鋁土礦區(qū)土壤中Cu、Zn、Mn的富集和遷移特征

梁玉祥 袁輝 謝瑞 楊翠鳳 滕崢

摘 要：本研究以靖西鋁土礦區(qū)土壤為研究對(duì)象，分析土壤中Cu、Zn、Mn金屬元素的富集和遷移規(guī)律，旨在為礦區(qū)的生態(tài)建設(shè)和保護(hù)提供理論參考依據(jù)。研究結(jié)果表明，土壤中Cu、Zn、Mn金屬在水平方向和垂直方向均呈現(xiàn)不同程度的遷移和富集，總體表現(xiàn)為礦區(qū)下游土壤金屬含量大于上游方向，10～20 cm土層重金屬含量最大，隨著土層增加，重金屬呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：礦區(qū)土壤;重金屬;遷移

中圖分類號(hào)：X703文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）05-0134-03

Abstract： Taking Jingxi bauxite mining area as the research object， this study analyzed the enrichment and migration rules of Cu， Zn， and Mn metal elements in the soil， and aimed to provide a theoretical reference for ecological construction and protection of the mining area.The results show that Cu， Zn， and Mn metals in the soil exhibit different degrees of migration and enrichment in the horizontal and vertical directions，the overall performance is that the soil metal content in the downstream of the mining area is greater than the upstream direction， and the heavy metal content in the soil layer of 10～20 cm is the largest.

Keywords： mining soil;heavy metals;migration

在礦產(chǎn)資源的開(kāi)采和加工過(guò)程中，含有重金屬元素的物質(zhì)會(huì)伴隨周邊的植物、雨水淋洗、徑流、沉降、遷移等途徑進(jìn)入土壤環(huán)境中[1-2]，并在土壤環(huán)境中遷移，產(chǎn)生的污染具有不可逆性、潛在性和隱蔽性[3-4]。Jung等[5]以韓國(guó)金銀礦區(qū)為研究對(duì)象，Lottermoser等[6]以澳大利亞新南威爾士州銅礦區(qū)為研究對(duì)象，調(diào)查研究表明，淋濾遷移是造成礦區(qū)土壤重金屬污染的主要來(lái)源。Frink[7]等研究認(rèn)為，土壤剖面中的結(jié)構(gòu)孔隙和植被根系孔隙為重金屬遷移形成優(yōu)勢(shì)通道，優(yōu)勢(shì)通道更有利于重金屬元素向下遷移。此外，土壤膠體可為重金屬提供遷移的潛在動(dòng)力，土壤膠體還會(huì)影響微生物群落的分布，從而間接影響重金屬的遷移轉(zhuǎn)化。Scokart等[8]研究指出，重金屬元素在不同土質(zhì)類型中的遷移行為也不同。Wong等[9]研究表明，重金屬以可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)的形式存在更具有遷移性。張驍勇[10]研究分析了Cu、Pb、Cd等元素在尤溪鉛鋅礦區(qū)土壤垂直方向的遷移累積特征，發(fā)現(xiàn)不同重金屬元素遷移難易程度有所不同。陳三雄等[11]研究表明，礦區(qū)徑流、水土流失對(duì)重金屬元素的遷移量有明顯影響。因此，準(zhǔn)確掌握重金屬元素在土壤中的遷移和富集規(guī)律，對(duì)礦區(qū)的健康發(fā)展具有重要意義[12]。本文對(duì)靖西市鋁土礦區(qū)土壤重金屬的富集和遷移規(guī)律進(jìn)行探究，以期為礦區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)健康可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 土壤樣品采集

研究區(qū)域是典型的喀斯特山貌地區(qū)，左右兩面環(huán)山礦區(qū)中心（C點(diǎn)）處于山峰底處地勢(shì)較為平緩的地段（北），靠近公路，西北（A點(diǎn)、B點(diǎn)）方向位于礦區(qū)上游，周邊多為農(nóng)田，東北（D點(diǎn)）、東（E點(diǎn)）方向位于礦區(qū)下游，礦區(qū)土壤多為褐土、洪淤土。

根據(jù)礦區(qū)地勢(shì)，以礦場(chǎng)為中心，采用蛇形取樣法向礦區(qū)的上游和下游兩個(gè)方向各延伸2 km，每1 km采集一個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)縱向0～40 cm采集4個(gè)樣，具體情況如表1所示。

1.2 試驗(yàn)藥品與儀器設(shè)備

試驗(yàn)藥品有：65%濃硝酸、38%濃鹽酸、70%高氯酸、2%硝酸溶液。儀器設(shè)備有：AAS-5000型原子吸收分光光度計(jì)、DS-360石墨消煮儀、YP1002電子分析天平等。

1.3 試驗(yàn)方法

參照陳澤智[13]方法對(duì)樣品進(jìn)行風(fēng)干、過(guò)篩和消煮，消煮液定容后裝至消煮瓶中保存待測(cè)，然后利用原子分光光度計(jì)測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel表格進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和圖表繪制，采用SPSS17.0進(jìn)行LSD差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 重金屬在水平方向的含量和遷移規(guī)律

由表2可知，土壤中Cu、Zn、Mn金屬在水平方向總體表現(xiàn)為礦區(qū)下游（CDE方向）土壤金屬含量大于上游（CBA）方向。除Zn外，土壤中Cu、Mn富集量以礦區(qū)中心C采樣點(diǎn)最大，礦區(qū)延伸至上游（CBA）、下游（CDE）方向的含量均呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢(shì)，即距離礦區(qū)中心越遠(yuǎn)，Cu、Mn含量越低，而土壤中Zn含量表現(xiàn)為先降低后增加的趨勢(shì)。

2.2 重金屬在垂直方向的含量和遷移規(guī)律

由表3可知，土壤中Cu、Zn、Mn在垂直方向富集量均表現(xiàn)為先上升后緩慢下降趨勢(shì)，10～20 cm土層金屬含量最大，而后隨著土層增加，重金屬呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，但各金屬含量變化差異不顯著。

3 結(jié)論

在礦產(chǎn)資源的開(kāi)采、篩選、精煉等過(guò)程中，產(chǎn)生的含重金屬物質(zhì)通過(guò)各種途徑進(jìn)入土壤環(huán)境中，易造成潛在的具有隱蔽性的環(huán)境污染問(wèn)題[14-15]。而重金屬進(jìn)入土壤環(huán)境后，與土壤中的有機(jī)物、無(wú)機(jī)物等發(fā)生反應(yīng)，會(huì)以不同形態(tài)結(jié)構(gòu)存在于土壤中，因此不同金屬元素在土壤中的遷移速率不同，遷移轉(zhuǎn)化特點(diǎn)和危害程度也不同[16]。鄧冰超等[17]研究表明，在礦區(qū)水田土壤中，重金屬在表層土壤的含量較大，在20～180 cm，各金屬元素含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，垂直向下遷移方向重金屬在60～120 cm含量最高。因此，了解和掌握不同金屬元素在礦區(qū)土壤中的富集特征和遷移規(guī)律，對(duì)礦區(qū)的生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本研究中，礦區(qū)土壤中Cu、Zn、Mn金屬在水平方向和垂直方向均呈現(xiàn)不同程度的遷移和富集，總體表現(xiàn)為礦區(qū)下游土壤金屬含量大于上游方向，而在垂直方向的富集特征則表現(xiàn)為富集量呈現(xiàn)先增加后降低趨勢(shì)，10～20 cm土層金屬含量最大，隨著土層增加，金屬含量呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。

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