废铅蓄电池暂存地周边土壤环境质量及风险评价

doi:10.3969/j.issn.2095-1329.2023.04.029
废铅蓄电池暂存地周边土壤环境质量及风险评价
曹智雄
（南大环境规划设计研究院(江苏)有限公司，江苏·南京 210093）
摘 要：为探讨废铅蓄电池暂存地周边土壤环境质量现状，以长三角地区4家典型废铅蓄电池回收暂存企业为研究对象，对其周边土壤进行布点取样，分析了铅、砷、镉、六价铬、铜、汞、镍、锑8种元素含量，并以单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法及潜在生态风险指数法对土壤重金属污染状况进行了评价。

单因子污染指数及内梅罗综合污染指数评价结果表明，本次调查企业周边土壤污染等级均为安全；潜在生态风险指数评价结果表明，企业周边土壤中Cd的单项潜在生态风险等级较高，各企业场地周边土壤综合潜在生态风险程度为轻微至中等范畴。

分析结果可为开展专门性的监测工作提供决策依据和技术支持。

关键词：化学污染；废铅蓄电池；重金属；土壤环境质量；风险评价；环境保护
中图分类号：X53；X708 文献标志码：A 文章编号：2095-1329(2023)04-0179-05
中国是铅的生产和消费大国，再生铅产业近年来得到了快速发展。

废旧铅蓄电池中的铅及铅酸液因具有很高的资源利用价值，已成为我国金属铅的第二大来源。

废铅蓄电池的回收和再利用已经成为我国一个重要的生态环境保护事业，我国已经针对其系统化规范化回收处理出台一系列相关政策法规。

在2013年工信部等五部委联合发布的《关于促进铅蓄电池及再生铅产业规范发展的意见》中，明确提出对铅蓄电池循环利用制度和行为进行规范；国务院办公厅2016年发布的《生产者责任延伸制度实施方案》中，确定对铅酸蓄电池等四类产品实施生产者责任延伸制度；《2019年度废铅蓄电池污染防治行动计划》中进一步要求推进铅酸蓄电池生产者责任延伸制度，并提出到2025年，废铅蓄电池规范收集率要达到70%的目标；2020年发布的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》中明确要求，铅蓄电池生产者应当建立与产品销售量相匹配的废旧产品回收处理制度，并按照规定向大众及社会公开。

然而，我国每年“退役”的废铅酸电池约有300万吨，通过正规渠道回收利用的仅占30%左右[1]。

废铅蓄电池回收暂存体系仍然不健全，存在着倒酸、私自拆解、私自冶炼等非法行为。

一些回收处置单位拆解、加工利用过程中不规范操作可能会导致土壤、大气、水体等环境造成污染，甚至引发更大的生态环境风险，对人体健康造成损害。

废铅蓄电池回收暂存企业周边环境安全问题已经引起我国政府和社会公众的高度关注，掌握这类企业周边环境中重金属的污染状况是实现废铅蓄电池铅污染风险管控的基础环节，能够有效提升生态环境主管部门对相关企业环境质量安全的掌控能力。

基于此，本研究对长三角地区4家典型废铅蓄电池回收暂存企业周边土壤环境展开调查，分析企业周边土壤环境中重金属环境质量现状，并评估其污染状况及潜在生态风险，旨在为废铅蓄电池回收暂存行业的监督管控工作提供科学思路，推动废铅蓄电池回收暂存体系建设，提高社会对该行业的环境保护意识。

1 调查企业概况
本研究选取长三角地区4家生产年限超过10年的废铅蓄电池回收暂存企业作为调查对象。

4家企业均被列入地方的土壤重点监管单位名录之中，各企业均仅涉及对完好的废铅蓄电池回收分类、暂存，不进行相关废旧电池的运输、拆解和后续处理等过程，运输、拆解、回收及利用交由有资质的单位进行处置，工艺流程主要包括废铅蓄电池运送进厂→分类→搬运→堆存→运送出厂→交售至由有资质单位处置共6
个环节。

2 研究内容与方法
2.1 点位布设与样品采集
以调查企业为监测对象，在其所处地块内及周边布设土壤监测点位及对照点位。

点位布设原则参照《土壤污染重点监管单位周边监测技术规范》（DB 32/T 4348-2022）中相关要求。

样品采集、保存和制备按照《土壤环境监测技术规范》（HJ/T 166-2004）执行。

本次调查共布设土壤监测点位21个，编号分别为S1~S21；对照点位6个，编号分别为CK1~CK6。

土壤采样深度为0~4.5 m ，采样深度范围内土层分布情况主要分为杂填土（0.5~1.0m ）和粉质黏土（1.0m~4.5m ），土壤监测点位共采集53个样品（含表层土壤样品与土壤柱状样品），对照点采集18个样品，共计采集71个土壤样品。

2.2 监测项目与方法
本次土壤检测项目包括pH 值、铅（Pb ）、砷（As ）、镉（Cd ）、六价铬（Cr ）、铜（Cu ）、汞（Hg ）、镍（Ni ）、锑（Sb ）。

分析方法见表1。

2.3 土壤重金属环境污染评价方法
采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法评价重金属在土壤中的污染程度[2,3]，并采用潜在生态风险评价法评价各重金属潜在生态危害[4-5]。

（1）单因子污染指数法
单因子污染指数法依据质量分指数模式进行，计算公式如下：
i i i
C P S = (1)式中：P i 为i 污染因子的质量分指数；C i 为i 污染因子的实测浓度；S i 为i 污染因子的评价标准，根据评价目的选用不同标准值。

本次调查中各调查点位处用地性质均为工业用地，因此选取《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）第二类用地筛选值作为评价标准值，具体见表2。

（2）内梅罗综合污染指数法
内梅罗综合污染指数法是根据多因子的综合指数对法进行计算，该方法可对土壤污染物的平均污染水平进行全方位的评价，计算公式如下：
N P 式中：P N 为内梅罗综合污染指数；P imax 为土壤中各污染
因子污染指数的最大值；P i 为土壤中各污染因子单污染指数。

P i 的计算方法参见单因子污染指数法。

内梅罗综合污染指数和污染程度的关系如表3所示:
（3）潜在生态风险指数法
潜在生态风险指数法是采用定量的方式衡量土壤中重金属潜在风险程度，可以综合反映重金属对环境的影响潜力。

计算公式如下：
i i j
i
n
C C C = (3) i i i r r j E T C = (4)
1m
i r i RI E ==∑ (5)
式中：i j C 为单项土壤重金属的污染系数；C i 为重金属i
的含量；i
n C 为参比值，以该地区土壤背景值的平均值作
为参比值[6]。

i r E 为单项潜在生态风险系数；i r T 为毒性系数，参考相关文献[7,8]，Pb 、Cu 、Ni 的毒性系数均为5；Sb 的毒性系数为7；As 的毒性系数为10；Cr 的毒性系数为2；Cd 的毒性系数为30；Hg 的毒性系数最大，为40。

RI 为多种重金属综合潜在风险指数。

i r E 、RI 相对应的潜在生态风险程度分级见表4。

2.4 数据统计
数据采用Microsoft Excel 2021对土壤样品中重金属含量进行统计分析，使用Origin 2022进行相关图表的绘制。

3 结果与讨论
3.1 土壤中重金属含量特征与空间分布
（1）土壤重金属含量特征
送检土壤样品中重金属Pb、As、Cd、Cu、Hg、Ni、Sb检出率均为100%（Cr未检出），其平均含量分别为32.3、5.80、0.09、15、0.014、24、0.30 mg/kg（详见表5）。

重金属Pb的平均值和中位值均大于土壤背景值，分别是背景值的1.468倍和1.523倍；其余重金属As、Cu、Hg、Ni、Sb的平均值和中位值均小于土壤背景值；Cd的中位值小于背景值，平均值是背景值的1.047倍。

调查结果表明土壤中Pb、Cd存在一定程度的积累，且Pb的积累程度最大，说明企业生产活动对企业所处区域土壤存在一定影响。

变异系数反映了重金属的空间变化程度，重金属Sb的变异系数（242%）最大，表明该元素受到外界因素干扰最大。

（2）土壤重金属铅的空间分布
分别对同一点位钻探深度内的表层土（0~0.5 m）、中层土（1.0~2.5 m）、深层土（3.5~4.5 m）处的土壤Pb 含量进行分析。

结果显示，调查企业A1、A2、A3、A4周边土壤中重金属Pb含量垂向上大体呈现表层高、深层低的分布（如图1所示）。

表层土中Pb含量最大值高于中层土和深层土中Pb的最大值。

此外，表层土中Pb含量平均值普遍高于另外两层深度范围内Pb含量平均值，表明表层土相较于其它土层深度更容易受到企业生产活动所带来的Pb威胁。

3.2 土壤重金属污染评价
（1）单因子污染指数及内梅罗综合污染指数评价结果
由表6可知，4个调查地块中各重金属的单因子污染指数平均值为0.0009~0.1790，均为I级，属安全状态；4个调查地块的内梅罗指数分别为0.2064、0.1189、0.1368、0.1708，未超过0.7，说明各调查地块周边土壤质量为清洁，属安全级。

（2）潜在生态风险指数评价结果
各采样点土壤样品中各重金属潜在的生态风险指数及综合潜在生态风险指数见表7。

就单项重金属潜在生态
图1 不同深度范围内土壤重金属Pb含量分布示意图Fig.1 Schematic diagram of the distribution of heavy metal Pb content in soil at different depths
风险指数而言，A1企业地块周边土壤中Cd的单项重金属潜在生态风险指数最高（130.59），为强潜在生态风险程度，其次是A2（77.65）、A4（52.94）、A3（45.88），均为中等潜在生态风险程度；值得注意的是，重金属Sb 在A1企业周边土壤中的潜在生态风险达到了中等程度；此外，各企业周边土壤中Hg的单项重金属潜在生态风险也均为中等程度。

其余重金属的单项重金属潜在生态风险均低于轻微生态风险下限（i r E=40），表明潜在生态风险程度相对较轻。

从综合潜在生态风险指数（RI）对比显示，A1和A2企业潜在生态风险程度达到中等，其余企业属于轻微潜在生态风险等级范畴。

（3）相关性分析
对本次调查的7种重金属进行Pearson相关性分析，探讨不同重金属的来源，结果如表8所示。

根据结果可知，Cd与Pb、Sb呈极显著正相关（P＜0.01），表明这3种金属具有同源性；As与Cu、Hg、Ni呈极显著正相关（P ＜0.01），其中Ni与Cu、Hg具有显著正相关关系（P ＜0.05），具有同源性[9]。

Pb作为本次主要关注重金属，仅与Cd存在非常显著的正相关关系（P＜0.01），与其余5种重金属相关性均不显著，说明Pb与As、Cu、Hg、Ni、Sb来源不同。

4 结论
（1）土壤中Pb、As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Sb均未超过《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）第二类用地筛选值。

（2）土壤中Pb、Cd存在一定程度的积累，且Pb的积累程度最大，企业生产活动对企业所处区域土壤存在一定影响。

（2）表层土中Pb含量最大值与平均值均高于中、深层土中Pb含量，表层土相较于其它土层深度更容易受到企业生产活动所带来的Pb威胁。

（3）单因子污染指数和内梅罗综合污染指数评价结果显示4家企业所处地块周边土壤质量均为I级清洁状态，属安全级；潜在生态风险指数评价结果显示，土壤中Cd 的单项重金属潜在生态风险指数达到中等至强潜在生态风险程度，后期需要关注；土壤中Hg的单项重金属潜在生态风险也均为中等程度，其它重金属的单项重金属潜在生态风险程度较轻。

A1和A2两个企业综合潜在生态风险程度均达到中等，其余企业为轻微潜在生态风险等级。

综上所述，本次对长三角地区4家典型废铅蓄电池回收暂存企业周边土壤重金属污染现状调查结果显示，尽管土壤中金属含量均未超过土壤标准中二类筛选值，但存在有不同程度的潜在生态风险，后期对此类企业仍需加强监测与评估，严格要求企业管理、储存废铅蓄电池，并保障运输安全，对废铅蓄电池采取密闭和防渗等措施进行有效的处理，防止废液、废渣等物品泄露而造成二次污染。

此外，仍需加强对企业员工和当地居民的生态环境保护意识教育和宣传，提高他们对于土壤污染防治重要性的认识。

同时，政府监管部门应公开企业的污染情况和处理方案，让公众了解企业的生态环境保护现状，促进公众参与到生态环境保护工作中来。

只有通过企业、政府和公众多方面的合作和努力，才能真正实现废铅蓄电池回收暂存企业周边土壤污染防治的目标，为人类健康和生态环境做出积极贡献。

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Soil environmental quality and risk assessment around temporary storage sites
of waste lead batteries
CAO Zhixiong
(Nanda Environmental Planning and Design Research Institute (Jiangsu) Co., Ltd., Jiangsu Nanjing 210093, China) Abstract: To investigate the current status of soil environmental quality around temporary storage sites for waste lead batteries, four typical enterprises in the Yangtze River Delta region were selected as the research objects. Soil samples were collected and analyzed for eight elements: lead, arsenic, cadmium, hexavalent chromium, copper, mercury, nickel, and antimony. Single-factor pollution, Nemero comprehensive pollution, and potential ecological risk indices were used to evaluate the soil’s heavy metal pollution status. The evaluation results of the single-factor pollution and Nemero comprehensive pollution indices revealed that the pollution level of the soil surrounding the investigated enterprises was safe. The evaluation results of the potential ecological risk index showed that the individual potential ecological risk level of cadmium in the soils around the storage sites was relatively high, whereas the comprehensive potential ecological risk level of the soil around each site was mild to moderate. The results of the analysis will aid in decision-making and provide technical support for specialized monitoring.
Key words: chemical pollution; waste lead battery; heavy metals; soil environmental quality; risk assessment; environmental protection
area, Fengxian District, Shanghai. Firstly, each of 12 GEP components was calculated, the sum of which instructed the unit division of the study area with local maximum value of GEP. The mean values of 12 GEP components within each unit were then measured, the two-step cluster analysis of which would determine the unit-type classification based on relative importance. Units with higher average value of GEP were selected, whose pattern was to reach the greatest consistency with the eco-space in upper-level spatial planning. Spatial regulation guidelines were subsequently raised consulting the classified unit-types. The roadmap has potentials to facilitate the effectiveness of eco-assets functional zoning to preserve the evaluation of existing eco-assets.
Key words: land economy; ecological assets; gross ecosystem product (GEP); functional partition; space regulation; partition method; new-type urbanization
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