多金屬礦區土壤重金屬垂向污染特征及風險評估分析

曾珍英

（江西省環境監測中心站，江西 南昌 330029）

在多金屬礦區中，隨著土壤中重金屬不斷遷移，很可能對地下水產生較大污染。對此，應充分了解重金屬在剖面上的遷移特點，綜合分析多元素協同作用下，對重金屬污染敏感性產生的影響，從而有針對性的采取預防措施，這對解決生態風險問題具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 調查區域

本文以A市為調查地，該地為多金屬礦區，平均氣溫在17.1℃～18.0℃之間，年降雨量在1532.7mm～2470.1mm之間，3月～9月為多雨季節。該地礦產資源豐富，以鐵、銅、鋅、鎢、石灰石等為主，由于早期開發中忽視重金屬污染問題，導致尾礦庫存在嚴重的重金屬污染，在尾礦庫中設置剖面，深度為100cm，共分為三層，上層為0cm～30cm，中層為30cm～60cm，下層為60cm～100cm，分別開展采樣分析。

1.2 樣品分析

將土壤樣品自然風干處理后，過40目篩，部分進行理化性質分析，另一部分用于元素含量與形態分析，根據水土25：1的比例對土壤樣品的PH值進行測定。在重金屬分析方面，利用原子吸收分光光度計，對消解液中的重金屬含量進行測定，并精確的選取2mm尼龍篩，將風干處理后的土壤取1.0g，放入100ml的離心管中，利用Tessier連續提取法進行金屬形態分析，將獲取清液中多種形態鉛、鋅含量利用光度計進行測定[1]。

1.3 風險評價

本文按照生態風險指數法檢測土壤污染情況，并對環境風險進行評價。此種方式可將多種元素結合起來，對毒性水平、元素協同、污染濃度、環境等多因素敏感性進行綜合分析，充分適用于大面積的土壤評價中，計算公式為：

在本次調查研究中，為了便于結果對比，可引入土壤最高背景值，對潛在的重金屬生態風險進行等級劃分，分為單項潛在風險與綜合風險，在前者的評估中，以E來表示，當E的數值不超過40時，為輕微風險，當E處于40～80之間時，為中等風險；當E處于80～160時，為較強風險，當E處于160～320之間時，為很強風險，當E超過320時，為極強風險；在后者評估中，以RI來表示，當RI的數值不超過150時，為輕微風險，當RI處于150～300之間時，為中等風險；當RI處于300～600時，為強風險，當RI處于600～1200之間時，為很強風險，當RI超過1200時，為極強風險[2]。

2 結果與討論

2.1 重金屬污染情況

針對調查地土壤中的三層土壤理化性質進行分析，選取土壤中的Cu、Pb、Zn與Ni總量進行測定，主要測量不同金屬的有機質、PH值與凈產酸量，結果如下。在土壤理化性質方面，上層土壤中，PH值為4.26，有機質為3.1%，凈產酸量為40.70mg/kg；中層土壤中，PH值為4.39，有機質為1.4%，凈產酸量為36.24mg/kg；下層土壤中，PH值為4.68，有機質為1.1%，凈產酸量為31.15mg/kg。在重金屬污染評價方面，上層土壤中，Cu污染指數為3.97，Pb污染指數為4.14，Zn污染指數為4.19，Ni污染指數為3.89；中層土壤中，Cu污染指數為3.22，Pb污染指數為3.25，Zn污染指數為3.41，Ni污染指數為3.84；在下層土壤中，Cu污染指數為2.38，Pb污染指數為2.99，Zn污染指數為3.07，Ni污染指數為2.81。

在上述重金屬中，不同層次的鉛與鋅已經達到重度污染，在上中層土壤中，銅和鎳的污染度已經為重度污染，在下層土壤中，銅與鎳均為重度污染，在不同層次中，鋅均達到中度污染等級。在整個調查范圍內，重金屬的土壤污染情況十分顯著，污染深度較大，上層與中層均達到重度污染，下層的污染也逐漸接近中度污染等級。從重金屬含量可知，在尾礦區中不同深度土壤中金屬含量也不盡相同，以鉛、鋅、銅為例，土壤含量由上至下為遞減趨勢，上層與中層的土壤含量相似，與下層相比較多；鎳含量方面中層超過上層和下層。

2.2 垂向分布特點

在本文調查采樣的區域中，各層次土壤污染程度不盡相同，在100cm以上的范圍內，對土壤污染產生較大影響是重金屬以鉛、鋅為主，要想對污染特點進行深入分析，需要對該地土壤中的鉛和鋅在形態方面進行分析，在三層土壤中，鉛的主要形態與分配系數為可交換態（2.64%～3.34%）、碳酸鹽態（10.09%～19.25%）、有機態（24.19%～30.35%）、殘渣態（41.45%～51.02%）；鋅的主要形態與分配系數為可交換態（3.35%～4.04%）、碳酸鹽態（11.45%～16.12%）、鐵錳氧化態（15.26%～26.34%）、有機態（5.26%～9.65%）、殘渣態（52.02%～62.25%）。

由此可見，在土壤中鉛與鋅大多以殘渣態存在，其次為鐵錳氧化態、碳酸鹽態，含量最低為有機態。在各個形態的豎向分布方面，土壤中可交換態鉛含量順序由高至低依次為上層、中層、下層，且中下層的含量比例相近；碳酸鹽態鉛含量由高至低依次為上層、中層、下層，且下降幅度較大，下層含量僅為上層的37.56%；鐵錳氧化態含量從高至低為上層、下層、中層，且下層含量與中層相近；有機態含量為上、中、下，三者的遞減趨勢較為明顯，與碳酸鹽態相近，尤其是上層與中層的變化更加顯著，究其原因，可能與土層深度相關；在殘渣態方面，三層的含量變化不夠明顯，但仍具有由上至下遞減的特點[3]。

在鋅含量方面，三層的可交換態含量幾乎相同，沒有明顯的差別。在碳酸鹽態含量中，上層與中層相近，遠遠超過下層的含量；在鐵錳氧化態方面，上層遠遠超過中下兩層，且下層含量要高于中層；在有機態方面，三層呈現出依次遞減的態勢，且上層與中層的下降趨勢十分顯著；在殘渣態方面，三層的含量相差較小，同樣具有從上至下遞減的特征。

2.3 污染風險評價

對于多種重金屬與深度來說，在生態風險方面也不盡相同。在本文研究的尾礦區中，生態風險在3.07～77.1范圍內，綜合潛在風險等級上層最高、下層最低，上中兩層的土壤為中等生態風險，下層風險近似中等程度，其中上層綜合風險數值為188.29，中層為181.26，下層為134.42。在潛在生態風險方面，上層土壤中，Cu的指數為59.55，Pb的指數為20.70，Zn的指數為4.19，Ni的指數為19.45；在中層土壤中，Cu的指數為48.30，Pb的指數為16.25，Zn的指數為3.41，Ni的指數為19.20；在下層土壤中，Cu的指數為35.65，Pb的指數為14.95，Zn的指數為3.07，Ni的指數為14.05。對于上層土壤來說，在重金屬修復方面應重點關注Cu與Pb的影響力。

3 結語

綜上所述，在多金屬礦區中土壤中重金屬不斷遷移，很可能對地下水產生污染。通過本文研究可知，該地重金屬對土壤產生較大污染，上層與中層均達到重度污染狀態，下層為中度污染；在鉛與鋅形態方面，以殘渣態為主，且與土壤深度為正比關系，有機態比例與土壤深度為反比關系，其余無明顯規律；在生態風險評估方面，單項風險指數為3.07～77.1之間，應注重Cu與Pb對生態風險的影響力，并做好針對性重金屬防治工作。