湘潭錳礦礦區生態攔截效應分析

張云

（廣州市海森環保科技股份有限公司 廣東廣州 510620）

1 礦區重金屬污染的現狀

重金屬礦山的開采及其產品的利用是重金屬污染的重災區，也是全球重金屬污染的源頭所在。全國每年受重金屬污染的糧食多達1200萬t，因重金屬污染而導致糧食減產高達1000多萬t，合計經濟損失至少200億元[1]。直接影響著礦區當地與臨近區域的飲食、飲水安全和人體健康。利用生態系統的自我修復能力，從生態學原理的高度解決污染環境特別是污染土壤的修復問題，對于實現人與自然的和諧發展具有重要意義[2～3]。

2 研究方法

本文主要通過對湘潭錳礦礦區2年生林地試驗修復區、10年生林地試驗修復區、生態攔截帶修復區的土壤的重金屬含量的測定，對湘潭錳礦礦區生態攔截帶攔截效應進行分析。

采用梅花布點法采集試驗修復地與對照地的土壤樣品。在室溫下風干，磨碎過100目分樣篩，消解完畢后待測定。用火焰原子吸收法測定濾液中 Mn、Pb、Cd、Zn、Cu 的含量，根據土壤稱取重量（1.000g），計算出土壤重金屬含量。

3 結果與分析

3.1 礦區土壤重金屬污染分析

通過對所采集土壤樣品中重金屬含量的測定，該礦區的Mn、Pb、Zn、Cu、Cd等重金屬元素都處于超標狀態，都超過了國家背景值和湖南省背景值。其中Mn含量最高，是本礦區的主要污染元素，各金屬元素在土壤中含量分布呈現Mn>Zn>Pb>Cu>Cd的規律，如表1所示。

表1 污染物背景值與土樣重金屬元素的含量比較（mg/kg）

3.2 林地試驗修復區的生態攔截效應

3.2.1 試驗林地中各類重金屬的分布

對比分析發現，10年生林地土壤中各重金屬分布規律為對照土>表層土>根際土；2年生林地的為表層土>根際土>對照土。說明2年生林地比10年生林地晚種植的8年期間，2年生林地水土流失嚴重，土壤中的重金屬被雨水淋溶并沖走，導致污染面積擴大。種上植被后，林地發揮了其攔截和修復功能，減緩了林地修復區的淋溶和水土流失，攔截了將流失的重金屬元素。

3.2.2 不同栽種年份的植株對土壤中重金屬分布的影響

如表1所示，根際土壤中，2年生林地土壤Mn、Cu的含量分別是10年生林地土壤的3.7倍和2.0倍。表層土中，2年生林地土壤Mn、Cu的含量分別是10年生林地土壤的3.4倍和4.5倍。10年欒樹修復實驗區的重金屬含量特別是Mn和Cu兩種元素較2年修復試驗區的含量低得多，表明植被（欒樹、泡桐等）對錳污染的土壤有較好的修復效果，對重金屬的流失和轉移有固定攔截作用。

3.2.3 欒樹和泡桐對土壤中重金屬的吸收效果

在泡桐根際土壤中，Mn、Pb、Cu、Zn的含量均低于欒樹根際土壤中的含量。經檢測相同年份栽種的泡桐和欒樹植株中重金屬的含量發現，泡桐植株中的重金屬含量大于欒樹植株中的含量，說明泡桐對重金屬污染土壤中的重金屬吸收效果明顯優于欒樹。

3.3 攔截帶的生態攔截效應

在湘潭錳礦礦區建立的生態攔截系統模擬區采集了攔截帶表層土樣和攔截帶植物根際土樣，攔截帶土壤中（表層土、植物根際土）的重金屬總含量低于與2年林地和10年林地試驗修復區的重金屬含量，表明在雨水的沖刷下，本片修復區的土壤侵蝕和水土流失嚴重，污染物已隨雨水擴散和轉移，如果不加以攔截，污染物將肆無忌憚地向周邊擴散，污染周邊環境及地下水。生態攔截系統的建立，即可以解決因水土流失使污染物擴散轉移的問題，又比單一的植物修復更有效率。

4 結論

（1）10年生林地對Mn和Cu元素的吸收效果明顯的優于2年生林地。植被對重金屬的流失和轉移的攔截作用不可忽視。欒樹等植物對錳污染的土壤也有較好的修復效果。

（2）泡桐對重金屬污染土壤中的重金屬吸收能力明顯優于欒樹。對于以Mn為主要污染元素的礦區土壤，在欒樹和泡桐中，泡桐是優先選擇植物。

（3）林地對土壤中重金屬的淋溶和轉移具有攔截和吸收作用，能減緩水土流失。生態攔截系統的建立，既可以解決土壤水土流失使污染物擴散轉移的問題，又比單一的植物修復有更高效率。

[1]駱永明，滕 應．中國土壤污染退化狀況及防治對策[J]．土壤，2006，38（5）：505～508．

[2]周啟星，魏樹和，刁春燕．污染土壤生態修復基本原理及研究進展[J]．農業環境科學學報，2007，26（2）：419～424．

[3]馬 建，魯彩艷，史奕，牛明芬，陳欣．遼河流域上游農田水土流失非點源污染生態攔截控制技術與效果[J]．農業系統科學與綜合研究，2009，25（3）：299～301.