湘潭錳礦尾礦庫土壤重金屬污染評價★

盧鏡丞 任伯幟 馬宏璞

(湖南科技大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南湘潭 411201)

0 引言

錳及其化合物是航空航天、冶金、化工、建材行業(yè)等部門基本的關(guān)鍵材料，其中約90% ～95%用于鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域，約5% ～10%用于化學(xué)工業(yè)、輕工業(yè)、建材工業(yè)、國防工業(yè)、電子工業(yè)，以及環(huán)境保護(hù)和農(nóng)牧業(yè)等，在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用［1］。

錳礦的大規(guī)模開采與選冶，使得尾礦堆的規(guī)模越來越大，不僅占用了大量的土地，而且很容易發(fā)生風(fēng)化，長期在降雨或者融雪和自身所載水分的作用下，會發(fā)生一系列的物理、化學(xué)變化［2］。尾礦庫中錳及伴生的重金屬隨著雨水徑流進(jìn)入礦區(qū)周圍的河流，導(dǎo)致地表水體以及農(nóng)田受到污染，并且通過直接滲透的方法進(jìn)入到地下的含水層，造成尾礦庫周圍區(qū)域的土壤和地下水的嚴(yán)重污染。

1 湘潭錳礦概況

湘潭錳礦位于湖南湘潭市雨湖區(qū)鶴嶺，南距湘潭市14 km。該礦為震旦系下統(tǒng)蓮沱組黑色頁巖段中的層狀沉積型碳酸錳礦，含礦一層，平均厚 1.75 m，走向長度 7 000多米，平均含錳21.31%，含磷0.144%，探明的總儲量為1 472萬t，為全國的重要錳礦基地之一。

2 土壤樣品的采集和測定

以湘潭錳礦礦山周圍地區(qū)為主要研究對象，尾礦樣品采自錳礦尾礦庫。采樣時采用“蛇形采樣法”，確定20個采樣點(diǎn)位，將每個采樣點(diǎn)樣品混合后按“四分法棄取”縮分，然后將各點(diǎn)樣品混合，再按“四分法棄取”。

將采集回來的樣品委托給湖南省資源規(guī)劃勘測院測試中心進(jìn)行檢測，測定土壤重金屬元素Pb，Zn，Cu，As，Cd的含量。

3 結(jié)果分析

1)尾礦庫土壤重金屬元素的污染現(xiàn)狀。

土壤樣品中的重金屬元素含量的分析結(jié)果如表1所示。

表1 錳礦土壤重金屬元素含量分析結(jié)果 mg/kg

根據(jù)上面的分析結(jié)果可以得知錳礦尾礦中含有Pb，Zn，Cu，Ni，Cd，Mn 等微量元素，而其中的 Pb，Zn，Mn 的含量則相當(dāng)高，最高分別達(dá)到 3 493 mg/kg，3 795 mg/kg，137 400 mg/kg，而 Pb，Zn，Mn 的全國土壤背景值分別為 26.0 mg/kg，74.2 mg/kg，583 mg/kg，因此湘潭錳礦及其周圍區(qū)域和尾礦庫周邊的土壤重金屬元素的含量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家規(guī)定的土壤背景值，可見受到的污染已經(jīng)非常嚴(yán)重。

2)尾礦庫土壤環(huán)境質(zhì)量評價。

單因子污染指數(shù)評價法。

對土壤重金屬元素的污染評價有很多種方法，國內(nèi)一般采用的比較多的是單因子污染指數(shù)法［3］，如式(1)所示。

其中，Pi為土壤中重金屬元素i的污染指數(shù);Ci為重金屬元素i的實(shí)測濃度，mg/kg;Si為土壤中重金屬元素i的背景值或?qū)φ罩担琺g/kg。

單因子指數(shù)法分級標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 單因子指數(shù)法分級標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)單因子污染指數(shù)公式，可以計(jì)算得出湘潭錳礦尾礦庫土壤重金屬元素的污染指數(shù)值，結(jié)果見表3。

表3 土壤重金屬元素的污染指數(shù)值

從表3可以看出，土壤中重金屬元素的污染指數(shù)都相當(dāng)?shù)母?，說明該礦區(qū)尾礦庫土壤重金屬污染十分嚴(yán)重。

4 結(jié)語

1)湘潭錳礦尾礦庫土壤中 Pb，Zn，Cu，Ni，Cd，Mn 的最大含量分別為(mg/kg):3 493，3 795，454，363，33.23，137 400，均超過國家規(guī)定的土壤背景值。

2)6種重金屬元素的單因子污染指數(shù)都大于3，說明污染嚴(yán)重，其中 Pb，Cd，Mn的污染最為嚴(yán)重。

3)尾礦庫土壤重金屬污染十分嚴(yán)重，說明了錳礦尾礦庫所在地已經(jīng)成為了一個危險(xiǎn)的點(diǎn)源污染源，因此不應(yīng)該忽視尾礦對周圍土—水界面的污染。需要采取有效措施，從而降低重金屬的污染程度。

［1］王星敏，李 虹，夏 蓉，等.錳尾礦資源循環(huán)利用分析與環(huán)境評價［J］.資源開發(fā)與市場，2012，28(7)：616-618.

［2］李成城，高旭波，王焰新，等.陽泉市煤矸石中氟的賦存形態(tài)分析［J］.安全與環(huán)境工程，2013，20(4)：36-40，44.

［3］謝榮秀，田大倫，方 晰.湘潭錳礦廢棄地土壤重金屬污染及其評價［J］.中南林學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，25(2)：38-41.