再生铝厂冶炼废气中重金属沉降对土壤的环境影响

岑玉秀

（广西博环环境咨询服务有限公司，广西 南宁 530000）

近年来，大气中重金属污染因不能被生物降解且具有累积性，威胁人类健康而备受关注。大气中重金属污染主要来源于能源燃烧、交通运输、金属冶炼等活动[1]。大气中重金属沉降会污染土壤，会引起土壤组成、结构和功能发生变化，使微生物活动受到抑制，在土壤中逐渐积累，会通过植物或水间接被人吸收，危害人体健康。土壤重金属污染具有隐蔽性强、自净能力差、风险累积时间长等特点[2,3]。本文结合再生铝厂年处理10万吨废铝项目，探讨废铝熔炼、精炼过程产生的烟尘中重金属沉降对土壤的环境影响。

1 项目概况

该再生铝厂主要原料废铝材是从周边铝合金制品加工企业收购的边角料，这部分废铝属变形铝合金，以3系和5系铝合金材料居多。项目年处理废铝10万吨，产品为合金铝锭，年产量为10.5882万吨。主要生产设备为30t双室炉、25t精炼炉各4台，燃料为天然气，年运行7200小时。

双室炉、精炼炉废气中重金属主要为砷、铅、锡、镉、铬。冶炼废气1%为无组织排放，99%被集气罩收集进入烟气净化系统，经 “旋风收尘器+覆膜布袋除尘器+碱喷淋塔”处理，重金属去除效率90%，达到《再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准》（GB31574-2015）要求后，即砷及其化合物、铅及其化合物、锡及其化合物、镉及其化合物、铬及其化合物排放浓度分别 为 0.0015mg/m3、0.0294mg/m3、0.0045mg/m3、0.0011mg/m3、0.0766mg/m3，由20m高排气筒排放。

本项目有组织废气经处理后排放情况为：砷0.00056t/a、铅0.01059t/a、锡0.00162t/a、镉0.00038t/a、铬0.02757t/a。无组织废气排放情况为：砷0.00006t/a、铅0.00107t/a、锡0.00016t/a、镉0.00004t/a、铬0.00278t/a。

2 土壤环境质量现状

本次研究在2019年9月对项目所在地周边进行了土壤环境质量现状监测，其中砷、铅、锡、镉、铬监测值分别为6.35mg/kg、58mg/kg、3.33mg/kg、0.05mg/kg、22mg/kg，其中砷、铅、镉满足《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）表1中第二类用地筛选值要求。锡、铬无相应的建设用地土壤环境质量标准，仅留作背景值。

3 土壤环境影响评价

3.1 预测范围

本项目属于污染型建设项目，土壤评价工作等级为二级，评价范围即占地范围内及周边200m范围内。

3.2 预测时段

通过项目土壤环境影响识别结果，确定预测时段为从项目营运期开始的十年、二十年、三十年。

3.3 预测方法

本项目属于污染型建设项目，土壤评价工作等级为二级，采用《环境影响评价技术导则 土壤环境（试行）》（HJ964 -2018）[5]中附录E推荐使用的预测方法。

（1）单位质量土壤中某种物质的增量可用下式计算：

式中：ΔS——单位质量表层土壤中某种物质的增量，g/kg；

IS ——预测评价范围内单位年份表层土壤中某种物质的输入量，g；

LS——预测评价范围内单位年份表层土壤中某种物质经淋溶排出的量，g；

RS——预测评价范围内单位年份表层土壤中某种物质经径流排出的量，g；

A——预测评价范围，m2，本次预测面积取项目厂界外扩200m，取258750 m2；

D——表层土壤深度，一般取0.2m，可根据实际情况适当调整；

n——持续年份，a。

基于保守预测，假设污染物沉降后全部吸附在土壤中，未随淋溶和径流排出，Ls、Rs取零，因此公式可简化为：

其中预测评价范围内单位年份表层土壤中某种物质的输入量IS计算公式为[4,5]：

式中： C——污染物浓度，mg/m；保守考虑，取年平均最大落地浓度贡献值；

A——预测评价范围，m2；本项目为258750 m2。

V——污染物沉降速率，m/s；项目排放重金属沉降速率[6]取0.007m/s；

T——年内污染物沉降时间，s；按一年365天进行沉降核算。

本研究采用大气预测模型AERMOD对重金属进行预测，评价范围内年平均最大落地浓度贡献值C见表1。预测评价范围内单位年份表层土壤中某种物质的输入量IS计算结果见表1。

表1 单位年份某种物质的输入量

（2）单位质量土壤中某种物质的预测值可根据其增量叠加现状值进行计算

式中：Sb——单位质量土壤中某种物质的现状值，g/kg；

S——单位质量土壤中某种物质的预测值，g/kg。

3.4 预测结果

预测结果见表2。由表2可以看出，项目建成运行10年、20年、30年，排放的重金属砷、铅、镉在预测年份均未出现超标，均能满足《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB36600-2018）二类用地筛选值标准，锡、铬增加量较小。本项目排放的大气污染物中含有的重金属成分对周边土壤造成一定的累积影响，但累积增加量较小。项目建设对土壤环境影响较小。

表2 不同年份土壤中污染物预测值 单位：mg/kg

20年△S值 0.007 0.105 0.014 0.007 0.272 Sb值 6.35 58 3.33 0.05 22 S值 6.357 58.105 3.344 0.057 22.272 30年△S值 0.010 0.157 0.021 0.010 0.408 Sb值 6.35 58 3.33 0.05 22 S值 6.360 58.157 3.351 0.060 22.408《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）表1中第二类用地筛选值60 800 / 65 /

4 总结

综上所述，年处理10万吨废铝的再生铝厂的建设，在污染防治措施长期稳定运行、大气污染物排放稳定达标排放的前提下，排放的重金属砷、铅、锡、镉、铬对土壤环境的累积作用在可接受的范围内[4]。