污染地块有机污染物的顶空/气相色谱-质谱法测定和评价

2020-10-27任旭锋许青兰王长智

环境与可持续发展 2020年4期

任旭锋，许青兰，王长智

(浙江省生态环境科学设计研究院，杭州 310007)

近年来，随着我国工业转型和城市化的快速发展，大量的农药和精细化工企业被关闭或搬迁，留下了大量有机污染的地块，造成我国部分地区土壤污染较为严重[1-3]。2016年国家出台了《土壤污染防治行动计划》，并制定了《污染场地土壤修复技术导则》《污染场地风险评估技术导则》等技术文件，为完成污染场地环境监测、调查评估、风险管控、治理与修复等提供了科学依据。在《土壤环境监测技术规范》(HJ/T 166—2004)中，根据不同地块用途，设计的土壤环境质量评价方法有单项污染指数、综合污染指数和内梅罗污染指数等[4]。对于土壤环境质量的评价一般采用单项污染指数法。单项污染指数Ii为某种污染物实测值Ci与评价标准值Si的比值，Ii=Ci/Si。当某污染因子的单因子指数大于1时，表明污染土壤具有较高的环境风险，且指数越大，可能的环境污染风险越大。

本文针对某废弃农药厂地块有机物污染现状评价的需要，通过优化土壤样品顶空前处理方法和仪器条件，采用顶空/气相色谱-质谱法测定53种有机污染物，并参照《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》( GB 36600—2018)[5]中的有机物用地限值和管制值，对废弃农药厂地块土壤有机污染现状进行了评价。

1 实验部分

1.1 主要仪器及试剂

主要仪器：7890AGC/5975CMSD气相色谱质谱联用仪和7697A全自动顶空进样器。

主要试剂：色谱级甲醇。

1.2 土壤有机污染物测试前处理方法优化和检测条件

参考《土壤和沉积物挥发性有机物的测定顶空-气相色谱-质谱法》(HJ 642—2013)[6]，根据仪器的性能和限制条件，选用FID和MS检测器测试土壤中53种有机污染物的含量，测试过程中2个检测器之间用Deanswitch进行切换。

顶空条件：顶空时间20min，顶空温度85℃，取样针温度100℃，传输线温度110℃，压力化平衡时间3min，瓶压40psi，解析压力20psi，每次加压时间1min，释压时间1.2min。

FID检测器条件：加热器温度为220℃，氢气流量为30 mL/min，空气流量为400 mL/min，使用氮气为尾吹，气流量为23 mL/min。

MS检测器条件：进样口温度220℃，柱温35℃保持5分钟，以5℃/min的速率升温至120℃，再以5℃/min的速率升温至220℃，保持7分钟，离子源温度为230℃，四级杆温度为150℃。

色谱柱选择J&W 122-1364(60m×250μm×1.4μm)色谱柱和Agilent HP-PLOT/Q+PT(30m×320μm×20μm)色谱柱。

1.3 样品采集与处理

参照《土壤环境监测技术规范》(HJ/T 166—2004)的要求，采用表层取样，用铁铲将样品尽快采集到样品瓶，密封样品瓶，置于便携式冷藏箱(4℃以下)内，带回实验室；取出使其恢复至室温，称取2g样品置于顶空瓶中，迅速加入10mL甲醇、4mL基质修正液并密封；在振荡器上振荡10min，静置沉降后，移取10ul～100ul甲醇提取液放到一个已经加入2g石英砂的空的顶空瓶，并立即密封待测。

1.4 样品检测结果

对待测液采用顶空/气相色谱-质谱检测方法测定53种有机污染物，结果见表1。从表1可知，检出22种有机污染物，其中甲苯量较高，且最高值为1357mg/kg，平均值为339mg/kg；苯和氯苯次之，平均值分别是11.4mg/kg和48.7mg/kg。

2 土壤中有机物污染评价方法

参考《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600—2018)中有机物的种类、筛选值和风险管制值，结合农药厂地块有机污染物的测定结果，筛选出25种有机污染物做评价，所涉及的风险评价限值如表2所示。表2中第一类用地具体指城市居住用地、中小学用地、医疗卫生用地、社会福利设施用地、社区公园或儿童公园用地；第二类用地具体指工业用地、物流仓储用地、商业服务设施用地、道路与交通设施用地、公用设施用地、公共管理与公共服务用地等。

表2 有机物的种类、筛选值和风险管制值(节选) 单位：mg/kg

3 土壤中有机物污染评价结果

首先，以表2中第一类用地有机污染物指标限值和第二类用地有机污染物指标限值为评价标准值分别计算样品污染物单项污染指数Ii1、Ii2，若Ii1≤1，则该土壤样品有机污染物符合第一类用地级限值，该土地可以作为第一类用地，Ii2≤1，则该土壤样品有机污染物符合第二类用地级限值，该土地可以作为第二类用地；若Ii1>1、Ii2>1再以表3中第一类用地有机污染物指标管制值和第二类用地有机污染物指标管制值计算超标有机污染物的单项污染指数Ii3、Ii4，若Ii3≤1，则表示该土壤样品有机污染物符合第一类用地管制值，该土地可作为第一类用地，但需要对超标的污染物进行详细调查，确定风险水平和修复措施，若Ii4≤1，则表示该土壤样品有机污染物符合第二类用地管制值，该土地可作为第二类用地，但需要对超标的污染物进行详细调查，确定风险水平和修复措施；若Ii3>1，表示该土地用作第一类用地时需要对超标有机污染物进行风险管控，若Ii4>1，则表示该土地用作第二类用地时需要对超标有机污染物进行风险管控。

根据实测值对某废弃农药厂土壤有机污染物进行评价。以表2中第一类用地有机污染物指标限值和第二类用地有机污染物指标限值为评价标准值，分别计算得到样品的单项污染指数Ii1和Ii2，详见表3和4。从表3可以看出，单项污染指数Ii1最大大于1的有机污染物有1，1-二氯乙烷、氯仿、1，2-二氯乙烷、苯、三氯乙烯、甲苯、四氯乙烯、氯苯和乙苯9种有机污染物，从表4可以看出单项污染指数Ii2最大大于1的有机污染物有1，1-二氯乙烷、氯仿、1，2-二氯乙烷、苯、三氯乙烯、甲苯6种有机污染物。

取Ii1最大和Ii2最大大于1的有机污染物，用第一类用地有机污染物指标管制值和第二类用地有机污染物管制值，分别计算得到有机污染物的单项污染指数Ii3、Ii4，见表5和表6。从表5和6可以看出，如果要用作第一类用地，需要对土壤中氯仿、1，2-二氯乙烷、苯、三氯乙烯和甲苯5种有机污染物做风险管控，如果用作第二类用地，需要对土壤中氯仿和甲苯2种有机污染物做风险管控。

4 结论

近年来，随着我国工业转型和城市化的快速发展，大量的农药和精细化工企业被关闭或搬迁，留下了大量有机污染的地块，造成我国部分地区土壤污染较为严重。2016年国家出台了《土壤污染防治行动计划》，并制定了《污染场地土壤修复技术导则》《污染场地风险评估技术导则》等技术文件，为完成污染场地环境监测、调查评估、风险管控、治理与修复等提供了科学依据。在《土壤环境监测技术规范》(HJ/T 166—2004)中，根据地块不同用途，设计的土壤环境质量评价方法有单项污染指数、综合污染指数和内梅罗污染指数等。对于土壤环境质量的评价一般采用单项污染指数法。本文针对某废弃农药厂地块有机物污染现状评价的需要，通过优化土壤样品顶空前处理方法和仪器条件，采用顶空/气相色谱-质谱法测定53种有机污染物，并参照《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600—2018)中的有机物用地限值和管制值，对废弃农药厂地块土壤有机污染现状进行了评价。评价结果表明，如果某废弃农药厂地块要用作第一类用地，需要对土壤中氯仿、1，2-二氯乙烷、苯、三氯乙烯和甲苯5种有机污染物做风险管控，如果用作第二类用地，需要对土壤中氯仿和甲苯2种有机污染物做风险管控。