紫金礦業(yè)尾礦庫(kù)潰壩事故后黃華河流域土壤環(huán)境重金屬污染影響后評(píng)估

摘 要：為了跟蹤評(píng)估“9.21”信宜紫金礦業(yè)尾礦庫(kù)潰壩事故泄漏的尾礦渣對(duì)黃華河流域沿岸地區(qū)土壤環(huán)境造成的重金屬污染情況，分別于2011年3月、7月、9月和12月在受事故影響范圍內(nèi)采集土壤樣品進(jìn)行分析測(cè)試，并采用污染負(fù)荷指數(shù)法（PLI）對(duì)樣品的重金屬污染情況進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果表明：采樣點(diǎn)S2到S5之間的土壤環(huán)境受重金屬污染較顯著，S5下游地區(qū)的污染程度明顯下降；重金屬污染水平大致隨時(shí)間而呈下降趨勢(shì)，但雨季部分采樣點(diǎn)的PLI值有所起伏，雨季后各采樣點(diǎn)的PLI值均顯著下降；除S1外其他采樣點(diǎn)每期樣品的鉍PLI值大部分遠(yuǎn)高于其他重金屬。

關(guān)鍵詞：尾礦渣；重金屬；污染負(fù)荷指數(shù)法（PLI）；黃華河流域

2010年9月20日，受“凡比亞”臺(tái)風(fēng)影響，廣東茂名遭遇罕見強(qiáng)降雨，位于茂名信宜東部的紫金礦業(yè)銀巖錫礦尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)水位急劇上漲，9月21日尾礦庫(kù)初期壩漫壩后壩體右側(cè)決口，發(fā)生潰壩，導(dǎo)致大量尾礦渣隨暴雨形成的泥石流流向尾礦壩下游的黃華河流域，影響范圍包括黃華河水系中的達(dá)垌河、雙合河和錢排河及其流域沿岸地區(qū)。由于尾礦渣含多種重金屬，這些重金屬隨尾礦渣進(jìn)入影響范圍內(nèi)的土壤環(huán)境發(fā)生積累、遷移，不僅對(duì)區(qū)域生態(tài)安全構(gòu)成潛在危害[1-2]，可能影響動(dòng)植物的生長(zhǎng)發(fā)育[3]，甚至通過食物鏈進(jìn)入人體[4-5]，危害人體健康[6]，導(dǎo)致一些慢性病、畸形、癌癥等的發(fā)生[7]。為此，有必要對(duì)受影響河流沿岸地區(qū)的土壤重金屬污染情況進(jìn)行跟蹤后評(píng)估，以了解尾礦渣攜帶的重金屬污染物在土壤環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化情況，便于制定有針對(duì)性的土壤修復(fù)措施。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

本研究根據(jù)尾礦庫(kù)潰壩事故發(fā)生后尾礦渣隨泥石流移動(dòng)的范圍，布設(shè)以下土壤樣品采樣點(diǎn)（如表1），其中，S1是背景參照點(diǎn)。為跟蹤評(píng)估尾礦渣泄漏影響范圍內(nèi)的重金屬污染情況變化，分別于2011年3月、7月、9月和12月各采集一次樣品進(jìn)行分析。

1.2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與分析方法

此次土壤樣品的主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為pH以及尾礦中所含的主要重金屬元素銅、鉛、鋅、鐵、錳、砷、錫、鉍與鉬。土壤樣品采集、保存方法參照《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T166-2004）；樣品pH采用玻璃電極法測(cè)定，砷含量采用硼氫化鉀-硝酸銀分光光度法測(cè)定，銅、鉛、鋅含量采用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定，錳、鐵含量采用原子吸收法測(cè)定，錫、鉬含量采用催化極譜法測(cè)定，鉍含量采用原子熒光法測(cè)定。

1.3 評(píng)估方法

目前土壤重金屬污染分析評(píng)估常見的方法包括單因子指數(shù)評(píng)價(jià)法、污染負(fù)荷指數(shù)法、地積累指數(shù)法（Mull指數(shù)）[8]、沉積物富集系數(shù)法[9]、潛在生態(tài)危害指數(shù)法[10-11]等。本研究采用污染負(fù)荷指數(shù)法對(duì)土壤樣品的重金屬污染情況進(jìn)行分析、評(píng)估。

污染負(fù)荷指數(shù)法是英國(guó)的Tomlinson等人在從事重金屬污染水平的分級(jí)研究中提出來的一種評(píng)價(jià)方法。該指數(shù)由評(píng)價(jià)區(qū)域所包含的多種重金屬成份共同構(gòu)成，能直觀反映各個(gè)重金屬對(duì)污染的貢獻(xiàn)程度，以及重金屬在時(shí)間、空間上的變化趨勢(shì)，應(yīng)用比較方便。計(jì)算公式如下[12-13]：

（1）

（2）

（3）

式中：CFij-元素i在j點(diǎn)的最高污染系數(shù)；Cij-元素i在j點(diǎn)的實(shí)測(cè)含量；C0j-元素i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；PLIj-j點(diǎn)的污染負(fù)荷指數(shù)；PLIzone-流域的污染負(fù)荷指數(shù)；n-評(píng)價(jià)元素的個(gè)數(shù)；m-采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)。

本研究取S31、S32和S51、S52、S53的平均值分別作為S3、S5采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)；以《中國(guó)土壤元素背景值》中的廣東省土壤元素背景值作為標(biāo)準(zhǔn)值（見表2）進(jìn)行分析評(píng)價(jià)；計(jì)算所得的PLI值依據(jù)表3的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)判定樣品的污染程度。

2 結(jié)果與分析

從空間上看，因S2采集的土樣為尾礦渣，故每期結(jié)果中S2的PLI值均為采樣點(diǎn)中最高的；3月、7月、9月分析結(jié)果中S5的PLI值僅低于S2，可見潰壩事故造成的尾礦渣重金屬污染在此處累積并達(dá)到最大值；7月、9月、12月分析結(jié)果中S3和S4的PLI值均高于S6和S7，3月S4的PLI值也高于S6和S7，可見事故點(diǎn)下游達(dá)桐河沿岸地區(qū)受尾礦渣污染影響較雙合河沿岸地區(qū)顯著，也可推斷尾礦渣污染在S5累積后對(duì)其下游的雙合河沿岸地區(qū)污染影響明顯減弱；背景參照點(diǎn)S1每期的PLI值均為最低值，且都屬于無污染水平。從時(shí)間上看，各采樣點(diǎn)的PLI值均在12月達(dá)到最低值且顯示為無污染水平，尾礦渣對(duì)事故影響范圍內(nèi)的土壤重金屬污染影響程度大致隨時(shí)間呈下降趨勢(shì)；但7月和9月部分采樣點(diǎn)的PLI值有所起伏，估計(jì)可能受雨季降水影響，土壤中重金屬釋放、遷移情況變得復(fù)雜，亦不排除受人為耕作活動(dòng)影響而造成重金屬發(fā)生垂直遷移；雨季過后，各采樣點(diǎn)的PLI值均顯著下降。比較各重金屬元素的PLI值，除S1外的各采樣點(diǎn)每期的鉍PLI值大部分遠(yuǎn)高于其他重金屬，且多個(gè)采樣點(diǎn)的鉍PLI值略有起伏；錫PLI值在初期也相對(duì)較高，之后持續(xù)減弱；鉬PLI值在雨季處于較高水平，隨后顯著下降；S4的錳、砷PLI值一直處于較高水平，遠(yuǎn)高于其他點(diǎn)位，估計(jì)該點(diǎn)位所在地區(qū)土壤本身的錳和砷含量偏高；此外，銅在部分點(diǎn)位的PLI值也長(zhǎng)期處于較高水平。

3 結(jié)束語

紫金礦業(yè)銀巖錫礦尾礦壩潰壩事故導(dǎo)致的尾礦渣泄漏，對(duì)其下游黃華河流域的土壤環(huán)境造成一定的重金屬污染，采樣點(diǎn)S2到S5之間所受污染較顯著，S5下游地區(qū)的污染程度明顯下降；污染基本隨時(shí)間呈下降趨勢(shì)，但雨季部分采樣點(diǎn)的PLI值有所起伏，估計(jì)降水對(duì)個(gè)別重金屬在土壤環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化造成了影響，也不排除受人為耕作活動(dòng)影響而造成重金屬發(fā)生垂直遷移，雨季后各采樣點(diǎn)的PLI值均顯著下降；除S1外各樣點(diǎn)每期的鉍PLI值大部分遠(yuǎn)高于其他重金屬，應(yīng)盡快采取修復(fù)措施去除土壤中的鉍，避免其對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)造成不良影響，甚至危害人體健康；事故后在事故點(diǎn)殘留的尾礦渣一直未被清除，不排除來年雨季降水沖刷殘余的尾礦渣再次對(duì)下游地區(qū)的土壤環(huán)境造成重金屬污染的可能性，為此，應(yīng)盡快對(duì)事故點(diǎn)殘余的尾礦渣進(jìn)行妥善處置。

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