包鋼尾礦庫(kù)土壤中重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

李春林，許劍平，陳 舒，曹志泉

（青島冠中生態(tài)股份有限公司，山東 青島 266102）

中國(guó)的采礦業(yè)迅速發(fā)展，很大程度上推進(jìn)了中國(guó)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平[1]，礦產(chǎn)資源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中占有舉足輕重的地位[2]。

然而，采礦業(yè)發(fā)展帶給中國(guó)巨大經(jīng)濟(jì)利益的同時(shí)，環(huán)境遭到嚴(yán)重的破壞，尤其是土壤污染問題越來(lái)越嚴(yán)重，影響最深的是礦區(qū)的土壤環(huán)境[3]。

對(duì)礦區(qū)進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)主要取決于當(dāng)?shù)氐耐寥罈l件，長(zhǎng)期采礦及礦渣堆放導(dǎo)致土壤條件差、植被生長(zhǎng)困難，因此，礦區(qū)土壤診斷是生態(tài)修復(fù)及植被重建的第一步。鑒于此，筆者從包鋼尾礦庫(kù)的重金屬污染方面對(duì)土壤進(jìn)行診斷和評(píng)價(jià)，指導(dǎo)該地區(qū)土壤的生態(tài)修復(fù)，為包頭市土地的安全利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集和處理

共采集14個(gè)土壤樣品，每個(gè)樣品1kg（表層0～20cm土壤）從野外帶回至實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干后，去掉土壤中的異物，經(jīng)瑪瑙研缽研細(xì)，過(guò)100目篩，稱量500g，保存于標(biāo)好樣品號(hào)的信封內(nèi)，供測(cè)定使用。

1.2 重金屬檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析

樣品測(cè)定前準(zhǔn)確取樣品35mg，置于容量為10ml的聚四氟乙烯消解罐中，用HNO3-H2O2-HF超聲消解。采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS，安捷倫7700）對(duì)土壤中的鎘、鉛、鉻、銅及鋅進(jìn)行測(cè)定，測(cè)試方法采用美國(guó)EPA的SW-846方法。

每個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)均測(cè)定三次，所有數(shù)據(jù)均采用Excel 2010軟件進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤重金屬含量及分布

表1 包鋼尾礦庫(kù)土壤的重金屬分布水平（mg/kg）

尾礦庫(kù)五種重金屬的平均值與內(nèi)蒙古第二次土壤普查[4]得到的表層土壤重金屬含量背景值相比，除了重金屬鎘低于其背景值外，其它四種重金屬的平均含量均遠(yuǎn)高于第二次土壤普查調(diào)查值，分別是背景值的16.5、34.6、13.8、15.8倍。在采集的14個(gè)樣品中，重金屬鎘、鉛及鋅的濃度超過(guò)土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值，超標(biāo)率分別為85.71%、57.14%、50%，重金屬鉻和銅未超過(guò)土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值，屬于清潔水平。

2.2 單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)

表2 包鋼尾礦庫(kù)土壤的重金屬污染指數(shù)

從表2可知，尾礦庫(kù)土壤重金屬Cd、Pb、Cr、Cu、Zn的單因子污染指數(shù)平均值分別為2.49、1.50、0.10、0.25、1.16，Cr和Cu的單因子污染指數(shù)＜1，土壤污染等級(jí)為清潔，Pb、Zn的單項(xiàng)污染指數(shù)介于1和2之間，土壤污染等級(jí)為輕度污染，其中Pb的最大值大于3，說(shuō)明重金屬Pb的污染有增大的趨勢(shì)，Cd污染最嚴(yán)重，單項(xiàng)污染指數(shù)介于2和3之間，土壤污染等級(jí)為中度污染，而最大值大于6，屬于嚴(yán)重污染。尾礦壩綜合污染指數(shù)為1.9，介于1和2之間，說(shuō)明土壤的五種重金屬污染水平屬于輕度污染。該尾礦區(qū)主要的污染因素為重金屬Cd和Pb，應(yīng)該引起重視，并通過(guò)一定的修復(fù)方法對(duì)該區(qū)域的重金屬進(jìn)行修復(fù)。王哲[5]在2004-2005年采用單項(xiàng)污染指數(shù)法、綜合污染指數(shù)法對(duì)包鋼尾礦壩5個(gè)樣點(diǎn)的重金屬（銅、鉛、鋅、鎘、砷）含量進(jìn)行評(píng)價(jià)，尾礦壩土壤中這五種重金屬大部分在污染水平以下，都未發(fā)生污染。

2.3 潛在生態(tài)危害指數(shù)評(píng)價(jià)[6]

表3 尾礦區(qū)土壤重金屬污染的潛在生態(tài)危害系數(shù)與危害指數(shù)

由表3可知，尾礦庫(kù)土壤重金屬Cd、Pb、Cr、Cu、Zn的潛在生態(tài)危害系數(shù)平均值分別為74.77、7.48、0.2、1.24、1.16，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)由高至低順序?yàn)镃d＞Pb＞Cu＞Zn＞Cr。Cd的潛在生態(tài)危害系數(shù)介于40和79之間，屬于中等生態(tài)危害，其余四種重金屬系數(shù)均小于40屬于輕微生態(tài)危害；尾礦庫(kù)土壤中重金屬的綜合潛在生態(tài)系數(shù)介于80到159之間，屬于強(qiáng)生態(tài)危害，說(shuō)明尾礦庫(kù)區(qū)受到重金屬的極嚴(yán)重污染。

3 結(jié)論

（1）尾礦庫(kù)土壤中重金屬Cd、Pb、Cr、Cu、Zn的平均濃度分別為0.75、179.60、20.31、24.88、291.21mg/kg，其中重金屬Cd低于內(nèi)蒙古第二次土壤普查表層土壤背景值，其它四種重金屬Pb、Cr、Cu、Zn的濃度分別是背景值的16.5、34.6、13.8、15.8倍，與土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值相比，重金屬鎘、鉛及鋅的濃度超過(guò)土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值，超標(biāo)率分別為85.71%、57.14%、50%，重金屬鉻和銅未超過(guò)土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值，屬于清潔水平。

（2）通過(guò)單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果，可知土壤中Cr、Cu污染水平低，屬清潔水平，Pb、Zn的污染等級(jí)為輕度污染，其中重金屬Pb的污染有加重的趨勢(shì)，重金屬Cd污染最嚴(yán)重屬于中度污染；綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果可知，尾礦區(qū)重金屬污染屬于輕度污染水平屬于輕度污染。對(duì)尾礦區(qū)進(jìn)行重金屬污染修復(fù)時(shí)，應(yīng)主要注意重金屬Cd和Pb污染的修復(fù)。

（3）通過(guò)對(duì)采樣土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)得出，尾礦庫(kù)土壤中重金屬污染水平屬于強(qiáng)生態(tài)危害級(jí)別，尾礦庫(kù)區(qū)受到嚴(yán)重的重金屬污染，Cd的潛在污染風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)最高，是主要潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子，其次是Pb、Cu、Zn、Cr。

（4）根據(jù)本次采樣的土壤樣品分析，尾礦庫(kù)區(qū)重金屬污染嚴(yán)重，是一個(gè)很嚴(yán)重的環(huán)境問題，經(jīng)過(guò)降雨、酸化等作用，重金屬很有可能會(huì)在土壤中累積、遷移，影響到周邊的土壤安全，如不及時(shí)監(jiān)控，不僅危害生態(tài)安全，還進(jìn)入食物鏈，影響人類的健康。因此在后續(xù)的開采、選礦活動(dòng)中，須高度重視重金屬污染防治，防止加劇周邊土壤的重金屬累積，并應(yīng)該利用一些修復(fù)方法對(duì)該區(qū)域進(jìn)行重金屬污染修復(fù)。