154 / 2023-10-24 23:02:15

含砷毒剂污染土壤中砷的环境行为研究

日遗化武,砷形态,有机砷,土壤,潜在风险

第二次世界大战期间，日军在我国境内遗弃了大量化学武器（简称日遗化武），其中大部分填充的为含砷化学毒剂。在填埋及粗放式销毁过程中，其中充填的含砷毒剂被泄漏到环境中，造成环境砷污染。本文研究了我国东北某地区含砷毒剂污染土壤中砷的赋存、形态及组成，并对污染水平与潜在风险进行评估。表层土壤污染研究表明，砷主要分布在研究区的林地土壤中，最高浓度为110 mg/kg，并有向下坡农田土壤迁移的趋势。砷主要积累在非晶态Fe/Al氧化物结合态和残余态中，且下坡农田土壤中具有潜在风险的形态占比高于上坡农田。研究区土壤中砷以五价（As（V））为主，平均含量为25.02 mg/kg。砷在表层土壤水平迁移过程中存在转化行为，主要为三价砷的氧化过程。土壤中有机胂主要包括2-氯乙烯胂酸（CVAOA）、苯氧砷（PAO）、二苯胂酸（DPAA）和三苯胂（TPA）。同砷的影响因子类似，砷的价态与有机胂均显著受到Fe/Al/Mn等氧化物的影响，迁移转化过程中发生氧化还原反应。研究区土壤样品中主要的微生物群落包括Proteobacteria、Actinobacteria以及Acidobacteria等，并在土壤中发现了具有砷抗性的微生物群落。利用体外模拟试验对研究区土壤中砷的生物可给性进行分析，结果表明砷的平均生物可给性相对较低，且与Fe/Al氧化物结合态密切相关。利用指数模型对研究区的环境生态风险评估的结果表明，日遗化武主销毁区表层土壤砷污染存在潜在生态风险很强的点位，地积累指数Igeo达到偏重度污染水平，而两侧农田土壤生态风险相对较弱。主销毁区0-50 cm土壤污染较重，潜在生态风险很强；砷向深层土壤迁移水平低，100 cm以下土壤为清洁土壤，无潜在危害。本文研究为日遗化武污染场地调查与修复提供了数据基础。