一种重金属浸出毒性的风险评估方法技术

本发明专利技术属于重金属污染领域，具体涉及一种重金属浸出毒性的风险评估方法，采用三种不同场景的模拟，可以对多种重金属元素，例如Cu、Zn、Se、As、Hg、Cd、Cr

【技术实现步骤摘要】
一种重金属浸出毒性的风险评估方法


[0001]本专利技术属于重金属污染领域，具体涉及一种重金属浸出毒性的风险评估方法。

技术介绍

[0002]土壤重金属污染(heavy metal pollution of the soil)是指由于人类活动，土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染。
[0003]土壤中的重金属通常具有隐蔽性且来源广泛，如大气沉降、污水灌溉、工业固体废弃物的不当堆置、采矿活动、农业和化肥等。进入到土壤中的重金属由于自身特性，会在土壤中不断累积，通常不会通过代谢、降解和挥发而消失。在灌溉和降雨的作用下，累积的重金属会有不同程度的淋滤，如随地表径流进入地表水，或部分进入地下水，进而对生态环境和人类健康构成威胁。此外，近年来随着极端天气的频繁，如高温和强降雨，使得不当堆置的工业固体废弃物在极端天气下产生更大的环境风险。因为高温可以加速废弃堆中的化学反应并释放有毒气体，而强降雨能够使危险废弃物中的有毒物质通过地表径流或侧向补给进入地表水和地下水，并引发一系列生态危害。
[0004]重金属的不可降解性决定了该类别有害废弃物的环境危害具有持久性和高危性，因此被世界各国列为重点监管的优先废物类别。另外，重金属的不可再生性决定了该类别废弃物的资源属性具有稀缺性和不可替代性，可作为“二次矿产资源。”因此，本专利技术提供了一种重金属浸出毒性风险评估方法，对于可能存在重金属污染的区域(如工业废物、污染的土壤、有毒残渣，和可能经历某种形式的固体废料)进行毒性浸出测试，不仅为重金属污染提供风险预警，而且以期通过回收或者再利用减少重金属污染的环境风险，进而控制并改进金属污染物在环境中的不良释放。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种重金属浸出毒性的风险评估方法，通过模拟三种不同的场景，对重金属的污染风险进行综合评估，最大程度避免重金属污染问题的发生。
[0006]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种重金属浸出毒性的风险评估方法，包括以下步骤：
[0008](1)分别模拟地表或者地下水的淋滤、酸性降水和填埋场渗滤液三种不同场景下的重金属浸出过程，获得样品浸出液，依次标记为浸出液A、浸出液B、浸出液C；并分别分析测定各浸出液中的有毒重金属元素；
[0009](2)将三种浸出液的浓度与地表水环境质量标准《GB3838
‑
2002》进行对比，若三种浸出液的浓度均小于水质标准限值，则视为短期内不会对地表水或地下水构成环境风险；若三种浸出液的浓度超出地表水Ⅲ类水质标准限值，则视为会对地表水或地下水构成环境风险；此时，取超出地表水Ⅲ类水质的浸出液中浓度最大值作为进一步风险评估的指标；
[0010](3)将选取的浸出液中重金属元素浓度单位换算为质量单位，公式为M＝C
i
*V/m，
polluted极端高度污染。
[0021]进一步，所述步骤(5)，若PI≤0.7，unpolluted未污染；0.7＜PI≤1，Warming limit处于警戒线；1＜PI≤2，Slight pollution轻微污染；2＜PI≤3，Moderate pollution中度污染；PI＞3，Heavy pollution重度污染。
[0022]进一步，所述的重金属为Cu、Zn、Se、As、Hg、Cd、Cr
6+
、Pb、Fe和/或Mn。
[0023]本专利技术的有益效果：
[0024]本专利技术所述的重金属浸出毒性的评价方法，通过模拟三种不同的场景，地表水的淋滤、酸性降水和填埋场渗滤液，代表不同场景下重金属的浸出对地表水或地下水产生的环境风险。其中，场景1“地表水的淋滤”模拟的是一种相对比较简单的情况，所用的浸提剂为实验室用的纯水，即在自然降水条件下，矿区露天堆放的废渣遇水淋滤解吸出的重金属可能产生的环境危害；纯水的pH为中性，浸出液中解吸出的重金属浓度会较低。由于城市的工业化发展，多数地区雨水的pH值通常为酸性，因此场景2模拟的是酸雨情况下，矿区废渣的浸出可能引发的环境危害；各地雨水的pH值因其工业化发展水平而异，雨水的pH值越低，越多的重金属被解吸，因此浸出的重金属浓度就越高。场景3模拟了露天条件下的废渣、土壤等在极端条件下(如垃圾填埋场)暴露100年，其浸出液可能产生的环境风险，因此该浸出液下解吸出的重金属浓度通常高于场景1和场景2。通过比较不同场景下重金属浸出的情况，判断各个样品的重金属污染程度，根据污染程度的高低，可以筛选出风险防控的优先指标。
[0025]本专利技术采用三种不同浸出场景的模拟，可以实现对多种重金属元素，例如Cu、Zn、Se、As、Hg、Cd、Cr6+、Pb、Fe，Mn，等，进行浸出风险的综合评价，可以预知今后可能以及最恶劣情况下存在的未知重金属污染风险，进而做到提前防控，减小对生态环境的危害。
[0026]此外，通过不同场景的模拟，可以对于待测样品中的重金属进行毒性浸出测试，为后期回收利用以及减少重金属污染对于环境的危害提供技术参考，从而有利于实现资源的有效利用。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为研究区采样位置。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]实施例1
[0031]一种重金属浸出毒性的风险评估方法，包括以下步骤：
[0032](1)分别模拟地表或者地下水的淋滤、酸性降水和填埋场渗滤液浸泡三种不同场景下的重金属浸出过程，获得样品浸出液，依次标记为浸出液A、浸出液B、浸出液C；并分别采用ICP
‑
AEC/ICP
‑
MS分析测定各浸出液中的有毒重金属元素；
[0033]依据《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(HJ 557
‑
2010)、《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T 299
‑
2007)和《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》(HJ/T 300
‑
2007)设定上述3种模拟场景的操作方法，具体如下：
[0034]模拟地表或者地下水淋滤场景下重金属浸出过程，具体操作为：取待测样品，除去异物后过筛，按照固液比为1:5加入纯水浸提，浸提液放置在水平振荡器上，调节震荡频率为110
±
10次/min，在室温下震荡10h后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重金属浸出毒性的风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)分别模拟地表或者地下水的淋滤、酸性降水和填埋场渗滤液三种不同场景下的重金属浸出过程，获得样品浸出液，依次标记为浸出液A、浸出液B、浸出液C；并分别分析测定各浸出液中的有毒重金属元素；(2)将三种浸出液的浓度与地表水环境质量标准《GB3838
‑
2002》进行对比，若三种浸出液的浓度均小于水质标准限值，则视为短期内不会对地表水或地下水构成环境风险；若三种浸出液的浓度超出地表水Ⅲ类水质标准限值，则视为会对地表水或地下水构成环境风险；此时，取超出地表水Ⅲ类水质的浸出液中浓度最大值作为进一步风险评估的指标；(3)将选取的浸出液中重金属元素浓度单位换算为质量单位，公式为M＝C
i
*V/m，其中，C
i
为浸出液中某重金属元素i的实测浓度(mg/L)，V为浸出液的体积(L)，m为土壤样品的质量(kg)；(4)利用地累积指数(Geoaccumulation index)Igeo＝log2(C
n
/1.5B
n
)，计算土壤中因人为污染的重金属污染程度；式中，C
n
为浸出液中某金属元素的含量(mg/kg)，B
n
为取样所在地区该金属元素的背景值(mg/kg)；地累积指数越高的重金属，其污染风险越高；(5)利用改进的内梅罗污染指数计算重金属的综合污染程度，计算公式为：其中：P
i
＝C
n
/B
n
，式中，P
i
表示某金属元素的单一污染指数，max P
i
为污染指数的最大值，wavg P
i
为污染指数的加权平均值，w
i
为该金属元素在所有指标中的权重；权重计算方法如下：2.如权利要求1所述的一种重金属浸出毒性的风险评估方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，模拟地表或者地下水淋滤场景下重金属浸出过程，具体操作为：取待测样品，除去异物后过筛，按照固液比为1:5加入纯水浸提，浸提液放置在水平振荡器上，调节震荡频率为100
‑
120次/min，在室温下震荡10h后静置1h，用0.45μm的微孔滤膜注射器过滤，即为浸出液A。3.如权利要求1所述的一种重金属浸出毒性的风险评估方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，模拟酸性降水场景下重金属浸出过程，具体操作为：将质量比为2:1的浓硫酸和浓硝酸混合液加入到纯水中，调节pH值至采样地雨水平均pH值；称取待测样品，除去异物后过筛，按1:10的固液比加入硫酸硝酸混合液，盖紧瓶盖后固定在翻转式振荡装置上，调节转速为28
‑
32r/min，于21
‑
25℃下震荡16
‑
20h，随后静置1h，用0.45μm的微孔滤膜注射器过滤，即为浸出液B。4.如权利要求1所述的一种重金属浸出毒性的风险评估方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，模拟填埋场渗滤液浸泡场景下的重金属浸出过程，具体操作为：将5.7mL的冰醋酸加...

【专利技术属性】
技术研发人员：马腾飞，卢桂宁，罗汉金，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：