广东省铬污染场地调查与健康风险评价

铬污染场地调查与健康风险评价

中国科学院广州化学研究所分析测试中心

卿工--189-3394-6343

一、铬的危害性

1.1 对人体的危害

铬如同铁、锌、铜、锰、钴、硒等其他元素一样，也是人体必需的微量元素。三价铬是生物所必须的微量元素之一，有激活胰岛素的作用，以增加对葡萄糖的利用，是人体维持糖代谢和脂肪代谢的必要物质，能保持血清中胆固醇的恒定，缺铬会引起动脉粥样硬化和葡萄糖耐力受损，葡萄糖、脂肪等代谢紊乱，遗传不正常等，低浓度铬会刺激植物生长和增产。三价铬在植物中的含量为（0.23~1）ppm，在动物中的含量为（0.075~1）ppm，在正常人的肺、肾、脾、胃中的含量为（50~980）ppm。成人大约每日需消耗700μg的铬，才能维持人体正常的生理活动。但是过量的铬对人类和动植物都有害，铬的毒性与其价态及水溶性有关。金属铬及其合金不会引起中毒，产生毒性作用的是铬的化合物，其中具有强氧化性和透过体膜能力的Cr6+毒性最强，是Cr3+毒性的100倍。Cr3+在自然界中的流动性小，易沉淀，是重要的微量营养物质，但Cr3+不易被消化道吸收，对皮肤有刺激和过敏作用，易在皮肤表层和蛋白质结合而形成稳定络合物，引起皮炎和铬疮；Cr3+在动物体内的肝、肾、脾和血液中不易积累，而在肺内存量较多，对肺有一定的伤害；另外，Cr3+对抗凝血活素有抑制作用，超过一定量时有致癌作用。

Cr6+总是以氧化物CrO3、含氧酸根Cr2O72-、CrO42-的形式存在，而且流动性强、毒性大。由于Cr6+的强氧化性，对人体皮肤有强烈的腐蚀作用，引起皮肤灼伤和溃疡，长期摄入会导致肉瘤、扁平上皮癌、腺癌等疾病；眼睛接触后会引起角膜损伤。铬化合物可经消化道、呼吸道或皮肤进入体内，Cr6+对呼吸系统的损害主要表现是鼻中隔膜穿孔、咽喉炎和肺炎等疾病；Cr6+对内脏的损害通过消化道侵入造成嗅觉和味觉减退以至消失，剂量小时也会腐蚀内脏；Cr6+化合物进入血液中可氧化血红蛋白，从而使血红蛋白失去输氧功能，造成机体缺氧窒息，Cr6+进

入细胞后，参与细胞内氧化还原过程，被转化成Cr3+，并与细胞内大分子结合，引起遗传密码的改变，影响细胞正常的新陈代谢，进而使细胞畸变、癌变，Cr6+还能引起肝肾病变，被毒理学家公认为是致癌物。

1.2对动植物的伤害

Cr6+对农田和植物生长有一定的影响：Cr6+主要分布在土壤表层，是可溶性的，易被植物吸收，主要保留在作物的根部，其次是茎、叶中，转移到籽粒中的量很小，因此Cr6+对农作物的危害主要是影响植物生长和产量。Cr6+浓度为20ppm时对玉米苗生长有明显刺激作用；80ppm时有显著的抑制作用；160ppm时玉米苗就不能成活。土壤中Cr6+浓度大于10ppm时，对春小麦的苗期生长有不利影响，其原理是由于Cr6+干扰了植物正常生理代谢所致。

铬污染对水中微生物、生物有明显的抑制和致死作用，并抑制水体自净过程。Cr6+溶于水造成对水环境的污染，Cr6+可以和氨、尿素、有机酸以及蛋白质等物质形成配合物，这些相对稳定的配合物被水中的悬浮物吸附沉降到泥土上，被植物吸收造成对农作物和蔬菜的污染，进而危害人体健康。

1.3碱性危害

铬的危害还表现为碱度高，新排出的铬渣的pH值为11~12，如此高的碱度不但影响地下水、地表水的质量，而且严重影响植物和菌类生长。铬污染土壤中的碱成分很容易经过风化雨淋、地表径流的侵蚀而渗入土壤中。土壤是许多细菌、真菌等微生物聚居的场所，这些微生物形成了一个生态系统，在大自然的物质循环中，担负着部分碳循环和氮循环的重要任务；而这些微生物一般只能在一定的酸碱度条件下生存。因此，当碱质等有害成分进入土壤，能杀灭土壤中的微生物，使土壤丧失腐解能力，同时破坏土壤的原有结构，导致草木不生。

二、项目场地调查及风险评估方案技术流程图

三、污染物健康风险评价标准依据

3.1相关法律、法规及政策 ➢ ➢ ➢ ➢

《中华人民共和国环境保护法》（1989年）

《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（2004年） 《江苏省固体废物污染环境防治条例》（2009年）

《关于切实做好企业搬迁过程中环境污染防治工作的通知》（环办〔2004〕

47号） ➢ ➢ 号） ➢ ➢

《关于加强土壤污染防治工作的意见》（环发〔2008〕48号）

《关于加强工业企业关停、搬迁及原址场地再开发利用过程中污染防治工《国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定》（国发〔2005〕39号） 《废弃危险化学品污染环境防治办法》（国家环境保护总局令〔2005〕27

作的通知》 ➢ ➢ ➢

《关于保障工业企业场地再开发利用环境安全的通知》 《土壤污染防治行动计划》

《污染场地土壤环境管理暂行办法》（征求意见稿）

3.2相关标准 ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢

《土壤环境质量标准》（GB/T15618-1995）

《土壤环境质量标准》（GB/T15618-2009）（修订）（征求意见稿 第四版） 《危险废物鉴别标准》（GB5085-2007） 《地下水质量标准》（GB/T 14848-1993） 《地表水质量标准》（GB3838-2002） 《危险废物鉴别标准》（GB5085-2007）

3.3相关技术导则 ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢

《场地环境调查技术导则》（HJ 25.1—2014） 《场地环境监测技术导则》（HJ 25.2-2014） 《污染场地风险评估技术导则》（HJ 25.3-2014） 《污染场地土壤修复技术导则》（HJ 25.4-2014） 《污染场地术语》（HJ 682-2014）

《场地环境评价导则》（京环发〔2007〕8号）

3.4相关技术规范 ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢

《土壤环境监测技术规范》（HJ/T 166-2004） 《地下水环境监测技术规范》（HJ/T 164-2004） 《地下水污染地质调查评价规范》（DD2008-01） 挥发性与有机物

《水文地质钻探规程》（DZ-T0148-1994） 《危险废物鉴别技术规范》（HJ/T 298） 《岩土工程勘察规范》（GB 50021）

ASTM E1903-97: Guide for Environmental Site Assessments:Phase Ⅱ

Environmental Site Assessment Process. ➢

ASTM D1452-00: Practice for Soil Investigation and Sampling by

Auger Borings. ➢

ASTM E1527-00: Practice for Environmental Site Assessments: Phase

Environmental Site Assessment Process.

四、铬污染健康风险修复方法

4.1工程措施

主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。轻度污染的土壤用深耕翻土，重污染区常用客土和换土法。工程措施治理土壤重金属污染彻底、稳定，但工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降，并且还要对换出的污土进行堆放或处理。 4.2物理修复 4.2.1电动修复

通过电流使土壤中的重金属离子(如Pb、Cd、Cr、Zn等)和无机离子以电透渗和电迁移的方式向电极运输，再集中收集处理。该方法适用于低渗透的粘土和淤泥土，可以控制污染物的流动方向。在沙土上的实验，土壤中Pb2+、Cr3+等重金属离子的除去率也可达90%以上。电动修复不搅动土层，修复时间短，是一种经济可行的原位修复技术。 4.2.2电热修复

利用高频电压产生的电磁波对土壤进行加热，使污染物从土壤颗粒内解吸出

来，加快一些易挥发性重金属从土壤中分离，从而达到修复的目的。该技术可以修复被Hg和Se等重金属污染的土壤。 3.2.3土壤淋洗

利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中去，再把富含重金属的废水进一步回收处理。该技术要求寻找一种既能提取各种形态的重金属，又不破坏土壤结构的淋洗液。目前用于淋洗土壤的淋洗液，包括有机或无机酸、碱、盐和螯合剂。 4.3化学修复

化学修复就是向土壤投入改良剂，将重金属吸附、氧化还原、拮抗或沉淀，降低重金属的生物有效性。常用改良剂有石灰、沸石、碳酸钙、磷酸盐、硅酸盐和促进还原作用的有机物质，不同改良剂对重金属的作用机理不同。化学修复简单易行，但它只改变了重金属在土壤中的存在形态，金属元素仍保留在土壤中，容易再度活化危害植物。 4.4生物修复

生物修复是利用生物削减、净化土壤中的重金属或降低重金属毒性。该方法效果好，易于操作，受到人们的重视，日益成为修复污染土壤研究的热点。 4.4.1 植物修复技术

是一种利用自然界存在或人工培养的植物修复重金属污染土壤的技术，分为植物提取、植物挥发和植物稳定三种。植物提取是依靠重金属超积累植物从土壤中吸取重金属离子，接着收割地上部分并进行处理。连续种植该植物，可有效降低或去除土壤重金属。目前已发现700多种超积累重金属植物。植物挥发是依靠植物根系吸收重金属，将其转化为气态物质挥发到大气中。目前研究最多的是Hg和Se。植物稳定是依靠耐重金属植物或超累积植物降低重金属的活性，防止重金属被淋洗到地下水或扩散至空气中。其机理是让金属在根部积累、沉淀或被根表吸收，以达到固化的目的。 4.4.2 微生物修复技术

微生物可降低土壤中重金属的毒性；吸附积累重金属；改变根际微环境，达到提高植物对重金属的吸收，挥发或固定效率的目的。如动胶菌、蓝细菌、硫酸还原菌及某些藻类，能够产生胞外聚合物与重金属离子结合成络合物；Macaskie等分离的柠檬酸菌可分解有机质生成HPO2-4与Cd形成 CdHPO4沉淀；国内研

究人员发现有些微生物能把剧毒的甲基汞降解为毒性小、可挥发的单质Hg。 4.5农业生态修复

农业生态修复包括农艺修复和生态修复。前者改变耕作制度，调整作物品种，种植不进入食物链的植物，选择能降低土壤重金属污染的化肥，或增施能够固定重金属的有机肥等来降低土壤重金属污染；后者调节土壤水分、养分、pH值和土壤氧化还原状况及气温、湿度等生态因素，调控污染物所处环境介质。但该技术修复周期长，效果不明显。 5、植物修复机理

植物根通过吸收和吸附作用在根部富集大量污染物质,从而固定污染物。土壤受重金属污染后,植物会不同程度地从根际圈内吸收重金属,吸收数量受植物根系生理功能及根际圈内微生物群落组成、pH、氧化－还原电位、重金属种类和浓度以及土壤的理化性质等因素影响,其吸收机理是主动吸收还是被动吸收尚不清楚。根还可以合成多种氨基酸、植物碱、有机氮和有机磷等，并向周围土壤中分泌有机酸、糖类物质、氨基酸和维生素等有机物，不同程度地限制根际圈内污染物质的移动和生物有效性,减轻重金属对植物的毒害。例如,各种有机物(包括有机酸) 6、微生物修复机理

菌根植物的根系通过根面上菌丝与根际圈内的重金属接触从而对重金属产生吸收、屏障和螯合等直接作用。

7、超积累植物（Hyperaccumulator）及其筛选

超积累一般要求金属离子在植物中的含量大于0.1%~1%（干重）；当达到这个标准时，回收植物组织中的金属才具有经济性。超积累植物一般要求其重金属含量大于一个临界值（表1）。不同重金属有超积累作用的植物种的分布也是分布不均匀的。表2和表3列举了几种金属的超积累植物和数。 7、土壤重金属污染修复技术研究展望

工程措施、物理修复和化学修复重金属污染土壤，缺点多，大规模处理污染土壤不现实，并且会破坏土壤结构，降低生物活性，使土壤肥力退化。而农业生态措施又周期长，效果不明显。生物修复以其高效性，良好的社会、生态综合效益而被大众接受，应用前景广阔。以下几点将成为未来研究的热点。 7.1超累积植物筛选与培育

超累积植物一般生长缓慢，生物量低，环境适应能力差，且只能吸收一种重金属。因此，筛选与培育吸收能力强，吸收重金属种类多，且生物量大的植物是生物修复的一个重点。 7.2基因工程技术的应用

将筛选与培育出的超累积植物和微生物基因导入生物量大、生长速度快、适应性好的植物中去已经实现，所以，利用基因工程技术提高植物修复能力将取得突破性进展。

7.3生物修复综合技术的研究

重金属污染土壤的修复是一个整体性的工程，需要多种修复技术。植物修复加上化学、微生物及农业生态措施，增加重金属的生物有效性，促进植物的生长和吸收，能更好地提高土壤重金属修复的效率。因此，生物修复综合技术前景广阔。 涉及地区：广东省健康风险评价、浙江省健康风险评价、福建省健康风险评价、海南省健康风险评价、云南省健康风险评价、广西省健康风险评价、贵州省健康风险评价、新疆省健康风险评价、四川省健康风险评价、重庆市场地污染源调查与评价、西藏省健康风险评价、湖南省健康风险评价、江西省健康风险评价、湖北省健康风险评价、上海市场地污染源调查与评价、北京市场地污染源调查与评价、天津市场地污染源调查与评价、安徽省健康风险评价、江苏省健康风险评价、甘肃省健康风险评价、宁夏省健康风险评价、内蒙古省健康风险评价、黑龙江省健康风险评价、吉林省健康风险评价、辽宁省健康风险评价、山东省健康风险评价、陕西省健康风险评价、山西省健康风险评价、河南省健康风险评价、河北省健康风险评价