废塑料集散地共有48处，江苏省内共有9处。近几年，行业规模有所减小，加工模式正向园区集中和现代循环经济转型，但多年来对环境累积产生的影响仍然存在，土壤污染因具有累积性、不可逆转性、难治理等特点更为显著。江苏省宿迁市耿车镇自1987年开始进行少量废旧塑料的回收与加工，1990年规模开始迅速扩大，经多年累积发展，全镇5 200多农户中有1 500多户从事塑料产业，塑料收购、加工年吞吐量达50万t以上，是华东地区产业历史最长、规模最大的废旧塑料回收和再生的加工区域。2015年，因政府开展环境污染专项整治工作，已全面关停所有废塑料加工行业。该研究选取耿车镇吴庄村作为研究区域，对农田土壤中的重金属和有机污染物进行初步检测，测定当地农田土壤中重金属和有机污染物的含量，分析污染特征，为废塑料集散地的治理和规划管理工作提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区域位于耿车镇西部，气候属暖温带季风气候区，年均气温14.2℃，年均降水量910 mm，年均日照总时数2 291 h，地势平坦，常年主导风向为SE（东南）风，次主导风向为ENE（东北偏东）。研究范围以吴庄村周围道路为边界，研究区内的农田主要分布在村庄北部、西部和南部，村庄东侧为池塘和塑料厂转型的家具加工厂及居住用地，无农业用地。经过实地走访和调查，当地大部分家庭都曾自设小作坊进行废塑料的分拣和加工，目前已全部关停。

1.2 样品采集与分析

考虑到农田土壤中有机物及重金属等污染物主要来源于村庄内废塑料焚烧产生的废气及废塑料垃圾填埋的共同影响。对研究范围内的农田以非均匀布点的方式进行采样，并在靠近村庄处增设采样点。取样深度为0～20 cm，采用梅花布点采样，四分法取样1 kg，装入布袋。根据采样顺序进行编号0#，1#……13#，共14个土壤样品，采样分布情况见图1。

图1 吴庄地区采样布点

土样经自然风干后去除杂物，研磨，过150μm筛后，混合均匀，装磨口瓶备用。 Cr，Cu，Ni，Pb，Zn，As采用电感耦合等离子发射光谱法进行测定，Hg采用原子吸收法测定。挥发性有机物（VOCs）包括苯、甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、乙苯、氯仿、1,1二氯乙烷、1,2－二氯乙烷、1,1,1－三氯乙烷、1,1,2－三氯乙烷、苯乙烯；多环芳烃类有机物（PAHs）包括苯并(a)蒽、苯并(a)芘、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、二苯并(a,h)蒽、茚并 (1,2,3－cd)芘、屈、萘、菲、苊、蒽、荧蒽、芴、芘、苯并(g,h,i)苝、苊烯(二氢苊)；邻苯二甲酸酯类（PAEs）和多氯联苯均采用气相色谱质谱法测定。六六六和滴滴涕采用气相色谱法测定。

1.3 评价标准

1.3.1 土壤重金属污染评价标准

土壤重金属污染评价标准采用GB 15618—1995中Ⅱ级标准，并参考江苏省土壤重金属含量背景值[5－6]见表 1。

表1 土壤重金属污染评价标准

1.3.2 土壤有机污染物评价标准

GB 15618—1995中没有详细的有机污染物的标准限值，因此该研究中土壤有机污染物的评价标准参考国家GB 15618—2008《土壤环境质量标准》中的Ⅱ级标准，国内已有学者依据GB 15618—2008对土壤中有机污染物进行评价分析[7]。

1.3.3 土壤酞酸酯类污染物评价标准

邻苯二甲酸酯又名酞酸酯（phthalic acid esters，PAEs），是环境雌激素类污染物之一，对动物具有一定急性毒性，并具有“三致”作用[8－10]，已成为全球性的环境污染物。美国环境保护署（EPA）已将其中的6种PAEs列为优先控制的有毒污染物。GB 15618—2008中有对邻苯二甲酸酯类总量的限制标准，第一级标准限值为5 mg/kg，农业用地第二级标准限值为10 mg/kg，但缺乏邻苯二甲酸二 （2－乙基己）酯等具体邻苯二甲酸酯类的标准限值，该研究也同时参考美国土壤中PAEs控制和治理标准[10－12]分析研究区土壤PAEs的污染现状,见表2。

表2 美国土壤PAEs类化合物控制标准和治理标准

2 结果与讨论

2.1 农田土壤重金属含量与分析

采得的土样呈黄褐色，有异味，pH值在6.5～7.5之间。土壤样品重金属检测结果和分析见表3。由表 3 可以看出，农田土壤中 Cr，Cu，Ni，Pb，Zn，As，Hg等7种重金属质量比的平均值分别为70.94，59.98，30.93，33.71，108.34，16.31，0.06 mg/kg。 与GB15618—1995中Ⅱ级标准相比，重金属均未超过规定限值。与江苏省土壤重金属背景值相比，Cu，Zn，As均超过江苏省土壤背景值，Cr，Ni，Pb分别有7.14%，78.57%，92.86%的样品超过江苏省土壤背景值，Hg的测定含量均在江苏省土壤背景值以下，说明农田土壤重金属有累积现象。研究区重金属虽无明显超标现象，也应引起当地政府对其区域内土壤保护的重视。

表3 农田土壤重金属含量及超标率

2.2 农田土壤有机污染物含量与分析

土壤有机污染物含量测定结果见表4。

表4 农田土壤有机污染物含量

由表4可以看出，14个土壤样品只有氯仿和DEHP检出。氯仿学名三氯甲烷，主要用来生产氟利昂、染料和药物，在医学上常用作麻醉剂，低毒，有致畸致癌性[13]。土壤样品中氯仿的质量比范围为nd～0.01 mg/kg，平均为1.11×103mg/kg，检出率为21%。土壤质量标准中未对农业用地中氯仿的标准限值作出规定，对比居住用地第Ⅱ级标准值0.05 mg/kg，未超出居住用地标准。土壤中氯仿的污染问题应引起当地相关部门的重视，氯仿的检出与研究区域医疗垃圾回收产业小微家庭企业的发展有关。

邻苯二甲酸二（2－乙基己）酯（Di－ethylhexyl Phthalate，DEHP）曾作为一种塑化剂被广泛使用，目前已成为全球范围内最严重的化学污染物之一，美国、日本以及包括我国在内的许多国家已将其列为重点控制的环境污染物[14]。由表4可以看出，研究区域土壤样品中DEHP的质量比范围为0.044～14.4 mg/kg，平均为2.89 mg/kg，检出率为100%。与GB 15618—2008中Ⅱ级标准相比，邻苯二甲酸酯类总量有14%的样品超过标准限值；与美国DEHP控制标准相比，DEHP含量有29%的样品超过标准限值。根据测得的距村庄距离将采样点划分为3类：距村庄0～50，50 ～150和150～300 m，分析DEHP分布特征见表5。

表5 农田土壤DEHP质量比及超标率

由表5可以看出，随着距村庄距离的增大，DEHP含量的最大值、最小值和平均值均随之减小。距村庄0～50 m的土壤中DEHP的含量最高，对比GB 15618—2008中邻苯二甲酸酯类总量限制标准，超标率达到28.57%；对比美国DEHP控制标准，超标率达到57.14%。距村庄50～300 m的采样点，土壤中DEHP的含量均无超标。8#处采样点土壤中的DEHP含量最高，主要是因为受到附近废塑料垃圾填埋的影响。农田土壤主要受到废塑料焚烧产生的废气影响，相关研究发现地膜的使用也是土壤中PAEs的来源之一[8]。当地有使用地膜的习惯，基本不回收。

选取2组不受废塑料垃圾填埋影响的采样点，分别为吴庄东侧村庄以北的13#，1#，0#采样点和吴庄西侧村庄以西的10#，9#和7#采样点，分析土壤中DEHP含量与距村庄距离的关系。见图2。由图2可以看出，DEHP含量与距村庄距离有强烈的相关性，离村庄越近，土壤中DEHP含量越高，污染越严重。

图2 不同采样点土壤中DEHP含量

以国内土壤质量Ⅱ级标准中邻苯二甲酸酯类总量的限制标准值（10 mg/kg）和美国DEHP控制标准（4.35 10 mg/kg）为主要依据，根据研究区域农田土壤样品中DEHP的测定结果，使用ArcGIS克里金插值法，绘制研究区域土壤DEHP污染浓度分布，见图3。

图3 吴庄土壤DEHP污染浓度分布

图3较好地反映了吴庄地区DEHP浓度的分布，能客观反映吴庄地区DEHP的超标范围和区域。结合实地调查结果，2#和8#采样点距村庄附近处存在废塑料垃圾填埋区，DEHP含量最高，已超过国内邻苯二甲酸酯类总量值标准，可以看出废塑料垃圾的填埋地区的DEHP污染最为严重。总体来看，离村庄越近，土壤中DEHP含量越高。11#虽然距村庄较近，但可能因为地处上风向，南边为耿车客运站且靠近公路，所以DEHP浓度较低。

3 结论

（1）与GB 15618—1995中Ⅱ级标准相比，重金属均未超过规定限值。与江苏省土壤重金属含量背景值相比，Cu，Zn，As的含量均超过江苏省土壤背景值，Cr，Ni，Pb 的含量分别有 7.14%，78.57%，92.86%的样品超过江苏省土壤背景值，Hg的测定含量均在江苏省土壤背景值以下。当地虽然没有显示重金属超标，但也应重视并防治重金属污染。

（2）有机污染物中比较显著的是氯仿和PAEs中的DEHP，这2项污染物均有检出，其中，DEHP污染最为严重。与GB 15618—2008中Ⅱ级标准相比，PAEs含量有14%的样品超过标准限值；与美国DEHP控制标准相比，DEHP含量有29%的样品超过标准限值。

（3）DEHP污染程度与距村庄距离有较强的正相关，距村庄越近，DEHP含量越高。距村庄0～50 m的采样点，土壤中DEHP的平均含量已超过美国DEHP控制标准，村庄附近的土壤已经普遍受到DEHP的污染，对人体健康可能存在较大风险。建议当地政府在控制废塑料行业的基础上加强当地环境监控系统的建立和村庄附近农田的修复和治理，确保当地居民的健康。