錳礦區(qū)土壤重金屬污染問題與應(yīng)對研究

晏淑梅，徐文哲，高瑩

(唐山市環(huán)境監(jiān)測中心站，河北唐山063000)

錳礦區(qū)土壤重金屬污染問題與應(yīng)對研究

晏淑梅，徐文哲，高瑩

(唐山市環(huán)境監(jiān)測中心站，河北唐山063000)

土壤重金屬污染是現(xiàn)階段重要的環(huán)境污染問題，對人們的生活工作產(chǎn)生了重要的影響。某城市礦業(yè)活動的頻繁導(dǎo)致土壤重金屬超標，嚴重影響了當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。為此，以某城市錳礦區(qū)土壤重金屬環(huán)境污染情況為例，通過數(shù)據(jù)采集、測定、分析等，借助科學的土壤污染評價分析方法，分析該地區(qū)錳礦區(qū)土壤重金屬污染問題，并針對錳礦區(qū)土壤重金屬污染問題提出相應(yīng)的解決策略，旨在減少環(huán)境重金屬污染。

錳礦區(qū);土壤;重金屬污染

重金屬是一種影響持續(xù)、深遠的持久性、潛在性的有毒污染物。重金屬在產(chǎn)生之后，一旦進入土壤之中是無法被生物降解的，由此長期存在于土壤中，導(dǎo)致作物的重金屬含量增高。人們在食用了這些含有重金屬的作物之后，會對人體健康帶來不同程度的危害。礦產(chǎn)資源在國民經(jīng)濟發(fā)展建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用，但是在礦產(chǎn)資源開采、加工應(yīng)用的過程中出現(xiàn)了大量廢氣、廢水的排放，對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境帶來了嚴重的破壞。在這些污染中，最為突出的是土壤的重金屬污染。錳礦區(qū)土壤中存在的重金屬和毒害污染物會通過水、大氣等多種途徑進行傳播，進而對周圍地區(qū)產(chǎn)生不利影響，降低了地區(qū)農(nóng)作物的產(chǎn)量。為此，需要采取先進的方法和技術(shù)分析錳礦區(qū)土壤重金屬污染狀況，并采取有效的措施來解決錳礦區(qū)土壤重金屬污染問題。

1 錳礦區(qū)土壤重金屬污染問題

1．1研究地區(qū)情況

某地區(qū)錳礦區(qū)處于山地丘陵，山丘占地面積占據(jù)了該地區(qū)所有面積的75%。地區(qū)的最高海拔高度是1 631 m，氣候是亞熱帶濕潤季風氣候，年平均溫度是16．5℃，每年的平均降水量是1 336 μm。該地區(qū)是世界上最大的錳礦區(qū)，含有的錳礦儲存含量達到了5 000萬t，占據(jù)了錳礦總體產(chǎn)量的25%。

1．2錳礦區(qū)土壤和植物的樣品采集分析

本研究對該地區(qū)的錳礦區(qū)進行了實地考察分析，在地區(qū)的不同典型區(qū)域分別進行采樣，每個樣品采集對分別設(shè)置3個采樣點，土壤樣品的采集厚度最大達到了20 cm，每個樣品的重量大約在1 000 g左右［1］。同時，本研究還在尾礦的礦渣區(qū)選擇具有代表性的、數(shù)量比較多的植物樣品，對應(yīng)的植物樣品的下面選取了20 cm左右的土壤樣品，并對錳礦區(qū)周圍的河流、農(nóng)田進行相應(yīng)農(nóng)田土壤樣品的采集。河流兩岸的農(nóng)田一般是指分布在山下、地勢較為平坦的河流農(nóng)田。礦渣堆一般是指在山麓腳下的地區(qū)。這些類型的農(nóng)田選擇需要應(yīng)用山泉水進行灌溉耕種，在每一塊農(nóng)田里都需要分別設(shè)置四個樣地，在每個樣地的上面分別需要安排5個采樣點，在采樣點的上面選擇具有20 cm深度的土壤樣品，每一個土壤樣品的重量大約是1 000 g。選擇的土壤樣品需要在室內(nèi)做好去雜物的風干處理，并進行嚴格的篩選和處理，在78℃的溫度下進行烘干。

1．3錳礦區(qū)土壤污染評價方法

錳礦區(qū)的土壤污染評價方法需要應(yīng)用具有潛在性的生態(tài)危害方法對礦區(qū)內(nèi)污染的程度進行評價。按照生態(tài)危害指數(shù)法對重金屬應(yīng)用產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)進行綜合評定，進而有效反映出特定環(huán)境下各個沉積物對土壤環(huán)境的影響，并應(yīng)用定量的方法來檢測出重金屬本身對人類和周圍環(huán)境的污染程度［2-3］。一般情況下，單個重金屬所潛在的生態(tài)危害指數(shù)計算公式如下所示［4］:

多個重金屬的綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)具體可以表現(xiàn)如下:

Ri=ΣEi(Ci代表的重金屬的實際測量濃度、重金屬的參比值、毒性的響應(yīng)系數(shù)信息)。

之后應(yīng)用潛在生態(tài)危害分級標準對這個錳礦區(qū)的金屬生態(tài)風險進行測定評價［5］，具體測定的數(shù)據(jù)統(tǒng)計信息如表1所示。

表1 潛在生態(tài)危害分級標準

2 分析結(jié)果和討論

2．1土壤重金屬的實際污染情況

本研究對5個錳礦區(qū)的土壤重金屬含量進行了調(diào)查分析，具體信息如表2所示。

表2 錳礦區(qū)尾渣堆積區(qū)的土壤重金屬全量分析mg/kg

根據(jù)表2可以看出:這5個礦區(qū)的土壤重金屬含量均較高，普遍超過了這一地區(qū)范圍內(nèi)土壤重金屬背景值。另外，從表2中還可以發(fā)現(xiàn)尾礦堆積的土壤中Mn、Cd的含量是很高的，尤其是該礦區(qū)Mn含量，最高達到了該地區(qū)土壤背景值的幾十倍以上。

2．2土壤重金屬潛在的生態(tài)風險評價分析

本研究以某市的土壤背景值作為數(shù)據(jù)分析比較的基準，通過對數(shù)據(jù)的分析旨在更好的發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)土壤重金屬物潛在的差異。通過計算分析統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，各個地區(qū)的礦渣堆積土壤一般含有5種類型的重金屬元素生態(tài)危害指數(shù)和多種重金屬綜合危害指數(shù)，具體指數(shù)信息如表3所示。

表3 各采樣點重金屬元素潛在生態(tài)危害指數(shù)及污染情況

根據(jù)表3可以發(fā)現(xiàn)5種類型重金屬元素的生態(tài)危害指數(shù)分別是:千指們是Mn輕微的生態(tài)危害，其他4個地區(qū)的Mn是很強的生態(tài)危害。Cd的生態(tài)危害性很強，另外的Cu、Zn和Pb生態(tài)危害性很弱。

3 控制策略

1)加強對錳礦區(qū)土壤重金屬污染的預(yù)防策略

a對錳礦區(qū)土壤重金屬污染的控制策略需要從源頭做起，加強對農(nóng)業(yè)灌溉水使用數(shù)量和質(zhì)量的控制，不能使用污染水進行農(nóng)業(yè)灌溉。b加強對農(nóng)業(yè)耕種殺蟲劑和肥料的合理使用，在應(yīng)用的時候要嚴格杜絕使用鉛汞含量超出規(guī)定的農(nóng)藥，同時也要禁止使用對土壤危害大的農(nóng)藥和殺蟲劑。c對于城市地區(qū)的工業(yè)企業(yè)，需要加強對廢水、廢氣、廢物排放數(shù)量的控制。改善居民出行所應(yīng)用的交通工具燃料。d采用完善的法律法規(guī)來控制重金屬含量的排放。錳礦區(qū)土壤重金屬污染問題的解決需要相關(guān)立法的限制，需要加強完善相應(yīng)的法律法規(guī)，從而更好的對重金屬污染問題進行防范。

2)加強對錳礦區(qū)土壤重金屬污染治理

物理法的污染治理具體可以通過以下幾種方式進行。a熱解吸法。這種方法主要是將一些揮發(fā)性強的重金屬進行吸收，之后對這些重金屬進行合理應(yīng)用。b電化法。這種方法主要是采用電解方案對土壤污染進行處理，在已經(jīng)受到污染的土壤中設(shè)置相應(yīng)的石墨電極，在陰極吸收相應(yīng)的金屬陽離子，之后對吸收的金屬陽離子進行處理和應(yīng)用。

化學法污染治理主要是指在受到污染的土壤里應(yīng)用一些化學試劑，從而對土壤本身的性質(zhì)進行改變，降低土壤中的重金屬含量。

生態(tài)工程重金屬污染治理，這種方法一般是在含有重金屬的土壤中添加一層比較厚的一般土壤，還可以采用灌溉的方式，將受到污染的土壤轉(zhuǎn)移到地層的更深處。

4 結(jié)語

綜上所述，錳礦渣堆積區(qū)土壤的重金屬含量超過了全國土壤背景值的總體水平，且在眾多污染物中，Mn和Cd是主要的污染元素。針對錳礦渣堆積區(qū)土壤的重金屬含量和污染形成，需要采取措施加強對錳礦區(qū)土壤重金屬污染的預(yù)防和治理，從而降低土壤重金屬污染。

［1］朱佳文．湘西花垣鉛鋅礦區(qū)重金屬污染土壤生態(tài)修復(fù)研究［D］．長沙:湖南農(nóng)業(yè)大學，2012．

［2］李榜江．貴州山區(qū)煤礦廢棄地重金屬污染評價及優(yōu)勢植物修復(fù)效應(yīng)研究［D］．重慶:西南大學，2014．

［3］凡生．礦集區(qū)重金屬元素污染累積與風險研究［D］．廣州:華南理工大學，2014．

［4］王森．礦區(qū)下游土壤典型重金屬的積累規(guī)律研究［D］．杭州:浙江大學，2014．

［5］江培龍．淮南煤礦復(fù)墾區(qū)土壤重金屬含量分布及污染評價［D］．蕪湖:安徽師范大學，2014．

Heavy Metal Pollution of Soil in Mn Mining Region and Our Countermeasures

YAN Shumei，XU Wenzhe，GAO Ying
(Tangshan City Environmental Monitoring Center，Tangshan，Hebei 063000，China)

The environmental pollution of soil heavy metal pollution is important at this stage，as has an important influence on people’s lives．A city mining activities will often lead soil heavy metal in exceeding bid，which have taken a toll on the local ecological environment．For this purpose，we will take manganese ore zone of soil heavy metal pollution of environment situation as an example to analyze the data collection and measurement．With the help of soil pollution analysis in soil heavy metal pollution，we will find out the pollution problems in corresponding solution strategy to reduce the heavy metal pollution of the environment．

Manganese ore area;Soil;Heavy metal pollution

X825

B

10．14101/j．cnki．issn．1002－4336．2017．01．038

2016－12－01

晏淑梅(1966－)，女，河北唐山人，高級工程師，研究方向:環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測和污染源監(jiān)測，手機: 13180169092，E-mail:hbtsysm1992@163．com．