府谷县镁渣堆场对土壤pH的影响调查研究

＊禹洪丽 刘阳 杜亚洁 余娅婷 任宇泽

（中检西北生态技术（陕西）有限公司 陕西 710068）

我国镁冶炼生产企业主要分布于陕西省和山西省。2018年，陕西省原镁产能和产量分别达到全国产能和产量的47%和61%[1]。而陕西省的镁冶炼企业主要集中在榆林市的府谷县和神木市，2017年榆林市金属镁企业共48家，其中36家位于府谷县，占比75%[2]。

我国金属镁生产采用的是皮江法，该法具有“大量消耗、大量废弃”的特点。2021年，榆林市生产一吨原镁的标煤消耗仍为4.2吨左右[3]。2014年我国原镁总产量为87.38万吨，产生600多万吨金属镁还原渣[4]；2019年，榆林市金属镁产量50.23万吨，金属镁还原渣产生量为309.15万吨[5]，镁渣产污系数为6吨/吨-镁。然而，2019年榆林市金属镁渣综合利用量仅为14.15万吨，利用率4.5%，不能综合利用的镁渣主要处置方式为堆存填埋。

府谷县金属镁工业生产至2023年已经有20年的历史，大部分企业将镁渣倾倒于荒沟进行填埋，且早期建设的镁渣堆场基本上无防渗措施。镁渣具有很强的吸湿性，容易让土壤板结、盐碱化，造成土壤污染，为摸清镁渣长时间堆存对土壤pH的影响，本次对府谷县11个金属镁企业的镁渣堆场进行了土壤pH调查测试研究。

1.调查企业及其渣场概况

（1）企业及渣场概况。本次调查的11个金属镁企业建设时间在2003年—2012年，生产规模为金属镁（2～4）万吨/年，部分企业建设有2个渣场，本次调查研究渣场共计16个，见表1。

表1 调查企业基本信息表

（2）镁渣成分及浸出毒性特征。镁渣的主要成分为CaO、SiO2、MgO、Al2O3、Fe2O3，其中SiO2和CaO约占总组成的80%[6-7]。韩志辉等人[8]对镁渣进行了浸出毒性鉴别分析，发现镁渣浸出液pH为11.56～12.48，重金属和无机物含量水平不超过《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB 5085.3-2007）表1中的标准限值，表明镁渣不属于危险废物。

本次调查研究中，对3个企业的镁渣进行了浸出毒性测试，结果显示浸出液pH为12.37～12.48，重金属和无机物含量也不超过上述标准限值。因浸出液pH值在6～9范围之外，且氟化物浓度超过了《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）最高允许排放浓度，判定镁渣属于第II类一般工业固体废物。

2.调查研究方案及路线

（1）土壤采样点位布设方案。参考《重点行业企业用地调查疑似污染地块布点技术规定（试行）》和《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》（GB 18599-2020）的规定，按照以下原则布设土壤采样点位：

①土壤对照采样点：在渣场主导风向上风向、未受人为扰动区域，地势高于渣场处布设1个对照采样点；

②土壤污染监测点：在渣场地下水流向的下游方向、垂直于地下水流向两侧方向布设采样点；渣场建设有渗滤液收集池的，在渗滤液收集池附近布设1个采样点；渣场未铺设防渗层的，在渣场内部布设1～2个采样点；在渣场周边运输道路两侧、主导风向下风向可能受影响区域布设1～2个采样点。

（2）采样深度。对照采样点、运输道路两侧采样点和主导风向下风向可能受影响区域采样点采集表层（0.0～0.5m）土壤样品。其他采样点采集柱状样，钻探深度至渣场底部以下8～15m，结合光离子化检测仪（PID）和X射线荧光光谱仪（XRF）的现场快速检测结果，每个采样点采集3～4个不同深度的土壤样品。

（3）样品采集及分析测试。采用GJ240-1S型钻机，按照《重点行业企业用地调查样品采集保存和流转技术规定（试行）》和《土壤环境监测技术规范》（HJ/T 166-2004）的要求进行土孔钻探。实际钻探过程中，有4个采样点地层均为基岩未采集到土壤样品。各企业渣场土壤采样点位布设及样品采集情况统计见表2。

表2 各企业渣场土壤样品采集情况统计表

土壤pH值测试方法采用《土壤pH值的测定 电位法》（HJ 962-2018）。

3.调查结果

(1)pH监测结果统计

土壤pH监测结果见表3。结果显示13个对照点土壤pH值为7.98～9.09，101个污染监测点土壤pH值为8.21～10.54，污染监测点土壤的pH值整体高于对照点土壤pH值。

表3 土壤pH值监测结果统计表

(2)土壤酸化、碱化分级统计

采用《环境影响评价技术导则 土壤环境（试行）》（HJ 964-2018）中的土壤酸化、碱化分级标准对土壤pH监测结果进行分级统计，结果见表4和图1。

图1 土壤酸化、碱化分级统计结果图

表4 土壤酸化、碱化分级统计结果表

对照点土壤样品中，15.4%无酸化或碱化现象，76.9%为轻度碱化，7.7%为中度碱化，无重度碱化现象。污染监测点土壤样品中，8.9%无酸化或碱化现象，61.4%为轻度碱化，21.8%为中度碱化，7.9%为重度碱化。

虽然对照点土壤和污染监测点土壤均以轻度碱化为主，但污染监测点土壤中，无酸化或碱化和轻度碱化样品占比低于对照点样品，中度碱化和重度碱化样品占比高于对照点样品，污染监测点土壤pH有明显的碱化趋势。

(3)土壤纵向pH值分布特征

污染监测点中，表层土壤pH值为8.21～9.54，深层土壤pH值为8.30～9.98，深层土壤pH值高于表层土壤。将表层、深层土壤pH值分别进行酸化、碱化分级统计，结果见表5和图2。

图2 污染监测点表层和深层土壤酸化、碱化分级统计结果图

表5 土壤纵向pH值酸化、碱化分级统计结果表

虽然表层土壤和深层土壤pH值均以轻度碱化为主，但深层土壤中，无酸化或碱化、轻度碱化和中度碱化样品占比低于表层土壤样品，而重度碱化样品占比高于表层土壤样品。污染监测点深层土壤碱化趋势强于表层土壤，表明镁渣堆存过程中，污染迁移途径主要是从渣堆底部向下渗漏对深层土壤造成影响。

(4)重度碱化结果分析

本次调查结果显示有7个土壤样品呈重度碱化，见表6。

表6 重度碱化土壤样品结果表

重度碱化土壤采样点分别位于C企业渣场渗滤液收集池周边、J企业渣场地下水下游方向和渣场内部未铺设防渗层区域、K企业渣场下风向。其中，渗滤液收集池属于重点污染源设施，可能因防渗不到位或者防渗层发生破损，导致周边区域深层土壤碱化严重；渣场地下水下游方向和渣场内部未铺设防渗层区域，污染向下游和底部迁移，导致污染迁移的下游方向土壤碱化严重；渣场下风向表层土壤呈重度碱化，可能是镁渣堆放填埋过程中，污染通过大气沉降导致下风向表层土壤受到影响。

4.结语

府谷县11家金属镁企业16个镁渣堆场所在区域对照点土壤pH以轻度碱化为主，渣场周边污染监测点土壤pH有明显的中度和重度碱化趋势，表明镁渣堆存对土壤pH值造成了一定的影响；深层土壤碱化趋势强于表层土壤；重度碱化样品出现在渗滤液收集池周边、渣场地下水下游方向、无防渗层的镁渣底部和渣场下风向区域，与污染迁移途径明显相关。