西南某煤礦周邊土壤重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

張永文 鮑麗然 董金秀 李瑜

摘要：為了解西南某煤礦周邊農(nóng)用地土壤重金屬污染狀況，分析測(cè)試了84件表層土壤樣品8種重金屬元素，進(jìn)行了重金屬污染評(píng)價(jià)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，研究區(qū)土壤重金屬均高于渝西地區(qū)背景值，Cd污染較明顯。從潛在生態(tài)危害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)看，Hg、Cd是主要生態(tài)危害元素。

關(guān)鍵詞：煤礦;土壤;重金屬;生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）04-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.04.009

Abstract：In order to understand the heavy metal pollution of agricultural land around a coal mine in southwest China， eight heavy metal elements of 84 surface soil samples were analyzed，and heavy metal pollution and ecological health risk were evaluated.Results showed that the soil heavy metals in the study area were higher than the background values in Western Chongqing， and the Cd pollution was more obvious.The potential ecological risk index showed that Hg and Cd were the main ecological hazard elements.

Key words：Coal Mine;Soil;Heavy metal;Ecological risk

隨著工業(yè)化的進(jìn)程，良好的土壤環(huán)境不斷遭到破壞，土壤污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。土壤重金屬污染會(huì)危及區(qū)域生態(tài)安全，并通過(guò)食物鏈直接或間接對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。20世紀(jì)80年代，國(guó)外學(xué)者逐步關(guān)注到重金屬污染對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康的影響，瑞典學(xué)者Hakanson提出了與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[1]。我國(guó)土壤重金屬評(píng)價(jià)起步較晚，近十年才逐步將人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理論應(yīng)用于相關(guān)研究。礦業(yè)生產(chǎn)是土壤重金屬污染的重要來(lái)源，煤礦含有多種重金屬元素，在開(kāi)采、選冶過(guò)程中通過(guò)廢水、廢渣、煤矸石以及煤礦粉塵等多種途徑釋放到周圍土壤中。張鋰、王興明等[2，3]對(duì)黃土高原、淮南等某煤礦區(qū)土壤重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估。重慶是西南地區(qū)最老的煤炭工業(yè)基地，松藻煤電有限責(zé)任公司是重慶五大國(guó)有煤礦之一，本文對(duì)該煤礦周邊農(nóng)用地土壤展開(kāi)重金屬污染調(diào)查及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，為土壤重金屬污染防治、環(huán)境保護(hù)和居民生活提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

松藻煤電公司位于重慶市綦江區(qū)境內(nèi)，其下轄打通一礦、渝陽(yáng)煤礦、松藻煤礦、同華煤礦、逢春煤礦、石壕煤礦等，礦區(qū)出露最老地層為志留系韓家店組，最新地層為三迭系上統(tǒng)須家河組，石灰?guī)r大面積出露，主要構(gòu)造有桑木場(chǎng)背斜和酒店埡背斜。氣候?qū)儆趤啛釒駶?rùn)氣候區(qū)，具有副熱帶東亞季風(fēng)特點(diǎn)。區(qū)內(nèi)水系發(fā)達(dá)，溪河縱橫。

1.2 樣品采集與測(cè)試

土壤樣品采用網(wǎng)格布樣法，采樣密度為1/km2，以GPS定位的采樣點(diǎn)為中心，向四周輻射30～50 m確定3～5個(gè)分樣點(diǎn)。采樣時(shí)避開(kāi)溝渠、林帶、田埂、路邊、舊房基等高低不平無(wú)代表性地段，采集0～20cm的表層土壤樣品，通過(guò)四分法留取1.0～1.5 kg 裝入樣品袋。土壤樣品風(fēng)干、敲碎，過(guò)20目尼龍篩后送樣測(cè)試。按4km2大格，將采集樣品等重量組合成一個(gè)分析樣，共計(jì)84個(gè)分析數(shù)據(jù)。樣品測(cè)試由國(guó)土資源部合肥礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心按《生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)樣品分析技術(shù)要求》（DD 2005-03）執(zhí)行。

1.3 評(píng)價(jià)方法

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤重金屬含量分布特征

從表2可以看出，研究區(qū)農(nóng)用地土壤8種重金屬平均值均高于渝西地區(qū)土壤背景值，表明重金屬在土壤中都有一定程度的累積。As、Cd、Hg、Cu平均值分別為14.4 mg/kg、0.582 mg/kg、0.157 mg/kg和59.9 mg/kg，是渝西區(qū)土壤背景值的2倍以上;Cr和Ni平均值分別為109.5 mg/kg和57.8mg/kg，是背景值的1.5～2倍;Pb和Zn平均值分別為33.2 mg/kg和112.5 mg/kg，略高于背景值。從變異系數(shù)來(lái)看，Cu、Cd、Hg、As變異系數(shù)較高，分別為0.587、0.502、0.490和0.404;其他元素變異系數(shù)介于0.199～0.36之間。變異系數(shù)越大，元素在土壤中分布越不均勻，受人類活動(dòng)影響越大，該區(qū)土壤的Cd、Cu元素受礦業(yè)開(kāi)采等影響最大。

2.2 重金屬污染評(píng)價(jià)

2.2.1 單因子指數(shù)評(píng)價(jià)

以土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)研究區(qū)土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行單因子評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表3。單項(xiàng)重金屬污染指數(shù)平均值從高至低順序?yàn)镃d > Cu >Ni> As > Cr >Zn > Pb >Hg，Cd處于輕污染水平，Cu處于警戒線，其他元素均為安全狀態(tài)。從污染指數(shù)分布范圍和各等級(jí)樣本數(shù)看，Cd輕污染樣品占63.1%，中污染占14.3%，重污染占2.38%;Cu輕污染樣品占8.33%，警戒線樣品占21.4%，其余安全。

2.2.2 地累積指數(shù)評(píng)價(jià)

研究區(qū)土壤重金屬污染程度的累積指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表4。重金屬污染指數(shù)平均值從高至低順序?yàn)锳s>Cd>Hg>Cu>Ni>Cr>Zn>Pb，前4種元素污染較明顯。As有21.4%的樣品處于中污染，66.7%處于無(wú)-中污染;Cd中-重污染占3.57%，中污染占14.3，無(wú)-中污染占72.6;Hg中-重污染占1.19%，中污染占20.2%，無(wú)-中污染占46.4%;Cu中污染占33.3%，無(wú)-中污染占25.0%。后4種元素污染不明顯，基本為無(wú)污染或無(wú)-中污染。

2.3 重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

礦區(qū)周邊農(nóng)田土壤潛在生態(tài)危害風(fēng)險(xiǎn)程度評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表5。從單項(xiàng)重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)看，Cr、Cu、Ni、Pb和Zn生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均小于40，為輕微生態(tài)風(fēng)險(xiǎn);As風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)范圍為6.8～48.3，以輕微風(fēng)險(xiǎn)為主;Cd風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)范圍為29.9～235，存在輕微至很強(qiáng)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，以中等風(fēng)險(xiǎn)為主，占70.2%;Hg風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)范圍為36.2～261，存在輕微至極強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，以中、強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)為主，均占44.0%;因此，Hg、Cd為研究區(qū)土壤主要生態(tài)危害元素，As也有較輕的生態(tài)危害風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)論

（1）研究區(qū)農(nóng)用地土壤8種重金屬均高于渝西地區(qū)土壤背景值，重金屬在土壤中都有一定程度的累積。

（2）重金屬污染的單因子指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，土壤Cd處于輕污染水平，Cu處于警戒線，其他元素均為安全狀態(tài);地累積指數(shù)評(píng)價(jià)顯示，As、Cd、Hg和Cu污染較明顯，最高達(dá)到中-重污染。

（3）重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，Hg、Cd為研究區(qū)土壤主要生態(tài)危害元素，As也有較輕的生態(tài)危害風(fēng)險(xiǎn)。

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收稿日期：2020-02-17

基金項(xiàng)目：重慶市重金屬高背景值區(qū)土壤生態(tài)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（渝規(guī)資〔2019〕128號(hào)）。

作者簡(jiǎn)介：張永文（1985-），男，漢族，本科學(xué)歷，工程師，研究方向?yàn)榈厍蚧瘜W(xué)勘查、土壤污染防治。