華東某鈾礦區稻米中Cr元素含量及其空間分布特征研究

魏長帥　劉平輝　張淑梅

摘要利用等離子體質譜儀測定了某鈾礦區周邊稻米中重金屬元素Cr的含量，重點對鈾礦區稻米中的Cr元素含量及其空間分布特征進行了研究。結果表明，鈾礦區內67.80%的稻米樣品Cr含量超過國家標準（GB 2762-2005）；已經對環境造成了危害。鈾礦區內稻米中Cr含量變化范圍是0.37～13.20 mg/kg，平均含量為2.08 mg/kg。道路沿線區域、尾礦堆積區、水冶廠和礦床開采區下游及周邊區域內稻米中Cr元素含量明顯高于上游地區或遠離上述區域的其他地區。礦床開采產生的廢水與廢渣、水冶廠的廢液滲漏、尾礦露天堆積以及礦石運輸過程中的礦渣灑落等原因可能是導致Cr元素隨地表徑流發生遷移進入稻田，從而使礦區稻米中Cr的含量較高的重要因素。

關鍵詞稻米；Cr含量；空間分布；鈾礦區

中圖分類號S511文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）12-03709-02

基金項目國家自然科學基金項目（41261081）；江西省自然科學基金項目（2011ZBAB203009）；東華理工大學研究生創新基金項目（DYCA13029）。

作者簡介魏長帥（1988- ），男，山東濰坊人，碩士研究生，研究方向：環境地球化學。*通訊作者，教授，碩士生導師，從事環境地球化學、土壤地理學及區域可持續發展研究。

近些年來，我國鈾礦冶工業迅速發展，已探明鈾礦床大多數分布在湘、贛、粵等地區[1]。鈾礦床的發現和開采對我國的國防與核電事業的發展具有重大意義，但其開采過程中會對周圍環境產生一定放射性污染與重金屬污染。Cr是人體必需的一種微量元素，但若過量攝入，則Cr會聚集在肝、腎和內分泌腺中，危害人體健康。目前我國對鈾礦開采冶煉活動所帶來的環境影響的研究主要集中于鈾礦區放射性環境水平和輻射劑量的調查與評價[2-5]；此外，有少數人做了鈾礦區重金屬對土壤與地表水體的污染研究[6-7]；對一般金屬礦區重金屬對地表水和土壤污染的研究也比較多[8-12]，但是關于鈾礦區重金屬對稻米污染的研究文獻相對較為少見。

筆者研究的鈾礦區位于我國華東低山丘陵地區，濕熱多雨，人口密集，水稻種植面積大。礦區地形破碎，地表徑流發育，鈾礦山開采和水冶廠所產生的廢水、廢渣一般都是直接排放或露天堆放，這些廢液和廢渣中所含的重金屬等污染物很容易隨地表徑流遷移進入周邊稻田，然后在稻米中積累，并最終通過食物鏈進入人體。因此，在該鈾礦區周邊開展稻米中重金屬Cr污染調查研究很有必要。

1材料與方法

1.1材料根據地形地質、礦床開采區域、水冶廠和尾礦堆等位置以及稻田分布情況，用五點混合取樣法取樣，每個樣品以一個取樣點為中心，在5 m半徑內均勻布點取5個點的稻谷計約500 g混合而成1個稻谷樣品，同時用GPS記錄中心點位置，用樣品袋裝好并用記號筆寫好標簽，同時記錄各樣點取樣詳細信息。該試驗共取礦區稻谷樣品59個。主要儀器：ELEMENT XR 等離子體質譜分析儀。

1.2方法

1.2.1樣品前處理。將野外取得的稻谷樣品曬干密封備用，送樣時用四分法對曬干備用的稻谷去殼，再將去殼后的稻米裝入樣品袋，貼上標簽送實驗室碾成粉末待檢。

1.2.2測試方法。稻谷樣品中Cr含量測定由北京核地質研究院分析測試中心依據國家標準GB/T 14506.30-2010 《硅酸鹽巖石化學分析方法 第30部分：44個元素量測定》測試完成。

2結果與分析

2.1鈾礦區稻米中Cr元素含量的分析鈾礦區稻米中Cr元素含量測定結果見表1。從表1可以看出，鈾礦區59個稻谷樣品中，Cr含量最低值為0.37 mg/kg，最高值為13.20 mg/kg。經計算，59個稻谷樣品中Cr平均含量為2.08 mg/kg。全部59個樣品中，平均值超出國家食品污染物限量標準1.00 mg/kg（GB 2762-2005），是國家食品污染物限量標準的2.08倍；Cr含量高于國家食品污染物限量的樣品有40個，占樣品總數的67.80%；超過國家食品污染物限量標準2倍以上的樣品有18個，占樣品總數的30.51%；Cr含量低于國家食品污染物限量標準的樣品數為19個，占樣品總數的比例為32.20%。上述分析表明，鈾礦區大部分稻米中Cr的含量超過國家食品污染物限量標準，接近1/3地區Cr含量嚴重超標。

2.2鈾礦區稻米中Cr含量的空間分布特征借助MapGIS 軟件，將鈾礦區所有稻米樣點的坐標標識于鈾礦區地形地質圖和土地利用現狀圖疊加后的圖上，通過分析取樣點位置與尾礦堆、尾礦庫、水冶廠、廢水排放、水系分布以及正在進行鈾礦采掘活動區域之間的空間關系，進一步對稻米中Cr元素的空間位置進行分析，可以發現稻米中Cr含量具有較強的空間分布規律。

首先可看出，道路沿線附近區域受Cr污染嚴重，而遠離道路的區域幾乎不受污染。道路沿線區域的169、230、235號樣點稻米中Cr含量分別為2.55、2.35、13.20 mg/kg，遠高于遠離道路的234（0.50 mg/kg）、237（1.84 mg/kg）、233（0.37 mg/kg）3個樣點稻米中Cr含量。169、235、238號3個樣品的取樣點位于從鈾礦山運送礦石至水冶廠的交通干線附近，其稻米中Cr含量分別為2.55、13.20、3.57 mg/kg，平均值為644 mg/kg，為國家糧食中污染物限量標準的6.44倍。而233、234、232號3個樣點取自同一地區但遠離道路的稻田，其稻米中Cr含量分別為0.37、0.50和0.43 mg/kg，平均值為0.44 mg/kg，遠低于國家糧食中污染物限量標準。道路沿線區域稻米中Cr含量遠大于遠離道路區域，可能與運輸礦石的車輛有關。礦石運輸車輛為敞篷無后檔板的自卸車，一些礦石在運輸途中很容易灑落在公路上，并被雨水沖刷進入稻田，在稻田中富集，造成沿道路區域稻田稻米中Cr含量明顯高于遠離道路區域稻米中Cr含量。

其次可看出，直接受尾礦堆地表徑流影響的下游區域，其稻田中的稻谷受Cr污染較為嚴重。197、198、199號3個樣點取自一露天堆放尾礦堆的下游山谷地區，其稻米Cr含量分別為3.44、2.60、2.23 mg/kg，均超過了國家糧食中污染物限量標準（GB 2762-2005），屬于Cr污染稻米，分別是國家標準值的3.44、2.60、2.23倍。這可能是因為礦區地處南方丘陵地區，地形崎嶇，氣候上屬于亞熱帶季風氣候區，雨量充沛，地表徑流量大，致使露天堆放尾礦堆中的Cr元素容易隨地表徑流發生遷移，直接或通過灌溉進入稻田，從而導致稻米中Cr含量明顯增高。

此外還可看出，鈾礦開采活動是下游地區稻田中的稻谷Cr污染的主要因素。在一個正在進行鈾礦開采的區域中有一條溪流自上而下穿過，在該溪流的下游水田采集稻谷樣10個（位于海拔遠低于該鈾礦采掘區及其尾礦堆的山前沖積區，枯水季節引溪水灌溉），其稻米中Cr元素含量變化范圍是1.33～11.00 mg/kg，平均值為2.77 mg/kg。所有樣點稻米中Cr元素含量均超過了國家糧食中污染物限量標準（GB 2762-2005），平均含量是國家標準的2.77倍，屬于Cr污染樣品。這說明溪流流經鈾礦開采區域時，采掘活動所產生的廢水、廢渣、尾礦堆中的Cr元素可能隨地表徑流進入溪流之中向下游遷移，并因灌溉進入稻田，從而使稻米中Cr含量明顯增高。

3結論與討論

該研究選取鈾礦區59個樣點的稻谷樣品進行Cr含量測定分析，結果表明，鈾礦區內67.80%的稻米樣品Cr含量超過國家標準（GB 2762-2005），已經造成了稻米的Cr污染。鑒于Cr對人體的嚴重危害，應引起足夠的重視。其中道路沿線區域、礦床開采區、水冶廠、尾礦堆積區等周邊及下游區域的稻米中Cr元素含量明顯高于遠離上述區域的其他地區，這說明礦床開采所產生的廢渣、廢液、尾礦露天堆積以及交通運輸礦渣灑落等可能是造成礦區所生產稻米受Cr元素污染的主要原因。

參考文獻

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