电子废弃物拆解业对周边土壤环境的影响——以台州路桥下谷岙村为例

由于电子产业技术发展和电子产品更新换代的速度加快，公众对电子类产品的需求不断更新和膨胀，因而产生了大量的电子废弃物，俗称电子垃圾。电子废弃物拆解可以给当地带来廉价的原材料和丰厚的财富，但电子垃圾若处置不当，将会对我们生存的环境和人体健康构成严重的危害。目前，电子垃圾拆解业对环境和人体健康的影响也已成为国内外研究的重要课题。笔者选取了电子废弃物拆解业发达的下谷岙村作为研究对象，对拆解场外土壤的污染状况进行了野外调查和实验室分析研究。 
1样品采集和处理 
1.1调查点的背景 
下谷岙村位于浙江省台州市路桥区西南面，由于受峰江、温岭等地拆解业蓬勃兴起的影响，20世纪末起，下谷岙村、上寺前村、安溶村等地的拆解业随之兴旺。下谷岙村的拆解业经营者以作坊式个体户居多，多数经营者建设了遮雨棚，变露天拆解为室内拆解，同时拆解场内的地面已基本硬化，浇筑了水泥地面。但因资金、技术、设备等原因，目前仍采用简易、落后的工艺拆解（如焚烧、酸洗），拆解过程中产生的有毒、有害气体以及焚烧时的浓烟对当地的水源、土壤、空气造成了不同程度的污染，拆解后产生的废物垃圾被随意丢弃在垃圾焚烧场进行露天焚烧。垃圾焚烧场以西的大片水稻田荒芜，而离垃圾焚烧场较远（100m）外的水稻却长势良好；东面的水稻田与垃圾焚烧场相隔大约20m，从表面看水稻长势未受影响。由于调查点特殊的地理环境（见图1），笔者认为，垃圾焚烧场是影响该调查点周边土壤环境的主要影响源。 
1.2土壤样品的采集 
采样时间为2006年1月20日～2006年2月14日，共采集样品16个。土壤分析样品采自垃圾焚烧场附近的水稻田。如图1所示，垃圾焚烧场的北面是一条水泥质公路，东面是一条乡间小路，同时考虑到当地的主导风向是偏北，采样时以垃圾焚烧场为起点，向南、向西2个方向采样，以了解垃圾焚烧场周围不同距离、不同方向土壤中有关污染因子的污染现状。 


图1下谷岙村土壤样品平面分布示意图 
下谷岙村土壤样品编号依次为Sl-S16'其中Sl-S13是水稻土，向西布置的最远采样点距离垃圾焚烧场约15m；向南的最远采样点距离垃圾焚烧场约40m。S14是位于垃圾焚烧场南偏西45°，距离垃圾焚烧场约80m的水稻土。S15采自与垃圾焚烧场隔一条路的一片水稻田，距离垃圾焚烧场约20m。同时，在垃圾焚烧场东南方向、距离垃圾焚烧场约200m的菜园里采集土壤样品S16作为对比。 
1.3样品的制备和测定 
1.3.1样品的制备 
首先将采集到的土样自然风干，然后将风干土样压碎，剔除石块、玻璃、植物根茎等杂物，放烘箱内60℃烘干。土样经粉碎机充分研磨后，准确称取4g，放入聚氯乙烯环内，压制成片，用于测定。 
1.3.2测定项目及测定方法 
本实验使用英国帕纳科公司（原飞利浦公司）生产的波长色散型X射线荧光光谱分析仪Axios，测定了土样中Cu、Zn、Pb、As、Cr、Mn、Ni7种重金属元素的含量。Axios系统具有快速性、准确性和易于操作性，样品不需消化，可以直接测试粉末样品，精密、稳定的温度控制系统能够确保测量结果的长期稳定性。 
2结果分析 
2.1土壤中重金属元素含量的分析 
从表1可以看出，下谷岙村土壤中Cu、Pb的含量均有不同程度的超标，Zn、As、Cr、Mn、Ni的含量均处于国家标准范围内。 
表1浙江省台州市路桥区下谷岙村土壤中重金属的含量（wB/（mg•kg-1）） 


注：Cu、Zn、Ni含量的国家标准采用GB15618-1995土壤环境质量标准；Pb、As、Cr含量的国家标准采用无污染农产品土壤质量标准（DB23/388-95）。 
下谷岙村土样中Cu含量的平均值为435.67mg/kg，远远高出土壤环境质量标准二级标准值100mg/kg。样品S4中Cu含量最高，为1038.08mg/kg；S14中Cu含量最低，为144.37mg/kg。S4距离垃圾焚烧场约5m，S14距离垃圾焚烧场约80m。反映拆解垃圾焚烧对土壤中Cu的含量有重要影响。另一方面，即使距离垃圾焚烧场80m处的土壤中含铜量也已经超过国家土壤标准，高出浙江省土壤背景值均值6倍多，由此推测垃圾焚烧场对土壤重金属含量影响的直线距离大于80m。从表1还可以看出，S6中除Pb含量低于S3外，其余元素的含量均高于S3，这是因为S3更靠近公路，受到汽车尾气的影响，而汽车尾气对土壤Pb含量的贡献是一个主要的影响因素，这与不少学者的研究不谋而合。距离垃圾焚烧场约15m的S6中Cu、Zn、Pb、As、Cr、Mn的含量均比距离垃圾焚烧场约10m的S5高。土壤中的重金属来源于成土母质和人类活动，分析表1中数据可知S6中的重金属并非来源于成土母质；人类活动对土壤重金属含量的影响又包括交通、工业活动和农业活动，但据笔者实地观察，该样点周围没有特殊的人为活动，S6中重金属含量偏高的原因有待作进一步采样分析后才能得出。

按照无污染农产品土壤质量标准（DB23/388-95），Pb含量的标准值为30mg/kg。下谷岙村的Pb含量平均值为81.08mg/kg，严重超出了标准值。根据分析结果，距离垃圾焚烧场仅仅5m的样品S1的Pb含量最高，达125.78mg/kg，高出国家标准2倍多；而距离垃圾焚烧场南50m处的样品S13的Pb含量最低，为60.21mg/kg，高出国家标准1倍。以上表明，下谷岙村土壤受到Pb污染，且呈现出随样点到垃圾焚烧场距离的增大而减小的趋势，垃圾焚烧场对周边土壤Pb污染的直线距离大于50m。 
Zn、As、Cr、Mn、Ni的含量均没有超标。Zn含量平均值为137.01mg/kg（国家标准值为250mg/kg），最高值（174.35mg/kg）出现在土样S16中，该样品采自离垃圾焚烧场200m的菜园，比距垃圾焚烧场约5m的S1（144.58mg/kg），S4（139.63mg/kg）都要高，其中的原因有待进一步研究。 
As含量的平均值为7.96mg/kg（国家标准值为12mg/kg），最高值（9.28mg/kg）出现在离垃圾焚烧场最近的土壤中（样品S1）。随着样点至垃圾焚烧场距离的增加，As含量变化不明显，在距离垃圾焚烧场200m的土壤中（样品S16），As的含量为7.64mg/kg，与平均值接近，反映电子垃圾拆解对土壤的As污染较少。与As类似，Cr含量的平均值也低于浙江省土壤背景值均值，最高值（76.72rng/kg）出现在离垃圾焚烧场最近的S4处，说明拆解业对土壤中重金属含量还是有一定的影响。 
Ni含量的平均值为28.22mg/kg，小于其国家标准值（50mg/kg），但与其浙江省土壤背景值均值（23.84mg/kg）相比，其含量在下谷岙村土壤中呈增加趋势。综上所述，下谷岙村拆解场外的土壤受到了重金属元素不同程度的污染，除As、Cr之外，其余元素的平均含量均超出浙江省的土壤背景值均值，反映下谷岙村土壤中Cu、Zn、Pb、Ni5种元素的含量都呈现增加趋势。可见，电子废弃物拆解对当地环境的影响不容忽视，应引起当地政府和有关部门的高度重视。 
2.2土壤重金属含量的相关分析和衰减模型的建立 
2.2.1土壤中重金属含量的相关分析 
从土壤中重金属含量的相关性可以推测出重金属的来源是否相同，若重金属含量有显著相关性，说明可能来源相同，否则来源可能不止一个。对下谷岙村土壤中重金属含量的相关分析表明，其间有一定的相关性（见表2）。从表2可知，下谷岙村土壤中的重金属元素中，Cu和As、Zn和Mn呈5%的显著正相关；Cu和Cr、Cr和Ni呈现1％的极显著正相关。Cr、Mn、Ni仅与个别元素（Cu和Cr、Zn和Mn、Cr和Ni）呈现正相关。 
表2下谷岙村土壤中各重金属元素含量的相关性 


注：显著性水平分别为：*a＝0.05，**a=0.01；N＝16；r0.05=0.4973，r0.01＝0.6226。 
重金属含量相关性的分析说明，下谷岙村土壤中出现了Cu、Pb、As3种元素含量同时增高的现象，反映出拆解垃圾对周边土壤中Cu、Pb、As的含量有重要影响。 
2.2.2重金属含量与取样距离的相关分析及衰减模型的建立 
把表1中的数据结合下谷岙村的采样布局对重金属含量的空间分布进行分析，得出含量与距离的衰减模型（见图2）。 


图2下谷岙村土壤中重金属的含量与样点到垃圾焚烧场距离的关系图 
从图2可以看出，下谷岙村土壤中Cu、Zn、Pb、As、Cr的含量在往南方向上均呈现出随着样点到垃圾焚烧场距离的增大而降低的趋势。 
经逐步回归得到的5个相应的回归方程为： 


从Cu、Zn、Pb、As、Cr5种元素的回归方程可以看出，5个回归方程前的系数都是负数，说明土壤中元素的含量与距离呈负相关，即土壤中重金属元素Cu、Zn、Pb、As、Cr的含量随样点到垃圾焚烧场距离的增大而减小。从R2可以计算出5种元素的相关系数R，Rcu＝0.8653，说明Cu含量与距离呈现1％的极显著相关（r0.01＝0.7977）；由Rzn＝0.7309、Rpb＝0.7889，可知Zn、Pb含量与距离呈现5％的显著相关（r0.05=0.6664）；由Ras＝0.5901、Rcr=0.5609，可知As、Cr的含量与距离的相关性不显著。 
3结论 
本文在野外实地调查和实验室测定台州市路桥区下谷岙村拆解厂外水稻田中重金属元素含量的基础上，建立了土壤中重金属含量与距离之间的衰减模型，得出结论如下： 
（1）从整体上看，拆解业周围的土壤受到了Cu、Zn、Pb、As、Cr、Mn、Ni等重金属元素的污染。把下谷岙村土壤中重金属含量与国家标准和浙江省的土壤背景值均值相比较，结果表明下谷岙村土壤受Cu、Pb污染最为严重，Cu含量高出国家标准近4倍，Pb含量高出国家标准近2倍；Zn、As、Cr、Mn、Ni的含量均位于国家标准范围之内。 
（2）实验分析表明，除了As、Cr以外，其余重金属元素的含量都大于浙江省土壤背景值均值，反映该村土壤中Cu、Zn、Pb、Mn、Ni5种元素的含量都呈现增加趋势。可见，这些重金属元素已经在当地土壤中表现出较高的富集趋势，如果不对拆解行业采取有效措施，将势必会严重影响当地的土壤环境，进而影响农作物的生长以及人类的健康。3）由重金属含量与距离的衰减模型可知，下谷岙村Cu、Zn、Pb、As、Cr元素的含量在往南方向上呈现出随着样点到垃圾焚烧场距离的增大而降低的趋势，说明研究区土壤中重金属的污染源主要是拆解垃圾焚烧场，即拆解垃圾对周边土壤的重金属含量有重要的影响。 
参考文献：略