銅陵新橋礦區周邊表層土壤重金屬含量及污染評價

范新瑞，謝 瑩

（1.銅陵市環境監測中心站；2.銅陵市第五中學，安徽 銅陵 244000）

新橋礦業有限公司位于安徽省銅陵市東郊獅子山區新橋村，是一座以硫為主，伴生銅、鐵、金、銀、鉛、鋅等多種有用金屬元素的大型硫化物礦床。礦山采用坑露聯合開采模式，目前己形成150萬t生產能力（其中露采90萬t/a，坑采60萬t/a），同時建有處理能力120萬t/a的銅選廠和處理能力60萬t/a的選硫裝置，是我國重要的硫鐵礦生產基地之一。

1 材料和方法

1.1 樣品的采集

根據銅陵市新橋礦區的基本情況，在礦區周邊的村莊和廠界周邊農田內，筆者共選取9個采樣點，采集0～20 cm表層土壤。將樣品在自然條件下集中晾干，剔除樣品中的雜物，用研缽研至80目，裝入密封袋保存待測；在采集和處理過程中，樣品未與金屬器皿接觸。

1.2 分析測試方法

用電子分析天平稱取樣品0.5 g，在100 mL三角瓶中用HNO3-HCl-HClO4混酸消化，用5%硝酸浸提于50 mL容量瓶中，稀釋定容后用火焰原子吸收分光光度法測定Cu、Pb、Cr、Cd、Hg和As等6種金屬。樣品分別編號為1-1、1-2、2-1、2-2、2-3、3-1、3-2、3-3和3-4。分析結果如表1所示。

2 染評價方法與計算

2.1 地累積指數法

地累積指數法通常稱為Muller指數，被廣泛用于研究重金屬污染程度的定量指標，計算方法見如式（1）所示[1]。

表1 銅陵市新橋礦區周邊土壤重金屬質量分數

式中，Lgeo為地累積指數；Ci為樣品元素實測含量值，mg/kg；BEi為樣品元素的背景值，mg/kg；1.5為修正指數。

地積累指數法污染級別劃分標準如表2所示。

表2 地質累積污染指數分級標準（無量綱）

重金屬污染評價必須考慮土壤背景值，還應考慮人對研究區域的外在污染，地累積指數法引入了修正指數使得評價結果更加準確[2]。應用地積累指數法對新橋礦區周邊土壤中的Cu、Pb、Cr、Cd、Hg和As等6種重金屬元素含量進行計算分析，得出的分級結果如表3所示。

2.2 潛在生態危害評價方法

潛在生態危害指數法是從沉積學角度對土壤或沉積物中重金屬污染進行評價的方法。該方法不僅可以反映各種污染物的單個影響，也可以反映多種污染物的綜合影響，并且定量劃分出潛在的危害程度，是目前應用很廣的一種方法，計算方法見如式（2）所示[3]。

式中，Eri為潛在生態危害單項系數；Tri為測定金屬的毒性響應系數，毒性系數為：Cr=2，Cu=Pb=5，As=10，Cd=30，Hg=40[4]；Csi為單項污染系數；Cri為土壤重金屬濃度實測值；Cni為研究區域土壤背景值；RI為多種重金屬元素的潛在生態風險指數，詳情如表4所示[5]。

表3 新橋礦區周邊土壤重金屬元素的地積累指數與分級

表4 重金屬潛在生態危害指標與分級關系

以銅陵土壤背景值為依據，應用式（2）對新橋礦區周邊土壤重金屬含量進行計算，可得Cu、Pb、Cr、Cd、Hg和As等6種重金屬元素的潛在生態危害指數Eri及綜合潛在生態危害指數RI，詳情如表5所示。

3 分析與討論

由變異系數的分析數據可以看出，除Cr和Hg變異系數稍小外，Cu、Pb、Cd和As的變異系數都很大，說明新橋礦區周邊土壤人為污染造成的影響很大。

由地積累指數法的評價結果可以看出，研究區域土壤重金屬污染的程度從高到低依次為Cd＞Cu＞As＞Pb＞Hg＞Cr。其中Cd的污染指數最高，屬于中等—極強污染；其次是Cu、As和Pb，屬于中等—強污染；而Hg和Cr的污染程度最小，基本沒有產生污染。由此可知，Cd、Cu、As和Pb是研究區域土壤中主要的污染因子，尤其是Cd不但污染程度較重，而且毒性影響較大。

由潛在生態污染指數法的評價結果可以看出，研究區域土壤中各重金屬的潛在生態危害程度從高到低依次為Cd＞Cu=As＞Pb=Hg＞Cr；從單個重金屬元素的潛在生態危害指數來看，主要是Cd，其次是Cu和As，而Pb和Hg的污染程度很小，Cr無污染；多種重金屬的生態系統的潛在生態風險指數（RI）表明：大多采樣點（6個）生態危害很重，其余3個采樣點潛在生態風險指數150≤RI＜300，屬于中等生態危害范疇。各元素在兩種評價方法中的污染等級如表6所示。

表5 研究區域土壤重金屬的潛在生態危害指數

表6 各元素在兩種評價方法中的污染等級

由兩種土壤污染程度方法的對比可以看出，研究區域土壤中重金屬污染程度評價結果基本一致。地積累指數法明確體現重金屬的富集程度及其污染級別，但其側重點較為單一；潛在生態危害指數法能夠反映出多種重金屬的綜合污染程度，但其元素毒性系數帶有一定的主觀性。本研究區內，人為活動對土壤中重金屬的干擾是主要因素，所以潛在生態危害指數更適合用于此區域污染程度的判定。

4 結論

在選取的6種重金屬中，Cd的污染相當嚴重，6個土壤樣品中其含量在0.294～11.600 mg/kg，研究區域土壤普遍Cd含量超標；按本文選取的2種評價方法，研究區域土壤污染程度達到重度生態危害水平，主要為Cd、Cu和As，其主要原因與硫鐵礦、銅礦的開發密不可分；變異系數順序為As＞Cd＞Cu＞Pb＞1＞Hg＞Cr；說明As、Cd、Cu和Pb受人為活動干預更加強烈。