电子废物不当处置环境中多溴联苯醚和重金属污染研究

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全球电子电气工业技术更新的加快,产品的升级换代周期不断被缩短。它在给人类带来方便和益处的同时也给社会带来大量的电子废物,电子废物给全球生态环境造成的消极影响也引起世人关注。本研究对典型电子废物不当处置地区(龙塘镇和石角镇)环境介质中的土壤、沉积物、水和植物中多溴联苯醚(PBDEs)和重金属等污染物进行了调查取样,分析了污染物在研究区域内环境介质中的含量水平、空间分布和不同介质中的分布模式,并探讨了它们在环境中的来源、迁移和归宿。 1.环境介质中的PBDEs土壤样品中共22个PBDEs单体被检测出,土壤中∑PBDEs(不包括BDE209)和BDE209的含量分别为0.16~3123 ng/g和1.31~6319 ng/g。来自处置厂附近的表层土壤污染最为严重。土壤样品中PBDEs几乎都是以BDE209为主,其次是3个九溴醚单体(BDE207,206,208),这可能十溴联苯醚商业品被大量使用消费所导致。PBDEs与总有机碳的相关性高于黑碳,这意味着有机碳总量影响着土壤中PBDEs的含量分布。PBDEs通过大气传输从处置厂向农田迁移过程中,其土壤的PBDEs单体有明显的分馏作用。 五种植物样品中共有14个PBDEs单体被检出。油荬菜含量最高为25.64ng/g,上海青含量最低为0.05 ng/g。BDE209是植物体中PBDEs最主要的单体,占57.3%~91.02%。相对于土壤来讲,植物体内高溴联苯醚的相对丰度要高于低溴醚。土壤背景值PBDEs的高低与生长在该地的植物体中PBDEs含量不一定呈正比关系。植物对PBDEs的吸收积累有可能具有选择性。大燕河沉积物中共有15种PBDEs单体被检测。中游中段采集的样品中PBDEs总含量最高,达到610.47ng/g,此段正处于龙塘镇和石角镇的电子废物处置回收活动最频繁的地段。样品中的平均含量分别高于世界各地海洋、河口三角洲、湖泊中的沉积物,虽低于点源污染严重的河流沉积物样品,但也达到了点源附近河流沉积物中含量的17%。BDE209在被检测的PBDEs单体中含量最高。 电子废物回收地区水体及悬浮颗粒物样品的分析结果显示,水体中颗粒态和溶解态的PBDEs均高于世界已有研究数据。BDE209在PBDEs中是最主要的单体。PBDEs在水体样品中含量分别是井水>库水>泉水。同一水体中颗粒态的PBDEs含量要高于溶解态。 2.环境介质中的重金属电子废物焚烧迹地土壤中所测的10种元素的平均含量大都超过了国家三级土壤标准。其焚烧迹地山坡土壤中Cu、Cd、Pb的平均含量明显高于国家二类土壤标准,说明这些金属可以通过烟气迁移到地势较高的区域。迹地土壤中重金属污染的特点是多金属高含量污染。 电子废物处置厂附近表层土壤中五种重金属(Zn、Cu、Cd、Pb和Cr)的平均含量均显著高于当地的农田土壤(p<0.05),说明电子废物回收活动造成的多种重金属复合污染效果显著。电子废物处置厂附近表层土壤中五种金属的总量最高值(11136.72 mg/kg)低于焚烧迹地平地土壤对应五种元素的含量(17559mg/kg)。Cu、Zn、Pb在各类土壤的重金属污染物中占主要成分,三者合计占重金属总量的80%以上。 电子废物回收地区大燕河沉积物中所测10种重金属总和顺序是中游下段(3759mg/kg)>中游中段(3641mg/kg)>中游下段(3538mg/kg)>上游(2564mg/kg)>下游(981mg/kg)。各重金属含量最高值都是出现在河流中游,金属的主要污染是Mn、Cu和Zn。 草本植物类芦和铁芒箕体内各器官重金属的含量高于木本植物桉树和南洋楹。轻度污染下植物各器官元素的富集系数都显著大于强度污染。铁芒箕各器官元素含量比较高,富集能力较强,可以考虑作为污染地区植被恢复的先锋植物。电子废物焚烧迹地离污染源较近池塘中水体pH值较低(2.05~3.17),各重金属的含量均大大超过国家五类水质标准。水库水体中Cd和Mg含量也超过国家五类水质标准。上游泉水中Pb的含量(70μg/L)已超过了国家二类水质标准和世界卫生组织标准的7倍。当地井水中的Mg含量超过WHO规定的90倍。 应用潜在生态危害指数法进行重金属的环境风险评价。结果表明沉积物中重金属潜在生态危害大小顺序为:Cd>Cu>Pb>Ni>Zn>Mn>Cr。土壤中重金属潜在生态危害大小顺序为:Cd>Cu>Pb>Zn>Cr。从重金属污染度总值(K<,d>)和潜在生态危害指数(RI)上看,沉积物中污染最严重的是在大燕河中游中段附近(K<,d>:52.31;RI:963.51),土壤中污染最严重的是龙塘处置厂附近表层土(K<,d>:1187.16;RI: 23203.76)。环境风险评价充分证明了电子废物的不当处置是当地水体沉积物和土壤中重金属污染的主要来源,并且能够以大气和水体为载体迁移到其他地区,因而必定对北江及其下游珠江三角洲地区造成了污染。对于这样一个拥有数量巨大的有机和无机污染物的库,有必要对其所造成的环境风险进行更加深入的研究并探讨风险控制的有效方法。
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