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某典型氯碱场地地下水汞的时空分布及其风险评价

文献类型:学位论文

作者者爱娟
答辩日期2024
文献子类硕士
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院地球化学研究所
导师姚珩、郭艳娜
关键词氯碱场地,地下水汞污染,不同形态汞,时空分布,风险评价
其他题名The temporal and spatial distribution of mercury in groundwater at a typical chlor-alkali plant and its risk assessment
英文摘要

随着我国经济的快速发展和工业化的深入推进,化工行业市场需求量不断攀升。氯碱工业是化工行业规模最大的部门,其中氢氧化钠和聚氯乙烯的产量占到国际市场很大份额,推动着我国氯碱工业在国民经济和国防建设中的快速发展。然而,经济的快速发展必然带来一些环境问题。例如,氯碱工业在生产过程中需要使用汞作为介质,容易产生含汞废弃物,包括废电石渣、废盐泥、含汞活性炭、水处理废污泥级盐泥污水和废气等,从而向周边环境排放汞污染。尽管国家生态环保部在“十五”以后逐渐淘汰了这些工艺,并对技术落后的化工厂采取了关停或迁出措施,但废弃场地仍然堆放大量渣堆,这些渣堆持续地向周边土壤、河流,甚至地下水释放污染物。特别是地下水,它是连接废弃氯碱厂与周边水系的重要通道,也是废弃氯碱厂汞污染向环境扩散的主要途径。
因此,了解废弃氯碱厂地下水中汞的分布规律,对于修复地下水汞污染和实现
环境的可持续发展至关重要。由于地下水涉及复杂的物理、化学和生物过程,
汞的形态及其分布受多种因素控制,加之地下水监测受到采样条件的限制,目
前对地下水中汞的存在形态及分布特征的研究仍然十分薄弱。
因此,本研究选取了中国西南地区的一个遗留氯碱场地作为研究对象,并进行了长达12 个月的系统监测与采样。通过资料收集和样点布设,我们测定了该场地内不同功能区地下水的总汞/甲基汞含量,以及其他元素/离子含量。采用潜在生态风险、人体健康暴露风险、场地周边敏感受体评价、场地污染源负荷评价等多种评价体系,对研究区不同功能区地下水的汞污染风险进行了全面评估。结合其他元素/离子含量,我们运用相关性分析和主成分分析等统计学方法,深入研究了地下水汞的时空分布特征及其影响因素。本研究的目的在于为氯碱场地后续的汞污染防治与环境修复提供基础理论数据和科学依据。研究结果如下:
(1)氯碱场地地下水整体呈偏碱性,其pH 范围在6.95-13.15 之间。场地内四口监测井的地下水化学特征明显受到原氯碱厂功能分区的影响,均呈现出显著的空间差异。其中,井2(PVC 车间)和井3(盐泥堆场)的地下水属于高盐度的Cl - Na 型;而井1(原料储存区)和井4(电石渣堆)的地下水则表现为Cl - Ca·Mg 型、HCO3 - Ca·Na 型和Cl - Na 型等多种水化学类型共存。蒸发浓缩作用是控制该区域地下水化学成分形成和演化的主要影响因素。
(2)四口监测井在丰水期和枯水期的无机汞和甲基汞浓度差异均不显著(p>0.05),这表明季节性降雨和地表水补给对场地内地下水甲基汞含量的变化
影响较小,这两个途径可能不会导致场地内的无机汞和甲基汞输入,从而增加污染风险。进而发现,井1 和井2 的地下水汞含量较低,更倾向于在颗粒物中富集,因此主要以> 0.8 μm 的颗粒态汞为主;而井3 和井4 的地下水汞含量较高,更倾向于在溶解态中富集,因此主要以溶解态汞为主,且< 0.22 μm 孔径的汞占比较大。高汞含量主要出现在溶解相中,这表明地下水中的汞污染主要通过渗透作用进行迁移。甲基汞主要存在于溶解态中,且< 0.22 μm 孔径的甲基汞占比较大。主成分和相关性分析表明,场地内地下水中的无机汞主要来源于氯碱厂的汞排放,迁移过程对地下水无机汞含量影响小;而甲基汞的生成与无机汞的甲基化过程相关;在汞污染严重区域,应更加关注地下水汞的人为输入和甲基化过程。
(3)通过对氯碱场地地下水的四口监测井进行潜在生态风险指数、人体暴露健康风险以及层次分析法的综合风险评估,发现各区域的生态风险和非致癌风险值从高到低依次均为:盐泥堆场>电石渣堆>PVC 车间>原料储存区。其中,盐泥堆场和电石渣堆在所有季节都出现了超标情况,PVC 车间在部分月份超标,超标率为33%,而原料储存区在所有季节均未出现超标情况。综合考虑该场地及其地下水的后续用途,并依据地下水质量标准(GB/T 14848-2017)的Ⅳ类水质要求,建议将该场地地下水汞的修复限值定为0.002 mg/L。层次分析法的结果显示,该氯碱场地被归类为高度污染风险,其综合风险等级为2。场地自身的汞污染负荷较大,风险等级为1。然而,得益于良好的地层条件,地下水的固有脆弱性较高,这有效地阻止了受污染地下水中汞的扩散,从而使得汞污染在地下水和周围水源中的影响相对较小。为防止污染扩散,建议根据污染的严重程度分区域进行堆积物和土壤的风险管控与修复,充分运用热脱附技术、固化稳定化技术、电动法、淋滤法及生物修复法等手段进行修复治理,并实施定期监管和水-土-气综合监管。同时,应鼓励公众参与,共同监管环境污染问题及场地遗留问题。
 

语种中文
页码89
源URL  
专题地球化学研究所_研究生
推荐引用方式
GB/T 7714
者爱娟. 某典型氯碱场地地下水汞的时空分布及其风险评价[D]. 中国科学院地球化学研究所. 中国科学院大学. 2024.

入库方式: OAI收割

来源:地球化学研究所

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