湘潭錳礦尾礦庫土壤重金屬污染評價★

盧鏡丞 任伯幟 馬宏璞

(湖南科技大學土木工程學院，湖南湘潭 411201)

0 引言

錳及其化合物是航空航天、冶金、化工、建材行業等部門基本的關鍵材料，其中約90% ～95%用于鋼鐵工業領域，約5% ～10%用于化學工業、輕工業、建材工業、國防工業、電子工業，以及環境保護和農牧業等，在我國經濟建設中得到了廣泛的應用［1］。

錳礦的大規模開采與選冶，使得尾礦堆的規模越來越大，不僅占用了大量的土地，而且很容易發生風化，長期在降雨或者融雪和自身所載水分的作用下，會發生一系列的物理、化學變化［2］。尾礦庫中錳及伴生的重金屬隨著雨水徑流進入礦區周圍的河流，導致地表水體以及農田受到污染，并且通過直接滲透的方法進入到地下的含水層，造成尾礦庫周圍區域的土壤和地下水的嚴重污染。

1 湘潭錳礦概況

湘潭錳礦位于湖南湘潭市雨湖區鶴嶺，南距湘潭市14 km。該礦為震旦系下統蓮沱組黑色頁巖段中的層狀沉積型碳酸錳礦，含礦一層，平均厚 1.75 m，走向長度 7 000多米，平均含錳21.31%，含磷0.144%，探明的總儲量為1 472萬t，為全國的重要錳礦基地之一。

2 土壤樣品的采集和測定

以湘潭錳礦礦山周圍地區為主要研究對象，尾礦樣品采自錳礦尾礦庫。采樣時采用“蛇形采樣法”，確定20個采樣點位，將每個采樣點樣品混合后按“四分法棄取”縮分，然后將各點樣品混合，再按“四分法棄取”。

將采集回來的樣品委托給湖南省資源規劃勘測院測試中心進行檢測，測定土壤重金屬元素Pb，Zn，Cu，As，Cd的含量。

3 結果分析

1)尾礦庫土壤重金屬元素的污染現狀。

土壤樣品中的重金屬元素含量的分析結果如表1所示。

表1 錳礦土壤重金屬元素含量分析結果 mg/kg

根據上面的分析結果可以得知錳礦尾礦中含有Pb，Zn，Cu，Ni，Cd，Mn 等微量元素，而其中的 Pb，Zn，Mn 的含量則相當高，最高分別達到 3 493 mg/kg，3 795 mg/kg，137 400 mg/kg，而 Pb，Zn，Mn 的全國土壤背景值分別為 26.0 mg/kg，74.2 mg/kg，583 mg/kg，因此湘潭錳礦及其周圍區域和尾礦庫周邊的土壤重金屬元素的含量已經遠遠超過國家規定的土壤背景值，可見受到的污染已經非常嚴重。

2)尾礦庫土壤環境質量評價。

單因子污染指數評價法。

對土壤重金屬元素的污染評價有很多種方法，國內一般采用的比較多的是單因子污染指數法［3］，如式(1)所示。

其中，Pi為土壤中重金屬元素i的污染指數;Ci為重金屬元素i的實測濃度，mg/kg;Si為土壤中重金屬元素i的背景值或對照值，mg/kg。

單因子指數法分級標準如表2所示。

表2 單因子指數法分級標準

根據單因子污染指數公式，可以計算得出湘潭錳礦尾礦庫土壤重金屬元素的污染指數值，結果見表3。

表3 土壤重金屬元素的污染指數值

從表3可以看出，土壤中重金屬元素的污染指數都相當的高，說明該礦區尾礦庫土壤重金屬污染十分嚴重。

4 結語

1)湘潭錳礦尾礦庫土壤中 Pb，Zn，Cu，Ni，Cd，Mn 的最大含量分別為(mg/kg):3 493，3 795，454，363，33.23，137 400，均超過國家規定的土壤背景值。

2)6種重金屬元素的單因子污染指數都大于3，說明污染嚴重，其中 Pb，Cd，Mn的污染最為嚴重。

3)尾礦庫土壤重金屬污染十分嚴重，說明了錳礦尾礦庫所在地已經成為了一個危險的點源污染源，因此不應該忽視尾礦對周圍土—水界面的污染。需要采取有效措施，從而降低重金屬的污染程度。

［1］王星敏，李 虹，夏 蓉，等.錳尾礦資源循環利用分析與環境評價［J］.資源開發與市場，2012，28(7)：616-618.

［2］李成城，高旭波，王焰新，等.陽泉市煤矸石中氟的賦存形態分析［J］.安全與環境工程，2013，20(4)：36-40，44.

［3］謝榮秀，田大倫，方 晰.湘潭錳礦廢棄地土壤重金屬污染及其評價［J］.中南林學院學報，2005，25(2)：38-41.