焦作土壤監測（污染）研究
——以焦作國家級礦山地質環境監測網絡為例

李喆

河南省地質環境監測院/河南省地質環境保護重點實驗室 河南鄭州 450000

焦作市位于河南省西北部。北依太行，南臨黃河，總面積4071km2，轄11個縣（市、區），常住人口364.03萬。2014年6月焦作市人民政府與中國地質環境監測院簽署了《關于共建國家級地質環境監測示范區框架協議》，啟動了焦作市國家級資源枯竭型城市礦山地質環境監測示范區建設工作，為開展采煤沉陷規律和生態恢復技術研究及提升地質環境監測在經濟社會發展中的保障能力提供依據。本文以焦作國家級礦山地質環境監測網絡及運行過程中存在的礦區土壤問題進行闡述。

1 土壤樣品采集

根據焦作市地質環境條件選擇布點采集。根據焦作特點采取以下布點采集：①首先選擇了煤礦矸石山沿地下水流向布點采樣，按照0m，10m，20m，50m，100m，200m及1000m以上的背景值采集。利用羅盤和GPS定點，客觀記錄和描述采樣地的周邊環境，遇到公路、村莊、工廠等詳細記錄地理位置。一般布點14個，12個線性布點，一個矸石山布點，一個背景值布點；②按照矸石山風向布點采樣，按照10m，20m，50m，100m圖樣采集；③露天采礦渣土堆按照地下水流向采樣，一般為三組樣，按照0m，10m，50m，100m采樣，詳細描述周邊環境。

1.1 淺層土壤樣品

根據分析要求，土壤樣品采集方法有所不同。土壤樣品采集按照一定采集路線進行。礦山按照線性沿著地下水流向疏密有致尺寸精確采樣；礦山之外盡量做到均勻和隨機，布點形式以線性和蛇形布點采樣，這些土壤樣品均確定深度為30cm。

1.2 深層土壤樣品

根據要求，采集礦山土壤樣品，均采取30cm，60cm，90cm深度取3組樣品，深層樣品取樣時防止淺層土壤掉落深層，一般采取清理干凈后方可取樣。

2 土壤中重金屬元素化學特征分析

從表1不難看出，土壤中的重金屬元素很難發生遷移，當重金屬元素輸入土壤后，總是停留在表土或亞表土，很少嵌入土壤深層，這一現象也是土壤是否受到重金屬污染的一種鑒定特征，從上表也不難看出90cm深處土壤污染情況比30cm深處土壤還要輕。

針對王封煤礦土壤測試結果分析，得知富集程度最高的是Hg，高出深部環境的5.54倍，其次是Pb。通過淺層土壤分析，Zn服從正態分布，Cu、Cr、Ni基本服從正態分布，說明沒有受到人文活動污染。Hg、Pb、Cd發生了一些偏移，說明王封煤礦附近受到了開礦引起的污染。30cm耕種層明顯高于60cm 和 90cm的測試指標的有Cd、Hg、Pb也說明開礦引起的污染，30cm耕種層明顯低于60cm 和 90cm的測試指標的有As、Cr，三種不同深度土樣測試變化微弱的有Cu、Zn、Ni。如果用矸石山采樣和30cm土樣比較，數值高的有Cd、Hg、Cu、Pb、Zn、Ni等，但是也存在測試數值較低的，如As、Cr。

重金屬元素在淺層地表的富集程度由高到低依次為Hg、Pb、Cd、Cu 、Zn、Ni 、Cr、As，按襯值由大到小排序依次為Hg、Pb、Cr、Cu、Cd、Zn、Ni 、As，按照淺表層土壤變差系數由大到小排序依次為Hg、As、Pb、Cu 、Zn、Cd、Cr、Ni，按照深層土壤變差系數由大到小排序依次為Hg、Pb、As、Cu 、Zn、Cd、Cr、Ni，按照表中土壤變差系數比值有大到小依次排序為As、Cr、Ni 、Zn、Cu、Cd、Pb、Hg，說明Hg、Pb、Cd三種重金屬危害要大于其它。

表1 王封煤礦從矸石山沿地下水流向取樣分析表

3 結論

按照王封煤礦典型案例不難看出hg富集程度最高，高出深部（90cm）第一環境5.54倍，其次為Pb和Cd，按照地表淺層富集程度由高到低排序依次為Hg 、Pb、Cd、Cu 、Zn、Ni 、Cr、As，與背景值比較Hg有明顯富集，其它元素富集程度較低。焦作煤礦重金屬元素的富集程度與本地的采礦有關。

總體看cd超標率最高，一級超標率達到44.27%，三級超標率有2.24%。根據礦山三層采樣（30、60、90cm）分析比較，由于礦業開采受到了重金屬污染。不管按照地下水流向和風向采樣分析，污染程度沒有較大變化。根據焦作市整體分析，八種重金屬均存在輕度污染或趨向于輕度污染。Hg、Cd、Pb、Zn四種重金屬的危害性要大于其它幾種重金屬。這與采礦業有關，有的重金屬元素也可能與本市地質環境有關。