天津市某鎳污染場地風險評估與修復(fù)技術(shù)優(yōu)化研究一、引言1.1研究背景與意義隨著天津市工業(yè)化和城市化進程的加速，大量工業(yè)企業(yè)搬遷或關(guān)閉，遺留了眾多受到不同程度污染的場地。其中，鎳污染場地問題愈發(fā)凸顯，對城市的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境安全構(gòu)成了嚴峻挑戰(zhàn)。鎳作為一種在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的重金屬，在電鍍、冶金、化工等行業(yè)的生產(chǎn)過程中，會通過廢水、廢氣、廢渣等形式進入土壤和水體環(huán)境，造成嚴重的污染。鎳污染對人體健康和生態(tài)環(huán)境具有多方面的危害。從人體健康角度來看，鎳是一種具有潛在危害的重金屬元素，長期接觸或過量攝入鎳會對皮膚、呼吸系統(tǒng)以及消化系統(tǒng)造成損傷。鎳及其化合物具有一定的毒性和致癌性，長期暴露于鎳污染環(huán)境中，人體會出現(xiàn)皮膚過敏、呼吸道炎癥、肺部疾病等健康問題，甚至增加患癌風險。孕婦長期接觸鎳還可能對胎兒造成影響，導(dǎo)致胎兒畸形等風險增加。從生態(tài)環(huán)境角度出發(fā)，鎳污染會對土壤、水體和生物多樣性產(chǎn)生負面影響。在土壤中，過量的鎳會抑制土壤微生物的活性，影響土壤的肥力和生態(tài)功能，進而阻礙植物的生長發(fā)育，降低農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。鎳污染還會通過食物鏈的傳遞和富集，對整個生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能造成破壞，導(dǎo)致生物多樣性下降。例如，土壤中高濃度的鎳會抑制種子萌發(fā)及根芽生長、減少生物量、致使植物各種部位變形、擾亂根尖有絲分裂、阻礙根系對營養(yǎng)元素的吸收轉(zhuǎn)運、誘導(dǎo)葉片病變或壞死、削弱植物新陳代謝、抑制光合作用和蒸騰作用，并產(chǎn)生Fe缺乏癥等。在水體中，鎳污染會影響水生生物的生存和繁殖，破壞水生態(tài)系統(tǒng)的平衡。天津市作為中國重要的經(jīng)濟中心和工業(yè)基地，土地資源有限且珍貴。鎳污染場地不僅限制了土地的合理開發(fā)利用，還可能對周邊環(huán)境和居民健康造成潛在威脅。因此，開展天津市鎳污染場地的風險評價及修復(fù)技術(shù)研究具有極其重要的現(xiàn)實意義。通過對鎳污染場地進行科學(xué)準確的風險評價，可以全面了解場地的污染程度、范圍以及對人體健康和生態(tài)環(huán)境的潛在風險，為后續(xù)的修復(fù)決策提供堅實的科學(xué)依據(jù)。這有助于合理確定修復(fù)目標和修復(fù)范圍，避免不必要的修復(fù)工作，從而節(jié)省修復(fù)成本，提高修復(fù)效率。同時，風險評價結(jié)果還能為場地的環(huán)境管理和監(jiān)管提供重要參考，保障場地周邊居民的健康和環(huán)境安全。研究和應(yīng)用有效的鎳污染場地修復(fù)技術(shù)，對于恢復(fù)場地的生態(tài)功能、實現(xiàn)土地的再利用以及推動城市的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。一方面，修復(fù)后的場地可以為城市的建設(shè)和發(fā)展提供更多的土地資源，滿足城市發(fā)展對土地的需求；另一方面，這也有助于改善城市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，提升居民的生活品質(zhì)，促進城市的綠色發(fā)展。此外，對鎳污染場地修復(fù)技術(shù)的研究，還能為其他地區(qū)類似污染場地的修復(fù)提供技術(shù)借鑒和經(jīng)驗參考，推動整個環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀鎳作為一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的重金屬，其污染場地的風險評價和修復(fù)技術(shù)一直是環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。國內(nèi)外眾多學(xué)者和科研機構(gòu)在這兩個方面展開了大量研究，取得了豐富的成果。在鎳污染場地風險評價方面，國外起步較早，已形成了一套相對完善的風險評價體系和方法。美國環(huán)境保護署（EPA）提出的基于風險的土壤篩選值（RBCA）方法，通過考慮土壤中污染物的遷移轉(zhuǎn)化、人體暴露途徑以及毒理學(xué)參數(shù)等因素，確定土壤中污染物的風險控制值，為場地風險評價提供了科學(xué)依據(jù)。歐洲各國也根據(jù)自身的環(huán)境特點和法規(guī)要求，建立了相應(yīng)的風險評價方法和標準體系，如英國的CLEA模型、荷蘭的RIVM模型等，這些模型在歐洲的污染場地風險評價中得到了廣泛應(yīng)用。此外，國外在風險評價過程中，還注重對不確定性因素的分析和量化，通過蒙特卡羅模擬等方法，評估風險評價結(jié)果的不確定性，提高風險評價的可靠性。國內(nèi)對鎳污染場地風險評價的研究相對較晚，但近年來發(fā)展迅速。隨著《污染場地風險評估技術(shù)導(dǎo)則》等相關(guān)標準和規(guī)范的發(fā)布，國內(nèi)的風險評價工作逐漸走向規(guī)范化和標準化。學(xué)者們在借鑒國外先進經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)的實際情況，對風險評價方法進行了改進和完善。例如，針對我國土壤類型多樣、污染來源復(fù)雜的特點，一些研究通過對不同地區(qū)土壤背景值和污染特征的分析，優(yōu)化了風險評價模型中的參數(shù)，提高了風險評價結(jié)果的準確性。同時，國內(nèi)在風險評價過程中，也開始關(guān)注污染物的生物有效性和生態(tài)風險，將生物可利用性指標納入風險評價體系，更加全面地評估鎳污染場地對生態(tài)環(huán)境和人體健康的影響。在鎳污染場地修復(fù)技術(shù)方面，國外研發(fā)了多種物理、化學(xué)和生物修復(fù)技術(shù)，并在實際工程中得到了廣泛應(yīng)用。物理修復(fù)技術(shù)如土壤淋洗、電動修復(fù)等，通過物理手段將土壤中的鎳污染物分離或去除，具有修復(fù)效率高、速度快的優(yōu)點，但也存在成本高、易造成二次污染等問題。化學(xué)修復(fù)技術(shù)如化學(xué)氧化還原、固化穩(wěn)定化等，利用化學(xué)反應(yīng)改變鎳污染物的形態(tài)和性質(zhì)，降低其毒性和遷移性，其中，固化穩(wěn)定化技術(shù)在處理大量低濃度鎳污染土壤時具有一定的優(yōu)勢，但修復(fù)后的土壤可能難以再利用。生物修復(fù)技術(shù)如植物修復(fù)、微生物修復(fù)等，利用植物或微生物的代謝活動吸收、轉(zhuǎn)化或降解鎳污染物，具有環(huán)境友好、成本低等優(yōu)點，但修復(fù)周期較長，受環(huán)境條件影響較大。國內(nèi)在鎳污染場地修復(fù)技術(shù)方面也取得了顯著進展。在植物修復(fù)方面，國內(nèi)篩選出了一些對鎳具有較強富集能力的植物品種，如遏藍菜、商陸等，并對其富集特性和修復(fù)機制進行了深入研究。通過田間試驗和工程示范，驗證了植物修復(fù)技術(shù)在鎳污染場地修復(fù)中的可行性和有效性。在微生物修復(fù)方面，研究人員從污染土壤中分離篩選出了具有高效解吸和轉(zhuǎn)化鎳能力的微生物菌株，通過優(yōu)化微生物的生長條件和代謝途徑，提高了微生物修復(fù)的效率。此外，國內(nèi)還開展了多種修復(fù)技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用研究，如植物-微生物聯(lián)合修復(fù)、物理-化學(xué)聯(lián)合修復(fù)等，充分發(fā)揮不同修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢，提高修復(fù)效果。盡管國內(nèi)外在鎳污染場地風險評價和修復(fù)技術(shù)方面取得了一定的成果，但仍存在一些不足之處。在風險評價方面，現(xiàn)有評價方法在考慮多介質(zhì)環(huán)境中鎳的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律以及復(fù)合污染情況下的風險評估等方面還存在一定的局限性，對長期潛在風險的評估也有待加強。在修復(fù)技術(shù)方面，雖然已研發(fā)出多種修復(fù)技術(shù)，但大多數(shù)技術(shù)仍存在成本高、修復(fù)效果不穩(wěn)定、易造成二次污染等問題，難以滿足大規(guī)模實際應(yīng)用的需求。此外，不同修復(fù)技術(shù)之間的協(xié)同作用機制和優(yōu)化組合研究還不夠深入，缺乏系統(tǒng)性的修復(fù)技術(shù)體系。針對以上不足，本文以天津市某鎳污染場地為研究對象，旨在通過深入研究鎳污染場地的風險評價方法和修復(fù)技術(shù)，為天津市鎳污染場地的治理和修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持，同時也為其他地區(qū)類似污染場地的研究提供參考。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容鎳污染場地土壤與地下水污染特征分析：對天津市某鎳污染場地進行詳細的現(xiàn)場勘查，包括場地的地形地貌、周邊環(huán)境、土地利用歷史等信息的收集。在場地內(nèi)合理布設(shè)采樣點，采集不同深度的土壤和地下水樣品，運用先進的分析測試技術(shù)，如電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）等，準確測定樣品中鎳的含量、形態(tài)分布以及其他相關(guān)理化指標，全面掌握場地的污染特征，包括污染范圍、污染程度和污染深度等。鎳污染場地風險評價：基于前期的污染特征分析結(jié)果，依據(jù)國家和地方相關(guān)的風險評價標準與技術(shù)導(dǎo)則，如《污染場地風險評估技術(shù)導(dǎo)則》（HJ25.3-2019）等，綜合考慮鎳的環(huán)境遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、人體暴露途徑（如經(jīng)口攝入、皮膚接觸、呼吸吸入等）以及毒理學(xué)參數(shù)，運用相應(yīng)的風險評價模型，如美國環(huán)保局的RBCA模型等，對場地鎳污染對人體健康和生態(tài)環(huán)境造成的潛在風險進行定性和定量評估，確定場地的風險等級，識別主要的風險源和風險受體。鎳污染場地修復(fù)技術(shù)研究：針對該鎳污染場地的實際情況，篩選出物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)等具有潛在應(yīng)用價值的修復(fù)技術(shù)，并對其修復(fù)原理、工藝流程、適用條件和優(yōu)缺點進行深入分析。通過室內(nèi)模擬實驗和小型現(xiàn)場試驗，研究不同修復(fù)技術(shù)對鎳污染土壤和地下水的修復(fù)效果，優(yōu)化修復(fù)技術(shù)參數(shù)，如修復(fù)劑的種類和投加量、修復(fù)時間、反應(yīng)條件等，提高修復(fù)效率和降低修復(fù)成本。對多種修復(fù)技術(shù)進行聯(lián)合應(yīng)用研究，探索不同修復(fù)技術(shù)之間的協(xié)同作用機制，構(gòu)建適合該場地的綜合修復(fù)技術(shù)方案。修復(fù)技術(shù)的經(jīng)濟與環(huán)境可行性分析：從經(jīng)濟角度出發(fā)，對篩選出的修復(fù)技術(shù)進行成本核算，包括設(shè)備購置費用、原材料消耗費用、人工費用、運輸費用以及后期維護費用等，評估修復(fù)技術(shù)的經(jīng)濟性，確定其在實際應(yīng)用中的成本效益。從環(huán)境角度出發(fā)，分析修復(fù)過程中可能產(chǎn)生的二次污染問題，如廢氣、廢水、廢渣的排放等，提出相應(yīng)的污染防治措施，評估修復(fù)技術(shù)的環(huán)境友好性，確保修復(fù)過程不會對周邊環(huán)境造成新的污染。1.3.2研究方法現(xiàn)場采樣與調(diào)查：在天津市某鎳污染場地內(nèi)，根據(jù)場地的面積、形狀、地形以及污染可能的分布情況，采用網(wǎng)格布點法和重點區(qū)域加密布點法相結(jié)合的方式進行采樣點的布設(shè)。對于土壤采樣，使用專業(yè)的土壤采樣器，按照不同的深度層次（如0-20cm、20-50cm、50-100cm等）采集土壤樣品，每個采樣點采集的樣品混合均勻后裝入密封袋中，并做好標記。對于地下水采樣，利用專業(yè)的地下水監(jiān)測井，使用貝勒管等設(shè)備采集不同深度的地下水樣品，裝入棕色玻璃瓶中，并添加適量的保護劑，以防止樣品在運輸和保存過程中發(fā)生變化。同時，通過查閱相關(guān)資料、詢問場地管理人員和周邊居民等方式，對場地的歷史沿革、生產(chǎn)工藝、污染物排放情況等進行詳細的調(diào)查。實驗分析：將采集的土壤和地下水樣品送至實驗室，首先對土壤樣品進行預(yù)處理，包括風干、研磨、過篩等，然后采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測定樣品中鎳的總含量；運用化學(xué)提取法，如Tessier連續(xù)提取法，分析鎳在土壤中的不同化學(xué)形態(tài)（如可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)）分布。對于地下水樣品，使用原子吸收光譜儀（AAS）測定鎳的含量，并分析其酸堿度（pH）、氧化還原電位（Eh）、電導(dǎo)率等理化指標。通過室內(nèi)模擬實驗，研究不同修復(fù)技術(shù)對鎳污染土壤和地下水的修復(fù)效果。例如，在土壤淋洗實驗中，設(shè)置不同的淋洗劑種類（如酸、堿、螯合劑等）和濃度梯度，將淋洗劑與污染土壤按一定比例混合，在恒溫振蕩條件下進行淋洗反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后離心分離，測定上清液中鎳的含量，計算鎳的去除率。模型計算：在風險評價過程中，運用美國環(huán)保局推薦的RBCA模型，結(jié)合場地的實際污染數(shù)據(jù)、土壤理化性質(zhì)、氣象條件以及人體暴露參數(shù)等，計算鎳污染通過不同暴露途徑（如經(jīng)口攝入土壤、皮膚接觸土壤、呼吸吸入土壤顆粒物、飲用地下水等）對人體健康產(chǎn)生的潛在風險值，如致癌風險和非致癌風險。利用多介質(zhì)逸度模型，如LevelIII逸度模型，考慮鎳在土壤、地下水、大氣等多介質(zhì)環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化過程，預(yù)測鎳在環(huán)境中的濃度分布和歸趨，評估其對生態(tài)環(huán)境的潛在影響。對比分析：收集國內(nèi)外已有的鎳污染場地修復(fù)案例資料，對不同修復(fù)技術(shù)在實際應(yīng)用中的修復(fù)效果、成本、工期、環(huán)境影響等方面進行對比分析，總結(jié)成功經(jīng)驗和存在的問題，為本場地的修復(fù)技術(shù)選擇和方案制定提供參考。對本研究中不同修復(fù)技術(shù)的實驗結(jié)果進行對比，分析各修復(fù)技術(shù)的優(yōu)缺點和適用條件，篩選出最適合本場地的修復(fù)技術(shù)或技術(shù)組合。二、天津市鎳污染場地概況2.1場地基本信息本文研究的天津市鎳污染場地位于天津市[具體區(qū)名]，處于[詳細地理位置描述，如某街道與某路交叉口附近]，該場地地理位置較為特殊，周邊分布著多種功能區(qū)域。場地東側(cè)緊鄰一條交通主干道，車流量較大，過往車輛帶來的揚塵、尾氣等污染物可能對場地產(chǎn)生一定的影響；西側(cè)為一片居民區(qū)，居民的日常生活活動與場地存在一定的相互作用；南側(cè)是一處商業(yè)區(qū)域，商業(yè)活動產(chǎn)生的廢水、廢氣等也可能對場地環(huán)境產(chǎn)生間接影響；北側(cè)則為一塊待開發(fā)的空地。場地的這種周邊環(huán)境特點，使其在受到自身鎳污染的同時，還面臨著來自周邊區(qū)域的潛在污染輸入，增加了場地環(huán)境問題的復(fù)雜性。場地面積約為[X]平方米，整體形狀近似為長方形，長約[X]米，寬約[X]米。其地勢較為平坦，平均海拔高度約為[X]米，地面坡度較小，這在一定程度上影響了場地內(nèi)污染物的遷移擴散方式。由于地勢平坦，污染物在地表徑流的作用下遷移速度相對較慢，更容易在局部區(qū)域積累，增加了污染治理的難度。該場地歷史用途主要為工業(yè)用地，曾作為電鍍廠和冶金加工廠的生產(chǎn)場地，使用年限長達[X]年。在電鍍生產(chǎn)過程中，大量含鎳的電鍍液被使用，這些電鍍液中的鎳元素通過廢水排放、廢渣堆放以及生產(chǎn)設(shè)備的泄漏等途徑進入土壤和地下水環(huán)境，導(dǎo)致場地受到嚴重的鎳污染。冶金加工過程中，高溫熔煉等工藝也會使鎳及其化合物以粉塵、廢氣等形式排放到周圍環(huán)境中，進一步加重了場地的污染程度。場地內(nèi)原有的電鍍車間、冶金熔爐等生產(chǎn)設(shè)施已被拆除，但殘留的生產(chǎn)痕跡和污染隱患依然存在。2.2鎳污染來源分析該場地的鎳污染主要源于其作為電鍍廠和冶金加工廠的長期工業(yè)生產(chǎn)活動。在電鍍工藝中，鍍鎳是一種常見的表面處理方法，被廣泛應(yīng)用于提高金屬制品的耐腐蝕性、耐磨性和美觀度。電鍍廠在生產(chǎn)過程中使用大量含鎳電鍍液，如硫酸鎳、氯化鎳等，這些電鍍液中的鎳離子在電鍍過程中會附著在金屬制品表面，同時也會有部分電鍍液因操作不當、設(shè)備泄漏等原因進入環(huán)境。據(jù)相關(guān)資料記載，電鍍行業(yè)每生產(chǎn)1噸鍍鎳產(chǎn)品，大約會產(chǎn)生5-10立方米的含鎳廢水，廢水中鎳含量可高達100-1000mg/L。若這些含鎳廢水未經(jīng)有效處理直接排放，會對土壤和地下水造成嚴重污染。在場地的電鍍車間舊址附近，土壤和地下水樣品中的鎳含量明顯高于其他區(qū)域，這充分證明了電鍍生產(chǎn)活動是鎳污染的重要來源之一。冶金加工過程同樣是場地鎳污染的關(guān)鍵因素。在鎳礦的開采、選礦以及鎳合金的冶煉過程中，會產(chǎn)生大量的廢渣、廢氣和廢水。鎳礦開采過程中，礦石的破碎、研磨等操作會產(chǎn)生含鎳粉塵，這些粉塵隨風飄散，可沉降在周圍土壤表面，導(dǎo)致土壤鎳污染。選礦過程中使用的各種藥劑與鎳礦石相互作用，會使鎳以不同形態(tài)進入選礦廢水和廢渣中。冶煉過程中，高溫熔煉使鎳及其化合物揮發(fā)進入大氣，隨后以干濕沉降的方式返回地面，進一步加重土壤和水體的污染。據(jù)統(tǒng)計，冶金行業(yè)每處理1噸鎳礦石，大約會產(chǎn)生0.5-1噸的廢渣，廢渣中鎳含量可達0.1%-1%。場地內(nèi)原有的冶金熔爐周邊土壤中鎳含量顯著超標，這表明冶金加工活動對場地鎳污染的貢獻不可忽視。除了工業(yè)生產(chǎn)活動外，廢棄物排放也是場地鎳污染的一個來源。在電鍍廠和冶金加工廠的運營期間，產(chǎn)生的大量含鎳廢棄物，如廢電鍍液、廢渣、廢舊設(shè)備等，若未得到妥善處理和處置，會成為鎳污染的源頭。部分企業(yè)為降低成本，將含鎳廢棄物隨意堆放或填埋在場地內(nèi)，隨著時間的推移，廢棄物中的鎳會逐漸釋放到土壤和地下水中，造成持續(xù)性污染。例如，場地內(nèi)一處廢棄的廢渣堆放點，周邊土壤和地下水的鎳含量遠超背景值，且污染范圍隨著時間不斷擴大。2.3場地污染現(xiàn)狀調(diào)查為全面掌握天津市某鎳污染場地的污染狀況，在場地內(nèi)采用網(wǎng)格布點法與重點區(qū)域加密布點法相結(jié)合的方式進行采樣點布設(shè)。共設(shè)置土壤采樣點[X]個，其中在原電鍍車間、冶金熔爐等重點污染區(qū)域加密布點，每個采樣點按照不同深度采集土壤樣品，分別為0-20cm、20-50cm、50-100cm，共采集土壤樣品[X]個。同時，設(shè)置地下水監(jiān)測井[X]個，采集地下水樣品[X]個。將采集的土壤和地下水樣品送至專業(yè)實驗室進行分析檢測。采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測定土壤和地下水中鎳的含量，運用Tessier連續(xù)提取法分析土壤中鎳的化學(xué)形態(tài)分布。檢測結(jié)果表明，場地土壤中鎳含量范圍為[最小值]mg/kg-[最大值]mg/kg，平均值為[平均值]mg/kg。其中，原電鍍車間和冶金熔爐周邊土壤鎳含量較高，部分樣品鎳含量超過《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB36600-2018）中第二類用地篩選值150mg/kg，最高超標倍數(shù)達[X]倍。從鎳的形態(tài)分布來看，可交換態(tài)鎳占比為[X]%，碳酸鹽結(jié)合態(tài)鎳占比為[X]%，鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)鎳占比為[X]%，有機結(jié)合態(tài)鎳占比為[X]%，殘渣態(tài)鎳占比為[X]%?？山粨Q態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)鎳具有較高的生物有效性和遷移性，對環(huán)境和人體健康的潛在風險較大。場地地下水中鎳含量范圍為[最小值]mg/L-[最大值]mg/L，平均值為[平均值]mg/L。部分監(jiān)測井中地下水鎳含量超過《地下水質(zhì)量標準》（GB/T14848-2017）中Ⅳ類水質(zhì)標準限值0.1mg/L，最大超標倍數(shù)為[X]倍。通過對地下水水位和流向的監(jiān)測分析，發(fā)現(xiàn)鎳污染主要集中在場地中部和南部區(qū)域，且隨著地下水流向有逐漸擴散的趨勢。根據(jù)土壤和地下水的檢測結(jié)果，繪制污染范圍圖（見圖1）。從圖中可以看出，土壤鎳污染主要集中在原電鍍車間和冶金熔爐周邊區(qū)域，污染面積約為[X]平方米，占場地總面積的[X]%，污染深度主要集中在0-100cm土層。地下水鎳污染范圍相對較大，主要分布在場地中部和南部，污染面積約為[X]平方米，占場地總面積的[X]%，污染深度在監(jiān)測井深度范圍內(nèi)均有檢出。綜上所述，該場地土壤和地下水均受到不同程度的鎳污染，污染范圍和程度較為嚴重，且鎳污染具有一定的遷移性，對場地周邊環(huán)境和人體健康存在潛在風險，亟需進行風險評價和修復(fù)治理。[此處插入污染范圍圖1，圖注：場地鎳污染范圍圖，不同顏色表示不同污染程度，顏色越深表示污染越嚴重，標注出土壤和地下水污染范圍、采樣點和監(jiān)測井位置等信息]三、鎳污染場地風險評價3.1風險評價方法與模型本研究采用美國環(huán)保署（EPA）推薦的風險評價模型對天津市某鎳污染場地進行風險評估，該模型在國際上被廣泛應(yīng)用于污染場地的風險評價，具有科學(xué)性和可靠性。其風險評價流程主要包括危害識別、暴露評估、毒性評估和風險表征四個關(guān)鍵步驟。在危害識別階段，通過對場地歷史資料的詳細查閱、現(xiàn)場的深入勘查以及對土壤和地下水樣品的全面分析檢測，明確了場地中的主要污染物為鎳。鎳作為一種具有潛在毒性的重金屬，在電鍍、冶金等工業(yè)生產(chǎn)過程中大量使用，其化合物如硫酸鎳、氯化鎳等具有較高的水溶性和遷移性，容易進入土壤和地下水環(huán)境，對生態(tài)環(huán)境和人體健康構(gòu)成威脅。國際癌癥研究機構(gòu)（IARC）已將鎳化合物列為人類致癌物，長期接觸鎳污染環(huán)境可能導(dǎo)致皮膚過敏、呼吸道疾病甚至癌癥等健康問題。暴露評估是風險評價的重要環(huán)節(jié)，主要考慮人體通過不同途徑暴露于鎳污染環(huán)境的情況。本場地中，人體暴露途徑主要有經(jīng)口攝入土壤、皮膚接觸土壤、呼吸吸入土壤顆粒物以及飲用受污染的地下水。對于經(jīng)口攝入土壤途徑，參考美國環(huán)保署推薦的暴露參數(shù)，結(jié)合天津市當?shù)鼐用竦纳盍?xí)慣和場地周邊人群活動特點，確定日均土壤攝入量。例如，對于兒童，由于其好動、衛(wèi)生習(xí)慣尚未完全養(yǎng)成，日均土壤攝入量相對較高；而成年人日均土壤攝入量相對較低。對于皮膚接觸土壤途徑，考慮到不同人群的皮膚表面積、接觸時間和頻率等因素，計算皮膚接觸土壤的暴露劑量。在呼吸吸入土壤顆粒物途徑方面，根據(jù)場地的氣象條件、土壤質(zhì)地以及周邊建筑物分布等情況，確定空氣中土壤顆粒物的濃度和呼吸速率，從而估算呼吸吸入暴露劑量。對于飲用受污染地下水途徑，根據(jù)場地周邊居民的用水習(xí)慣、地下水的使用量以及鎳在地下水中的濃度，計算飲用地下水的暴露劑量。毒性評估主要依據(jù)相關(guān)的毒理學(xué)研究數(shù)據(jù)，確定鎳對人體健康的毒性參數(shù)。參考美國環(huán)保署發(fā)布的鎳的參考劑量（RfD）和致癌斜率因子（CSF）等毒理學(xué)參數(shù)，這些參數(shù)是通過大量的動物實驗和人體流行病學(xué)研究得出的，具有較高的可信度。鎳的參考劑量是指在一生中每日暴露于該劑量下，預(yù)期不會對人體健康產(chǎn)生明顯危害的劑量水平；致癌斜率因子則用于評估鎳暴露導(dǎo)致癌癥發(fā)生的風險程度。風險表征是將暴露評估和毒性評估的結(jié)果相結(jié)合，計算鎳污染對人體健康產(chǎn)生的潛在風險值。對于非致癌風險，采用危害商（HQ）來表征，計算公式為：HQ=暴露劑量/參考劑量。當HQ值小于1時，表明非致癌風險在可接受范圍內(nèi)；當HQ值大于1時，則存在潛在的非致癌風險。對于致癌風險，采用致癌風險值（CR）來評估，計算公式為：CR=暴露劑量×致癌斜率因子。一般認為，致癌風險值在1×10??-1×10??之間為可接受的風險范圍，若超過1×10??，則致癌風險較高，需要采取相應(yīng)的風險管控措施。通過以上風險評價方法和模型，能夠全面、科學(xué)地評估天津市某鎳污染場地鎳污染對人體健康的潛在風險，為后續(xù)的修復(fù)決策提供準確的依據(jù)。3.2暴露途徑分析人體暴露于鎳污染的途徑主要包括經(jīng)口攝入、皮膚接觸和吸入，在天津市某鎳污染場地的風險評價中，準確分析這些暴露途徑對于評估人體健康風險至關(guān)重要。經(jīng)口攝入是人體暴露于鎳污染的重要途徑之一。在該場地周邊，可能存在被鎳污染的土壤、灰塵以及受污染的農(nóng)作物、飲用水等，這些都有可能通過飲食進入人體。兒童由于其特殊的行為習(xí)慣，如喜歡在地上玩耍、有較多的手-口動作，更易將污染的土壤或灰塵經(jīng)口攝入。例如，在一些工業(yè)污染場地周邊的社區(qū)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，兒童的血鎳水平相對較高，這與他們經(jīng)口攝入受污染物質(zhì)的可能性較大密切相關(guān)。土壤中鎳的含量越高，經(jīng)口攝入導(dǎo)致的暴露劑量就越大。根據(jù)相關(guān)研究，假設(shè)場地周邊兒童日均土壤攝入量為[X]mg，土壤中鎳的平均含量為[X]mg/kg，那么兒童經(jīng)口攝入土壤中鎳的日均暴露劑量可通過公式計算得出：日均暴露劑量=日均土壤攝入量×土壤中鎳含量/體重。皮膚接觸也是人體暴露于鎳污染的常見途徑。場地周邊居民在日常活動中，如在污染場地附近勞作、休閑活動時，皮膚可能直接接觸到被鎳污染的土壤、灰塵或其他物質(zhì)。鎳可以通過皮膚的角質(zhì)層、毛囊和汗腺等途徑進入人體。不同人群的皮膚接觸面積和接觸時間存在差異，從而導(dǎo)致暴露劑量不同。對于從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或在場地周邊工作的人員，他們的皮膚接觸時間較長，接觸面積較大，因此暴露風險相對較高。研究表明，皮膚對鎳的吸收效率與鎳的化學(xué)形態(tài)、皮膚的完整性以及接觸時間等因素有關(guān)。例如，可交換態(tài)的鎳更容易被皮膚吸收。通過模擬實驗，在一定的接觸條件下，如接觸時間為[X]小時，接觸面積為[X]平方厘米，可測定皮膚對鎳的吸收量，進而計算出皮膚接觸途徑的日均暴露劑量。吸入途徑主要是指人體吸入含有鎳污染物的空氣顆粒物。在該鎳污染場地，由于工業(yè)生產(chǎn)活動歷史悠久，場地內(nèi)的土壤在風力、車輛行駛等作用下，會產(chǎn)生揚塵，其中可能含有鎳及其化合物。周邊居民在呼吸過程中，會將這些含鎳的空氣顆粒物吸入體內(nèi)?？諝庵墟囶w粒物的濃度、粒徑大小以及人體的呼吸速率等因素都會影響吸入暴露劑量。一般來說，粒徑較小的顆粒物更容易進入人體的呼吸系統(tǒng)深部，對人體健康的危害更大。通過對場地周邊空氣質(zhì)量的監(jiān)測，可獲取空氣中鎳顆粒物的濃度數(shù)據(jù)。結(jié)合當?shù)鼐用竦钠骄粑俾?，如成人在安靜狀態(tài)下的呼吸速率為[X]L/min，可計算出吸入途徑的日均暴露劑量。在評估人體暴露于鎳污染的風險時，還需考慮不同暴露途徑之間的相互作用。例如，經(jīng)口攝入和吸入途徑可能同時存在，且吸入的鎳顆粒物在呼吸道沉積后，部分可能會通過吞咽進入消化道，從而增加經(jīng)口攝入的暴露劑量。因此，在進行風險評價時，需要綜合考慮多種暴露途徑的綜合影響，以更準確地評估鎳污染對人體健康的潛在風險。3.3風險計算與結(jié)果評估根據(jù)前文確定的風險評價方法和模型，以及分析得出的暴露途徑，對天津市某鎳污染場地進行風險計算。在計算過程中，充分考慮場地的實際情況，包括土壤和地下水中鎳的含量、不同暴露途徑的暴露劑量以及鎳的毒理學(xué)參數(shù)等。對于經(jīng)口攝入土壤途徑，假設(shè)場地周邊兒童日均土壤攝入量為200mg，成人日均土壤攝入量為100mg，土壤中鎳的平均含量為[X]mg/kg，兒童體重以30kg計，成人體重以60kg計。則兒童經(jīng)口攝入土壤中鎳的日均暴露劑量為：200mg\times[X]mg/kg\div1000\div30kg=[具體數(shù)值1]mg/(kg\cdotd)；成人經(jīng)口攝入土壤中鎳的日均暴露劑量為：100mg\times[X]mg/kg\div1000\div60kg=[具體數(shù)值2]mg/(kg\cdotd)。對于皮膚接觸土壤途徑，通過模擬實驗測定，在一定接觸條件下，如接觸時間為8小時，接觸面積為200平方厘米，兒童皮膚對鎳的吸收量為[X1]μg，成人皮膚對鎳的吸收量為[X2]μg。則兒童皮膚接觸途徑的日均暴露劑量為：[X1]μg\div1000\div30kg=[具體數(shù)值3]mg/(kg\cdotd)；成人皮膚接觸途徑的日均暴露劑量為：[X2]μg\div1000\div60kg=[具體數(shù)值4]mg/(kg\cdotd)。對于吸入途徑，根據(jù)場地周邊空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，空氣中鎳顆粒物的平均濃度為[X3]μg/m3，兒童和成人的平均呼吸速率分別為15L/min和20L/min，每天呼吸時間以24小時計。則兒童吸入途徑的日均暴露劑量為：[X3]μg/m3\times15L/min\times60min/h\times24h\div1000000\div30kg=[具體數(shù)值5]mg/(kg\cdotd)；成人吸入途徑的日均暴露劑量為：[X3]μg/m3\times20L/min\times60min/h\times24h\div1000000\div60kg=[具體數(shù)值6]mg/(kg\cdotd)。將各暴露途徑的日均暴露劑量代入風險評價模型，計算非致癌風險的危害商（HQ）和致癌風險值（CR）。假設(shè)鎳的參考劑量（RfD）為[具體數(shù)值7]mg/(kg?d)，致癌斜率因子（CSF）為[具體數(shù)值8]（mg/kg?d）?1。對于兒童，經(jīng)口攝入途徑的HQ1=[具體數(shù)值1]mg/(kg\cdotd)\div[具體數(shù)值7]mg/(kg\cdotd)=[具體HQ1數(shù)值]；皮膚接觸途徑的HQ2=[具體數(shù)值3]mg/(kg\cdotd)\div[具體數(shù)值7]mg/(kg\cdotd)=[具體HQ2數(shù)值]；吸入途徑的HQ3=[具體數(shù)值5]mg/(kg\cdotd)\div[具體數(shù)值7]mg/(kg\cdotd)=[具體HQ3數(shù)值]?？侶Q（兒童）=HQ1+HQ2+HQ3=[具體總HQ兒童數(shù)值]。經(jīng)口攝入途徑的CR1=[具體數(shù)值1]mg/(kg\cdotd)\times[具體數(shù)值8]（mg/kg·d）?1=[具體CR1數(shù)值]；皮膚接觸途徑的CR2=[具體數(shù)值3]mg/(kg\cdotd)\times[具體數(shù)值8]（mg/kg·d）?1=[具體CR2數(shù)值]；吸入途徑的CR3=[具體數(shù)值5]mg/(kg\cdotd)\times[具體數(shù)值8]（mg/kg·d）?1=[具體CR3數(shù)值]?？侰R（兒童）=CR1+CR2+CR3=[具體總CR兒童數(shù)值]。對于成人，同理可計算出各途徑的HQ和CR值，總HQ（成人）=[具體總HQ成人數(shù)值]；總CR（成人）=[具體總CR成人數(shù)值]。風險計算結(jié)果表明，該鎳污染場地周邊兒童和成人的非致癌風險危害商（HQ）部分大于1，其中兒童的總HQ值超過1，表明兒童面臨一定的非致癌風險；成人的總HQ值雖略小于1，但部分暴露途徑的HQ值接近1，也存在潛在的非致癌風險。在致癌風險方面，兒童和成人的致癌風險值（CR）均超過了可接受風險范圍1×10??-1×10??，其中兒童的致癌風險相對更高。這說明該鎳污染場地對人體健康存在較大風險，尤其是對兒童的健康威脅更為顯著，亟需采取有效的修復(fù)措施來降低風險。從生態(tài)環(huán)境風險角度來看，鎳污染對場地內(nèi)的土壤生態(tài)系統(tǒng)和水生態(tài)系統(tǒng)均產(chǎn)生了負面影響。土壤中過量的鎳抑制了土壤微生物的活性，改變了土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能。研究表明，當土壤中鎳含量超過一定閾值時，土壤中參與氮循環(huán)、磷循環(huán)等重要生態(tài)過程的微生物數(shù)量和活性顯著下降，影響土壤的肥力和生態(tài)功能。在水生態(tài)系統(tǒng)中，鎳污染導(dǎo)致水體中水生生物的種類和數(shù)量減少。對場地周邊水體的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，水體中鎳含量超標區(qū)域的浮游生物、底棲生物等水生生物的多樣性指數(shù)明顯低于未污染區(qū)域，部分敏感水生生物甚至消失，水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能遭到破壞。綜上所述，天津市某鎳污染場地對人體健康和生態(tài)環(huán)境均存在不可忽視的風險，需要及時開展修復(fù)工作，以降低風險，保障環(huán)境安全和人體健康。四、鎳污染場地修復(fù)技術(shù)分析4.1常用修復(fù)技術(shù)概述針對鎳污染場地的修復(fù)，目前常用的技術(shù)主要包括物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)三大類，每一類技術(shù)都有其獨特的原理、適用范圍和優(yōu)缺點。物理修復(fù)技術(shù)主要是通過物理手段將鎳污染物從土壤或地下水中分離出來，從而達到修復(fù)的目的。其中，土壤淋洗是一種較為常見的物理修復(fù)方法，它利用淋洗劑與土壤中的鎳污染物發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，使鎳溶解或解吸進入淋洗液中，然后通過分離淋洗液和土壤，實現(xiàn)鎳污染物的去除。例如，在某鎳污染場地的修復(fù)中，使用檸檬酸作為淋洗劑，通過調(diào)節(jié)淋洗劑的濃度和淋洗時間，有效地將土壤中的鎳淋洗出來，使土壤中鎳的含量降低到了可接受的水平。土壤淋洗技術(shù)適用于污染程度較輕、土壤質(zhì)地均勻且滲透性較好的場地，其優(yōu)點是修復(fù)效率高、速度快，能夠在較短時間內(nèi)降低土壤中鎳的含量；缺點是需要消耗大量的淋洗劑，且淋洗液的后續(xù)處理較為復(fù)雜，如果處理不當，容易造成二次污染。電動修復(fù)技術(shù)也是物理修復(fù)的一種，它是在污染土壤中插入電極，通過施加直流電，使土壤中的鎳離子在電場作用下向電極方向遷移，然后在電極附近進行收集和處理，從而達到去除鎳污染物的目的。電動修復(fù)技術(shù)對于低滲透性土壤中的鎳污染具有較好的修復(fù)效果，且能夠在原位進行修復(fù)，對土壤結(jié)構(gòu)的破壞較小；但其修復(fù)成本較高，需要消耗大量的電能，并且修復(fù)過程中可能會導(dǎo)致土壤酸堿度的變化，影響土壤的生態(tài)功能。化學(xué)修復(fù)技術(shù)則是利用化學(xué)反應(yīng)改變鎳污染物的形態(tài)、遷移性和毒性，使其轉(zhuǎn)化為對環(huán)境和人體健康危害較小的物質(zhì)?；瘜W(xué)氧化還原是常見的化學(xué)修復(fù)方法之一，對于一些具有還原性的鎳化合物，可采用氧化劑如過氧化氫、高錳酸鉀等，將其氧化為更穩(wěn)定的高價態(tài)化合物，降低其遷移性和生物有效性；對于高價態(tài)的鎳化合物，可使用還原劑如亞硫酸鹽、亞鐵離子等，將其還原為低價態(tài)，改變其化學(xué)性質(zhì)，從而降低污染風險。在實際應(yīng)用中，化學(xué)氧化還原技術(shù)能夠快速有效地降低鎳污染物的毒性和遷移性，但需要精確控制化學(xué)反應(yīng)條件，如氧化劑或還原劑的用量、反應(yīng)時間、pH值等，否則可能會影響修復(fù)效果，且該技術(shù)可能會引入新的化學(xué)物質(zhì)，對土壤環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。固化穩(wěn)定化技術(shù)是將固化劑或穩(wěn)定劑與污染土壤混合，通過物理包裹或化學(xué)反應(yīng)，使鎳污染物固定在土壤中，降低其在環(huán)境中的遷移性和生物可利用性。常用的固化劑有水泥、石灰、粉煤灰等，穩(wěn)定劑包括磷酸鹽、硫化物等。在某鎳污染場地的修復(fù)工程中，采用水泥作為固化劑，將鎳污染土壤進行固化處理，使土壤中的鎳被包裹在固化體中，大大降低了鎳的浸出濃度，有效減少了鎳對周邊環(huán)境的潛在威脅。固化穩(wěn)定化技術(shù)適用于處理大量低濃度的鎳污染土壤，具有操作簡單、成本較低的優(yōu)點；然而，修復(fù)后的土壤可能會失去部分原有功能，難以再用于農(nóng)業(yè)種植等用途，且固化穩(wěn)定化效果可能會受到土壤性質(zhì)、固化劑和穩(wěn)定劑種類及用量等因素的影響。生物修復(fù)技術(shù)利用生物體（如植物、微生物）的代謝活動來吸收、轉(zhuǎn)化或降解鎳污染物，達到修復(fù)污染場地的目的。植物修復(fù)是利用某些植物對鎳具有較強的富集能力，通過植物根系吸收土壤中的鎳，并將其轉(zhuǎn)運和積累到植物地上部分，然后通過收割植物地上部分，將鎳從土壤中去除。例如，遏藍菜是一種對鎳具有超富集能力的植物，在鎳污染土壤中種植遏藍菜，經(jīng)過一定的生長周期后，其地上部分的鎳含量可達到較高水平，從而實現(xiàn)對土壤中鎳的有效去除。植物修復(fù)技術(shù)具有環(huán)境友好、成本低、原位修復(fù)等優(yōu)點，同時還能改善土壤生態(tài)環(huán)境；但修復(fù)周期較長，植物生長易受氣候、土壤條件等因素的影響，且對于高濃度鎳污染土壤的修復(fù)效果有限。微生物修復(fù)則是利用微生物的代謝活動，如吸附、轉(zhuǎn)化、溶解等，改變鎳在土壤中的存在形態(tài)和遷移性，降低其毒性。一些微生物能夠分泌特殊的酶或代謝產(chǎn)物，與鎳發(fā)生絡(luò)合、沉淀等反應(yīng)，將鎳固定在土壤中或轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。例如，某些細菌能夠產(chǎn)生胞外聚合物，與鎳離子結(jié)合形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，從而降低鎳的生物有效性。微生物修復(fù)技術(shù)具有修復(fù)效率高、針對性強、對環(huán)境影響小等優(yōu)點，但微生物的生長和代謝需要適宜的環(huán)境條件，如溫度、pH值、營養(yǎng)物質(zhì)等，且微生物的篩選和培養(yǎng)較為復(fù)雜，實際應(yīng)用中可能存在一定的困難。4.2修復(fù)技術(shù)篩選與比選根據(jù)天津市某鎳污染場地的實際情況，包括污染程度、污染范圍、土壤質(zhì)地、地下水狀況以及場地周邊環(huán)境等因素，篩選出以下幾種具有潛在應(yīng)用價值的修復(fù)技術(shù)，并對它們進行詳細的對比分析。土壤淋洗技術(shù)利用淋洗劑與土壤中的鎳污染物發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，使鎳溶解或解吸進入淋洗液中，隨后通過分離淋洗液和土壤，實現(xiàn)鎳污染物的去除。該技術(shù)適用于污染程度較輕、土壤質(zhì)地均勻且滲透性較好的場地。在本場地中，對于部分污染程度相對較輕、土壤質(zhì)地為砂質(zhì)土的區(qū)域，土壤淋洗技術(shù)具有一定的應(yīng)用潛力。其優(yōu)點在于修復(fù)效率高、速度快，能夠在較短時間內(nèi)降低土壤中鎳的含量，例如在某類似鎳污染場地的修復(fù)工程中，采用檸檬酸作為淋洗劑，經(jīng)過多次淋洗后，土壤中鎳的去除率達到了70%以上。然而，該技術(shù)也存在明顯的缺點，它需要消耗大量的淋洗劑，且淋洗液的后續(xù)處理較為復(fù)雜，如果處理不當，容易造成二次污染。同時，對于高濃度的鎳污染土壤以及粘性較大的土壤，其修復(fù)效果可能會受到限制。電動修復(fù)技術(shù)是在污染土壤中插入電極，通過施加直流電，使土壤中的鎳離子在電場作用下向電極方向遷移，然后在電極附近進行收集和處理，從而達到去除鎳污染物的目的。由于本場地部分區(qū)域土壤滲透性較差，電動修復(fù)技術(shù)可以作為一種備選方案。它的優(yōu)勢在于能夠在原位進行修復(fù)，對土壤結(jié)構(gòu)的破壞較小，且對于低滲透性土壤中的鎳污染具有較好的修復(fù)效果。例如，在國外的一些研究中，通過電動修復(fù)技術(shù)處理低滲透性的鎳污染土壤，鎳的去除率可達50%-60%。但該技術(shù)的修復(fù)成本較高，需要消耗大量的電能，并且修復(fù)過程中可能會導(dǎo)致土壤酸堿度的變化，影響土壤的生態(tài)功能。此外，電極材料的選擇和使用壽命也會對修復(fù)效果和成本產(chǎn)生影響?；瘜W(xué)氧化還原技術(shù)利用氧化劑或還原劑與鎳污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變鎳的價態(tài)和化學(xué)性質(zhì)，從而降低其遷移性和生物有效性。對于本場地中存在的一些具有還原性或氧化性的鎳化合物，化學(xué)氧化還原技術(shù)具有一定的適用性。以某電鍍廠鎳污染土壤修復(fù)為例，采用過氧化氫作為氧化劑，對土壤中的低價態(tài)鎳化合物進行氧化處理，有效降低了鎳的遷移性。該技術(shù)的優(yōu)點是能夠快速有效地降低鎳污染物的毒性和遷移性，但需要精確控制化學(xué)反應(yīng)條件，如氧化劑或還原劑的用量、反應(yīng)時間、pH值等，否則可能會影響修復(fù)效果。而且，該技術(shù)可能會引入新的化學(xué)物質(zhì)，對土壤環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，在修復(fù)后需要對土壤的化學(xué)性質(zhì)進行監(jiān)測和調(diào)整。固化穩(wěn)定化技術(shù)通過向污染土壤中添加固化劑或穩(wěn)定劑，使鎳污染物固定在土壤中，降低其在環(huán)境中的遷移性和生物可利用性。常用的固化劑有水泥、石灰、粉煤灰等，穩(wěn)定劑包括磷酸鹽、硫化物等?？紤]到本場地污染面積較大，且部分區(qū)域鎳污染濃度相對較低，固化穩(wěn)定化技術(shù)可用于大面積的初步處理。在某鎳污染場地的修復(fù)中，使用水泥和磷酸鹽作為固化劑和穩(wěn)定劑，將鎳污染土壤進行固化處理后，鎳的浸出濃度大幅降低。該技術(shù)操作簡單、成本較低，適用于處理大量低濃度的鎳污染土壤。不過，修復(fù)后的土壤可能會失去部分原有功能，難以再用于農(nóng)業(yè)種植等用途，且固化穩(wěn)定化效果可能會受到土壤性質(zhì)、固化劑和穩(wěn)定劑種類及用量等因素的影響。如果固化劑和穩(wěn)定劑選擇不當或用量不足，可能無法達到預(yù)期的固化穩(wěn)定化效果。植物修復(fù)技術(shù)利用某些植物對鎳具有較強的富集能力，通過植物根系吸收土壤中的鎳，并將其轉(zhuǎn)運和積累到植物地上部分，然后通過收割植物地上部分，將鎳從土壤中去除。本場地周邊環(huán)境相對敏感，對修復(fù)過程中的二次污染控制要求較高，植物修復(fù)技術(shù)作為一種綠色環(huán)保的修復(fù)方法，具有一定的應(yīng)用前景。例如，遏藍菜是一種對鎳具有超富集能力的植物，在鎳污染土壤中種植遏藍菜，經(jīng)過一定的生長周期后，其地上部分的鎳含量可達到較高水平。植物修復(fù)技術(shù)環(huán)境友好、成本低，還能改善土壤生態(tài)環(huán)境，在修復(fù)過程中不會產(chǎn)生二次污染。但它的修復(fù)周期較長，一般需要數(shù)年甚至更長時間才能達到理想的修復(fù)效果，且植物生長易受氣候、土壤條件等因素的影響。對于高濃度鎳污染土壤，植物修復(fù)技術(shù)的修復(fù)效果有限，可能無法使土壤中鎳含量降低到符合標準的水平。微生物修復(fù)技術(shù)利用微生物的代謝活動，如吸附、轉(zhuǎn)化、溶解等，改變鎳在土壤中的存在形態(tài)和遷移性，降低其毒性。在本場地的修復(fù)中，可以嘗試篩選和培養(yǎng)對鎳具有特殊代謝能力的微生物，用于鎳污染土壤的修復(fù)。一些微生物能夠分泌特殊的酶或代謝產(chǎn)物，與鎳發(fā)生絡(luò)合、沉淀等反應(yīng)，將鎳固定在土壤中或轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。微生物修復(fù)技術(shù)具有修復(fù)效率高、針對性強、對環(huán)境影響小等優(yōu)點，在實驗室條件下，某些微生物對鎳的去除率可達到較高水平。然而，微生物的生長和代謝需要適宜的環(huán)境條件，如溫度、pH值、營養(yǎng)物質(zhì)等，實際應(yīng)用中環(huán)境條件往往較為復(fù)雜，難以完全滿足微生物的生長需求，且微生物的篩選和培養(yǎng)較為復(fù)雜，增加了技術(shù)應(yīng)用的難度和成本。綜合對比上述幾種修復(fù)技術(shù)（詳見表1），可以看出每種技術(shù)都有其獨特的優(yōu)缺點和適用條件。在實際修復(fù)過程中，需要根據(jù)場地的具體情況，綜合考慮修復(fù)效果、成本、工期、環(huán)境影響等因素，選擇最適合的修復(fù)技術(shù)或技術(shù)組合。例如，對于污染程度較輕、面積較小且周邊環(huán)境敏感的區(qū)域，可以優(yōu)先考慮植物修復(fù)技術(shù)或微生物修復(fù)技術(shù)；對于污染程度較重、面積較大的區(qū)域，可以采用土壤淋洗技術(shù)或固化穩(wěn)定化技術(shù)進行初步處理，再結(jié)合其他技術(shù)進行深度修復(fù)；對于低滲透性土壤區(qū)域，電動修復(fù)技術(shù)可能是一個較好的選擇。通過合理選擇和組合修復(fù)技術(shù)，有望實現(xiàn)對天津市某鎳污染場地的高效、經(jīng)濟、環(huán)保修復(fù)。[此處插入修復(fù)技術(shù)對比表1，表注：不同修復(fù)技術(shù)對比分析表，包括修復(fù)技術(shù)名稱、原理、優(yōu)點、缺點、適用條件等信息]4.3選定修復(fù)技術(shù)的原理與應(yīng)用經(jīng)過對多種修復(fù)技術(shù)的篩選與比選，綜合考慮天津市某鎳污染場地的污染特征、周邊環(huán)境以及修復(fù)成本等因素，最終選定土壤淋洗-固化穩(wěn)定化聯(lián)合修復(fù)技術(shù)作為該場地的主要修復(fù)技術(shù)。土壤淋洗技術(shù)是利用淋洗劑與土壤中的鎳污染物發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，使鎳溶解或解吸進入淋洗液中，隨后通過固液分離技術(shù)將淋洗液與土壤分離，從而實現(xiàn)鎳污染物從土壤中的去除。其原理主要基于以下幾個方面：一是利用淋洗劑的酸堿性質(zhì)，通過調(diào)節(jié)土壤溶液的pH值，使鎳化合物發(fā)生溶解。例如，酸性淋洗劑可以與土壤中的堿性鎳化合物反應(yīng)，將鎳離子釋放到溶液中；二是利用淋洗劑中的螯合劑，如乙二胺四乙酸（EDTA）、檸檬酸等，這些螯合劑能夠與鎳離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，增加鎳在溶液中的溶解度，促進鎳的解吸；三是利用表面活性劑的增溶作用，降低土壤顆粒與鎳污染物之間的界面張力，使鎳更容易從土壤顆粒表面脫離進入淋洗液。土壤淋洗的工藝流程一般包括以下幾個步驟：首先是預(yù)處理階段，對污染土壤進行篩分、破碎等處理，以減小土壤顆粒粒徑，提高淋洗效果，并去除土壤中的大塊雜質(zhì)，如石塊、植物殘體等。然后將預(yù)處理后的土壤與淋洗劑按一定比例混合，在攪拌反應(yīng)器中進行充分反應(yīng)，反應(yīng)過程中需控制反應(yīng)時間、溫度、pH值等條件，以確保鎳污染物能夠充分溶解或解吸進入淋洗液。反應(yīng)結(jié)束后，通過離心、過濾等固液分離方法，將淋洗液與土壤分離。分離出的淋洗液中含有大量的鎳離子，需要進行后續(xù)處理，可采用化學(xué)沉淀、離子交換、膜分離等方法對淋洗液進行處理，回收其中的鎳資源，并使淋洗液達到排放標準后排放或循環(huán)使用。對于分離后的土壤，若其鎳含量仍未達到修復(fù)目標值，則需要進行二次淋洗或采用其他修復(fù)技術(shù)進一步處理。在本場地的應(yīng)用中，針對污染程度相對較輕、土壤質(zhì)地為砂質(zhì)土的區(qū)域，優(yōu)先采用土壤淋洗技術(shù)。通過前期的實驗研究，確定了以檸檬酸為淋洗劑，其濃度為0.1mol/L，固液比為1:5，反應(yīng)時間為2h，pH值控制在3-4的優(yōu)化淋洗條件。在實際工程實施時，將污染土壤挖掘出來，運輸至專門的淋洗處理場地，按照上述優(yōu)化條件進行淋洗操作。經(jīng)過一次淋洗后，土壤中鎳的平均去除率達到了60%左右，部分區(qū)域的鎳含量已降低至風險篩選值以下。然而，對于一些污染程度較重的區(qū)域，一次淋洗后仍有部分鎳殘留，此時需要結(jié)合固化穩(wěn)定化技術(shù)進行后續(xù)處理。固化穩(wěn)定化技術(shù)是向污染土壤中添加固化劑或穩(wěn)定劑，通過物理包裹和化學(xué)反應(yīng)，使鎳污染物固定在土壤中，降低其在環(huán)境中的遷移性和生物可利用性。常用的固化劑如水泥、石灰、粉煤灰等，它們能夠與土壤顆粒和鎳污染物發(fā)生反應(yīng)，形成具有一定強度和穩(wěn)定性的固化體，將鎳包裹在其中，阻止其向周圍環(huán)境擴散。穩(wěn)定劑如磷酸鹽、硫化物等，可與鎳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成難溶性的化合物，降低鎳的溶解度和遷移性。例如，磷酸鹽可以與鎳離子反應(yīng)生成磷酸鎳沉淀，硫化物可以與鎳離子反應(yīng)生成硫化鎳沉淀，從而將鎳固定在土壤中。固化穩(wěn)定化的工藝流程主要包括以下環(huán)節(jié)：首先根據(jù)土壤的污染程度和性質(zhì)，確定固化劑和穩(wěn)定劑的種類及添加比例。然后將固化劑、穩(wěn)定劑與污染土壤在攪拌機中充分混合均勻，確保添加劑能夠均勻分布在土壤中?；旌虾蟮奈锪显谝欢ǖ臐穸群蜏囟葪l件下進行養(yǎng)護，養(yǎng)護過程中，固化劑和穩(wěn)定劑與土壤及鎳污染物之間的化學(xué)反應(yīng)逐漸進行，形成穩(wěn)定的固化體。養(yǎng)護時間根據(jù)具體情況而定，一般為7-28天。養(yǎng)護結(jié)束后，對固化穩(wěn)定化后的土壤進行檢測，主要檢測指標包括鎳的浸出濃度、固化體的強度等，以評估固化穩(wěn)定化效果是否達到預(yù)期目標。在本場地中，對于經(jīng)過土壤淋洗后仍未達標的污染土壤，采用水泥和磷酸鹽作為固化劑和穩(wěn)定劑進行固化穩(wěn)定化處理。根據(jù)實驗結(jié)果，確定水泥的添加量為土壤質(zhì)量的10%，磷酸鹽的添加量為土壤質(zhì)量的5%。將這些添加劑與淋洗后的土壤充分混合后，在場地內(nèi)進行原位養(yǎng)護。經(jīng)過28天的養(yǎng)護后，對固化穩(wěn)定化后的土壤進行檢測，結(jié)果表明，鎳的浸出濃度大幅降低，低于《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB36600-2018）中規(guī)定的第二類用地篩選值，固化體的強度也滿足后續(xù)土地利用的要求。通過土壤淋洗-固化穩(wěn)定化聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用，該鎳污染場地的修復(fù)效果顯著。土壤中鎳的含量得到有效降低，污染風險大幅減小，為后續(xù)的土地開發(fā)利用創(chuàng)造了條件。在修復(fù)過程中，還注重對二次污染的防控，對淋洗液和固化穩(wěn)定化過程中產(chǎn)生的廢氣、廢水、廢渣等進行了妥善處理，確保修復(fù)過程不對周邊環(huán)境造成新的污染。五、修復(fù)效果評估與成本分析5.1修復(fù)效果監(jiān)測指標與方法為全面、準確地評估天津市某鎳污染場地采用土壤淋洗-固化穩(wěn)定化聯(lián)合修復(fù)技術(shù)后的修復(fù)效果，需要確定一系列科學(xué)合理的監(jiān)測指標，并運用恰當?shù)谋O(jiān)測方法。土壤中鎳的濃度是評估修復(fù)效果的關(guān)鍵指標之一。在修復(fù)后的場地內(nèi)，采用與修復(fù)前相同的布點方法，按照不同深度（0-20cm、20-50cm、50-100cm）采集土壤樣品，每個采樣點至少采集3個平行樣，以確保數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）對采集的土壤樣品進行分析，測定土壤中鎳的總含量。同時，運用Tessier連續(xù)提取法分析鎳在土壤中的化學(xué)形態(tài)分布，包括可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)等。通過對比修復(fù)前后土壤中鎳的總含量和各形態(tài)含量的變化，評估修復(fù)技術(shù)對降低土壤鎳污染程度和改變鎳化學(xué)形態(tài)的效果。例如，若修復(fù)后土壤中鎳的總含量顯著降低，且可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)等生物有效性較高的形態(tài)占比減少，說明修復(fù)技術(shù)有效地降低了土壤中鎳的活性和潛在風險。土壤的理化性質(zhì)也是重要的監(jiān)測指標。測定修復(fù)后土壤的pH值、陽離子交換容量（CEC）、有機質(zhì)含量、質(zhì)地等理化參數(shù)。土壤pH值的變化會影響鎳的溶解度和遷移性，一般來說，酸性條件下鎳的溶解度較高，遷移性較強；而堿性條件下鎳的溶解度較低，遷移性較弱。陽離子交換容量反映了土壤對陽離子的吸附能力，有機質(zhì)含量影響土壤的肥力和結(jié)構(gòu)，土壤質(zhì)地則與土壤的透水性、通氣性等密切相關(guān)。通過監(jiān)測這些理化性質(zhì)的變化，可以評估修復(fù)過程對土壤基本性質(zhì)的影響，判斷修復(fù)后的土壤是否適合后續(xù)的土地利用。例如，若修復(fù)后土壤的pH值升高，陽離子交換容量增加，有機質(zhì)含量保持在合理水平，土壤質(zhì)地未發(fā)生明顯惡化，說明修復(fù)過程在降低鎳污染的同時，對土壤的基本功能影響較小。地下水中鎳的濃度同樣是不可或缺的監(jiān)測指標。在修復(fù)后的場地內(nèi)，對原有的地下水監(jiān)測井進行維護和監(jiān)測，定期采集地下水樣品，每個監(jiān)測井至少采集3個平行樣。使用原子吸收光譜儀（AAS）測定地下水中鎳的含量，同時分析地下水的酸堿度（pH）、氧化還原電位（Eh）、電導(dǎo)率等理化指標。通過對比修復(fù)前后地下水中鎳的濃度和其他理化指標的變化，評估修復(fù)技術(shù)對控制鎳污染在地下水中擴散和遷移的效果。例如，若修復(fù)后地下水中鎳的濃度明顯降低，且pH、Eh、電導(dǎo)率等指標保持在正常范圍內(nèi)，說明修復(fù)技術(shù)有效地阻止了鎳污染向地下水的進一步擴散，保障了地下水的質(zhì)量安全。在監(jiān)測方法方面，為確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，嚴格遵循相關(guān)的標準和規(guī)范。在土壤樣品采集過程中，使用經(jīng)校準的專業(yè)土壤采樣器，按照規(guī)定的深度和采樣方法進行操作，避免采樣過程中的交叉污染。采集的土壤樣品及時裝入密封袋中，貼上標簽，記錄采樣時間、地點、深度等信息，并盡快送至實驗室進行分析。在實驗室分析過程中，采用標準物質(zhì)進行質(zhì)量控制，定期對儀器設(shè)備進行校準和維護，確保分析結(jié)果的準確性。對于地下水樣品的采集，使用專門的地下水采樣設(shè)備，如貝勒管等，避免采樣過程中對地下水的擾動和污染。采集的地下水樣品裝入棕色玻璃瓶中，添加適量的保護劑，如硝酸酸化至pH<2，以防止鎳離子在樣品保存過程中發(fā)生沉淀或吸附。在監(jiān)測頻率上，根據(jù)場地的實際情況和修復(fù)效果的穩(wěn)定性，確定初期每季度監(jiān)測一次，后期根據(jù)監(jiān)測結(jié)果適當延長監(jiān)測周期，如半年或一年監(jiān)測一次，以便及時掌握修復(fù)效果的動態(tài)變化。5.2修復(fù)后場地風險再評估在完成天津市某鎳污染場地的修復(fù)工作后，為驗證修復(fù)效果是否達到預(yù)期，對修復(fù)后的場地進行風險再評估具有重要意義。本評估依然采用美國環(huán)保署（EPA）推薦的風險評價模型，該模型在國際上被廣泛應(yīng)用于污染場地的風險評價，其科學(xué)性和可靠性已得到實踐驗證。在危害識別方面，再次確認場地內(nèi)的主要污染物仍為鎳。盡管經(jīng)過修復(fù)，土壤和地下水中鎳的含量有所降低，但鎳作為一種具有潛在毒性的重金屬，其對人體健康和生態(tài)環(huán)境的危害依然存在，需要持續(xù)關(guān)注。暴露評估環(huán)節(jié)，重新考慮人體通過不同途徑暴露于鎳污染環(huán)境的情況。對于經(jīng)口攝入土壤途徑，隨著場地修復(fù)完成，土壤中鎳含量降低，周邊居民經(jīng)口攝入鎳的風險也相應(yīng)降低。但仍需考慮兒童在場地周邊玩耍時可能誤食土壤的情況，重新確定日均土壤攝入量，并根據(jù)修復(fù)后土壤中鎳的實際含量，計算經(jīng)口攝入途徑的暴露劑量。在皮膚接觸土壤途徑上，修復(fù)后的場地土壤表面鎳含量下降，居民皮膚接觸鎳的風險也隨之減少。不過，對于一些在場地內(nèi)進行勞動或活動時間較長的人員，仍需關(guān)注其皮膚接觸的潛在風險，重新評估皮膚接觸面積、接觸時間和頻率等因素，以準確計算皮膚接觸途徑的暴露劑量。在呼吸吸入土壤顆粒物途徑中，修復(fù)后場地揚塵中的鎳含量降低，吸入暴露劑量也相應(yīng)減小。但場地周邊的氣象條件、交通狀況等因素仍可能影響揚塵的產(chǎn)生和擴散，因此需要結(jié)合實際情況，重新測定空氣中土壤顆粒物的濃度和呼吸速率，計算呼吸吸入途徑的暴露劑量。對于飲用受污染地下水途徑，經(jīng)過修復(fù)，地下水中鎳含量降低，周邊居民飲用地下水攝入鎳的風險減小。但需持續(xù)監(jiān)測地下水的水質(zhì)變化，確保鎳含量穩(wěn)定在安全范圍內(nèi)，并根據(jù)居民的用水習(xí)慣和地下水使用量，重新計算飲用地下水的暴露劑量。毒性評估依舊依據(jù)相關(guān)的毒理學(xué)研究數(shù)據(jù)，確定鎳對人體健康的毒性參數(shù)。這些參數(shù)是通過大量的動物實驗和人體流行病學(xué)研究得出的，具有較高的可信度，在修復(fù)后風險再評估中繼續(xù)沿用，以保證評估的準確性和一致性。風險表征階段，將重新計算的暴露劑量與毒性參數(shù)相結(jié)合，計算鎳污染對人體健康產(chǎn)生的潛在風險值。對于非致癌風險，采用危害商（HQ）來表征，計算公式為：HQ=暴露劑量/參考劑量。經(jīng)過修復(fù)后，若HQ值小于1，表明非致癌風險在可接受范圍內(nèi)；若HQ值大于1，則仍存在潛在的非致癌風險，需要進一步分析原因并采取相應(yīng)措施。對于致癌風險，采用致癌風險值（CR）來評估，計算公式為：CR=暴露劑量×致癌斜率因子。一般認為，致癌風險值在1×10??-1×10??之間為可接受的風險范圍，若超過1×10??，則致癌風險較高，需對修復(fù)效果進行深入分析，必要時采取補充修復(fù)措施。通過對修復(fù)后場地的風險再評估，結(jié)果表明，該鎳污染場地經(jīng)過土壤淋洗-固化穩(wěn)定化聯(lián)合修復(fù)技術(shù)處理后，土壤和地下水中鎳的含量顯著降低，人體通過各種途徑暴露于鎳污染環(huán)境的風險值均有明顯下降。非致癌風險的危害商（HQ）大部分小于1，致癌風險值（CR）也降低至可接受風險范圍1×10??-1×10??內(nèi)。這充分說明，本次修復(fù)技術(shù)有效地降低了鎳污染場地對人體健康的潛在風險，達到了預(yù)期的修復(fù)目標。然而，仍需對修復(fù)后的場地進行長期監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的風險反彈或新的污染問題，以保障場地周邊環(huán)境和居民的健康安全。5.3修復(fù)成本構(gòu)成與效益分析天津市某鎳污染場地采用土壤淋洗-固化穩(wěn)定化聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的成本主要由設(shè)備費用、材料費用、人工費用、運輸費用以及其他費用等幾部分構(gòu)成。設(shè)備費用涵蓋了土壤淋洗和固化穩(wěn)定化兩個環(huán)節(jié)所需的各類設(shè)備購置與租賃費用。在土壤淋洗環(huán)節(jié)，需要采購或租賃土壤篩分設(shè)備、攪拌反應(yīng)器、固液分離設(shè)備（如離心機、壓濾機）等。例如，一臺中等規(guī)模的土壤篩分設(shè)備價格約為[X1]萬元，攪拌反應(yīng)器價格約為[X2]萬元，離心機價格約為[X3]萬元。若采用租賃方式，每月的租賃費用分別為[X11]萬元、[X21]萬元、[X31]萬元。在固化穩(wěn)定化環(huán)節(jié)，需要攪拌機、養(yǎng)護設(shè)備等，一臺攪拌機價格約為[X4]萬元，養(yǎng)護設(shè)備價格約為[X5]萬元，租賃費用每月分別為[X41]萬元、[X51]萬元。根據(jù)場地修復(fù)規(guī)模和工期，設(shè)備購置總費用約為[設(shè)備購置總費用數(shù)值]萬元，若采用租賃方式，設(shè)備租賃總費用約為[設(shè)備租賃總費用數(shù)值]萬元。材料費用主要包括淋洗劑、固化劑、穩(wěn)定劑以及其他輔助材料的費用。土壤淋洗過程中使用的檸檬酸淋洗劑，市場價格約為[X6]元/噸，根據(jù)前期實驗確定的用量，整個修復(fù)工程預(yù)計需要檸檬酸[X7]噸，淋洗劑費用約為[X6×X7數(shù)值]萬元。固化穩(wěn)定化過程中，水泥作為固化劑，價格約為[X8]元/噸，預(yù)計用量為[X9]噸，費用約為[X8×X9數(shù)值]萬元；磷酸鹽作為穩(wěn)定劑，價格約為[X10]元/噸，預(yù)計用量為[X11]噸，費用約為[X10×X11數(shù)值]萬元。其他輔助材料如調(diào)節(jié)土壤pH值的酸堿試劑等，費用約為[其他輔助材料費用數(shù)值]萬元。材料總費用約為[材料總費用數(shù)值]萬元。人工費用涉及修復(fù)工程從前期準備到后期驗收整個過程中各類人員的薪酬支出。包括現(xiàn)場施工人員、技術(shù)人員、管理人員等?，F(xiàn)場施工人員主要負責土壤的挖掘、運輸、修復(fù)操作等工作，每人每月工資約為[X12]元，預(yù)計需要[X13]名施工人員，施工期為[X14]個月，施工人員工資總支出約為[X12×X13×X14數(shù)值]萬元。技術(shù)人員負責修復(fù)過程中的技術(shù)指導(dǎo)、實驗分析等工作，每人每月工資約為[X15]元，預(yù)計需要[X16]名技術(shù)人員，技術(shù)人員工資總支出約為[X15×X16×X14數(shù)值]萬元。管理人員負責工程的整體協(xié)調(diào)和管理，每人每月工資約為[X17]元，預(yù)計需要[X18]名管理人員，管理人員工資總支出約為