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钢铁冶炼关闭搬迁场地土壤多环芳烃污染特征研究认领

作者：

李仁友

学位授予单位：

内蒙古大学

摘要：

钢铁工业是我国经济发展的重要基础产业,对我国的工业化进程、城镇化发展以及国家安全等方面有着重要影响。该行业属于高能耗、高污染行业,受历史上生产工艺及设施设备落后所限或环保设备缺失,环保意识薄弱等影响,存在无组织泄漏现象,长期积累导致了较为严重的污染问题,搬迁后遗留的钢铁冶炼企业已经成为我国污染场地的重要组成部分。深入剖析钢铁行业的土壤污染特性,识别关键污染区域及特征污染物,对于制定有效的土壤污染防控策略和管理措施具有重要意义。本文对我国钢铁企业场地土壤污染特征进行系统分析,首先以我国广泛分布的48个钢铁冶炼场地为研究对象,结合场地土壤污染情况、场地分布与代表性等因素,识别出了我国钢铁冶炼行业需重点关注的典型区域及特征污染物。在京津冀区域内进一步选取了6家存在多环芳烃超标情况的钢铁企业为重点,通过多种技术联合运用对其污染特征及风险进行了探究。在此基础上,选取华北某大型钢铁厂作为典型案例,探究了土壤中多环芳烃的污染来源及主要驱动因子,旨在为钢铁行业的土壤污染治理和修复提供科学依据。主要结论如下: (1)通过对全国48个关闭搬迁钢铁冶炼行业场地的基础信息及关键因子收集,选定了具有代表性的京津冀地区为重点研究区域,通过比较污染物出现频次及生物毒性,确定了八种多环芳烃为特征污染物。另外关键因子的相关性结果显示,场地污染面积与占地面积、污染物检出个数、投产时间和最大污染深度之间存在显著相关性。 (2)以分布在京津冀地区的六个场地为例,阐明了该地区钢铁冶炼场地土壤多环芳烃在不同功能单元、不同深度的污染特征,结果显示在6个场地中的2253个土样中,多环芳烃检出率在29.55%至74.48%之间,超标率在4.93%至40.95%之间,研究发现炼焦单元的土壤中多环芳烃浓度最高,其次是炼铁和堆存单元,除此之外探究了不同功能单元的多环芳烃成分组成,总体规律为在涉热处理的功能单元,多环芳烃组分呈现出高环>中环>低环的分布规律,而在不涉及热处理的功能单元中,多环芳烃的组分分布则呈现出相反趋势。污染物的垂直分布结果显示,多环芳烃易在土壤表层产生富集。人体健康风险评估表明,焦化单元是风险水平最高的功能区、苯并(a)芘是风险水平最高的特征污染物。 (3)进一步针对污染风险较高的场地A进行了深入研究,分析了其空间分布、污染来源及驱动因素,并提出了针对性的防控建议。结果显示,该场地的多环芳烃分布模式与京津冀地区的相应污染特征呈现出相似规律。进一步通过主成分分析/因子分析-多元线性回归法及正定矩阵因子分解法进行源解析,确定了煤炭燃烧、石油燃烧及石油泄漏为该场地多环芳烃的主要来源。此外,采用地理探测器模型探究了场地功能单元与污染物分布的关系,研究发现,到焦化单元的距离是影响多环芳烃分布的最重要因素。

摘要译文

关键词：

多环芳烃; 钢铁冶炼场地; 源解析; 驱动因子; 风险评估

学位年度：

2024

学位类型：

硕士

学科专业：

环境工程

导师：

任杰

中图分类号：

X53[土壤污染及其防治⑨];X757[黑色金属冶炼⑨]

学科分类号：

0713[生态学];083002[环境工程];120116[资源与环境管理];120406[土地资源管理];080604[资源循环工程];080605[冶金环境工程];080606[材料冶金]

D O I：

10.27224/d.cnki.gnmdu.2024.001022