鋁土礦區(qū)土壤中Cd、Pb、Ni的遷移與富集研究

顧俐俐 滕崢 袁輝 梁玉祥 楊翠鳳

摘 要：以靖西鋁土礦區(qū)為中心，采集不同水平方向和不同深度的土壤，測(cè)定土壤中Cd、Pb、Ni的含量，探討土壤中Cd、Pb、Ni的富集特征和遷移規(guī)律。結(jié)果表明：Cd、Pb、Ni在水平和垂直方向均有不同程度的遷移和富集，水平方向表現(xiàn)為距離礦區(qū)中心越遠(yuǎn)，重金屬含量逐漸降低;垂直方向均呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，遷移難易程度表現(xiàn)為Ni>Cd>Pb。

關(guān)鍵詞：礦區(qū)土壤;重金屬;遷移;富集

中圖分類號(hào) X53文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2020）05-0095-02

在礦產(chǎn)資源的開(kāi)采、篩選及精煉過(guò)程中，所產(chǎn)生的帶有重金屬的物質(zhì)會(huì)通過(guò)各種途徑進(jìn)入到土壤環(huán)境中，造成不同程度的環(huán)境污染。Niu等[1]研究表明，重金屬在土壤中的遷移模式可分為物理遷移、物理化學(xué)遷移和生物遷移3種。Jones等[2]研究表明，游離重金屬離子可能會(huì)使得本來(lái)難溶的重金屬鹽生成絡(luò)合物和鰲合物，增大其在水中的溶解度，從而加強(qiáng)難溶解重金屬在土壤環(huán)境中的遷移能力，使其污染范圍增大。Wichard等[3]研究表明，植物根部的結(jié)構(gòu)裂縫可以形成主要的循環(huán)通道，而這些通道會(huì)加速重金屬的遷移行為。一直以來(lái)，重金屬的空間分布特征和遷移富集規(guī)律是學(xué)者們關(guān)注的研究問(wèn)題[4-6]，例如，熊霜等[7]以淮北煤田臨渙礦區(qū)為研究對(duì)象，分析了重金屬垂向方向的遷移難易程度，發(fā)現(xiàn)鎳遷移難度大于銅，鋅大于鉻，鎘大于鉛;鄧冰超等[8]研究表明，礦區(qū)水田鉛、銅、鎘和鋅在土層20～180cm，各重金屬含量先升高后降低，向下遷移到60～120cm出現(xiàn)最高濃度。為此，筆者以靖西鋁土礦區(qū)土壤為研究對(duì)象，分析了重金屬Cd、Pb、Ni在土壤中富集特征和遷移規(guī)律，以期為礦區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)健康發(fā)展提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集 以礦區(qū)為中心點(diǎn)C向東南北3個(gè)方向各延伸2km，每隔1km為1個(gè)采樣點(diǎn)（表1），每個(gè)采樣點(diǎn)縱向采集4個(gè)土壤樣品（0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm）。采樣方法參考邢立騰[9]方法。

1.2 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器設(shè)備 藥品主要有65%濃硝酸、38%濃鹽酸、70%高氯酸、2%硝酸溶液，主要儀器設(shè)備有AAS-5000型原子吸收分光光度計(jì)、DS-360石墨消煮儀、YP1002電子分析天平。

1.3 土壤樣品消煮 所有樣品土壤均自然風(fēng)干，10目篩后裝袋置于干燥器中保存?zhèn)溆谩⒖缄悵芍荹10]的方法對(duì)樣品進(jìn)行消煮：稱取0.5g樣品放入消煮管中，去離子水潤(rùn)濕，加入5mL王水、2～4mL高氯酸，置于已預(yù)熱的石墨消煮儀上，再將溫度設(shè)置為260℃、時(shí)間設(shè)置3h進(jìn)行消煮，消煮至冒白煙、土壤變成灰白色后停止加熱。待其冷卻后，將多余的高氯酸趕出，加入2%硝酸5mL，溫度設(shè)置在140℃加熱3min，待其冷卻后進(jìn)行過(guò)濾至澄清，轉(zhuǎn)入容量瓶中加入2%硝酸定容至50mL，裝至消煮瓶中保存待測(cè)。

1.4 數(shù)據(jù)處理 利用Excel表格進(jìn)行圖表繪制，使用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 重金屬在水平方向的含量和遷移規(guī)律 由表2可知，各采樣點(diǎn)土壤中的Cd、Pb、Ni富集量以礦區(qū)中心點(diǎn)最大，CBA（東，上游）、CDE（南，下游）、CEF（北）方向均呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢(shì)，即距離礦區(qū)中心越遠(yuǎn)，重金屬含量越低。這表明，Cd、Pb、Ni往不同的水平方向均存在不同程度的富集和遷移，遷移的難易程度從大到小依次為Ni>Cd>Pb。

2.2 重金屬在垂直方向的含量和遷移規(guī)律 由表3可知，垂直方向土壤中Cd、Pb、Ni含量均表現(xiàn)為先上升后下降趨勢(shì)，最大值均出現(xiàn)在10～20cm土層，其中Ni含量變化幅度最大，各土層之間差異達(dá)到顯著性水平，而Pb含量變化幅度最小，各土層間含量差不顯著，垂直方向遷移難易程度表現(xiàn)為Ni>Cd>Pb。

3 討論與結(jié)論

重金屬污染主要影響地表土壤，而對(duì)下層土壤的影響較小[11]。研究表明，在農(nóng)業(yè)活動(dòng)和浸出的雙重影響下，重金屬可持續(xù)地向下移動(dòng)，從而導(dǎo)致土壤環(huán)境的持續(xù)污染[12]。重金屬的分布除受土壤自身數(shù)理性質(zhì)的影響外，還會(huì)受到了其他外界條件的影響[13-16]。因此，掌握不同重金屬在土壤中的富集和遷移規(guī)律，對(duì)于礦區(qū)的生態(tài)保護(hù)具有重要的意義。本研究中，Cd、Pb、Ni往水平和垂直方向均存在不同程度的富集和遷移，遷移難易程度均表現(xiàn)為Ni>Cd>Pb。重金屬的遷移是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，隨著時(shí)間推移，其遷移速度、遷移范圍也將不斷發(fā)生變化，后續(xù)仍需定期跟蹤調(diào)查。

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（責(zé)編：張宏民）