六盤水響水鎮煤矸石修復場土壤重金屬污染評價

姚 逸，鄒榮燦，何雪棉，桂琳琳，曹振興

(1.六盤水市環境工程評估中心，貴州 六盤水 553004；2.六盤水師范學院 化學與材料工程學院，貴州 六盤水 553004)

1 引言

近年來，我國土壤重金屬污染問題日趨嚴重，特別是煤炭開采過程中所產生的煤矸石重金屬問題，導致周邊土壤重金屬含量超標，受到了國內外越來越多的相關科學研究者的重視和關注。六盤水素有“江南煤?！敝Q，煤炭資源豐富，但是全省煤矸石排放量和堆積量最多的地區之一。本文以六盤水響水鎮煤矸石修復場的土壤和煤矸石作為研究對象，分析修復場的煤矸石、土壤中重金屬含量和修復場土壤重金屬污染程度，以期為該地區土壤污染的修復和耕地安全等級劃分等提供參考。

2 研究區概況與方法

2.1 研究區概況

研究區域位于盤州市響水鎮車田村李家溝，東經104°36′7″，北緯25°25′54″。常年平均氣溫16 ℃，年降雨量1400 mm，海拔1390 m，占地面積67000 m2，現已回填約10萬m3煤矸石。

2.2 樣品采集與處理

根據修復場地形，共設9個采樣點。每個采樣點采集土壤和煤矸石樣品，共計18個，每個1 kg，存放于聚乙烯保鮮袋貼上標簽，于實驗室自然風干，研磨過60目篩。樣品采用硝酸-氫氟酸-高氯酸電熱板消解方法[1]處理，重金屬含量測定用火焰原子吸收分光光度法(依據GB/T 17137、GB/T 17138、GB/T 17141中的測定方法)。

2.3 評價方法

以貴州省土壤重金屬背景值為評價的限量標準(國家環境保護局，1990)，選擇單因子污染指數法[2]、內梅羅綜合污染指數法[3]和潛在生態危害污染指數法[4，5]為評價方法。

3 結果與討論

3.1 重金屬含量分析

由表1、2可知，土壤Cu、Zn、Cd、Pb含量比矸石低，Cr和Ni含量在土壤與矸石中相近。土壤和矸石Cu、Pb、Cr、Ni含量均比貴州土壤背景值高，而土壤Zn和Cd含量比貴州土壤背景值低。

表1 修復場土壤重金屬含量 mg/kg

表2 修復場煤矸石重金屬含量 mg/kg

4.2 土壤重金屬污染評價結果

單因子污染指數法評價結果見表3。結果顯示，Cu、Zn、Cd、Ni污染等級在1～2級，無污染或污染程度較輕；Pb和Cr的污染等級在1～3級，大部分未受到污染，僅A3點有輕微的污染。6種重金屬的單因子污染指數均值大小排序為：Pb>Cu>Ni>Cr>Zn>Cd。

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表3 單因子污染指數評價結果 mg/kg

內梅羅綜合污染指數法評價結果見表4。Cu、Zn、Cd、Pb、Ni的污染等級在3級，表明土壤環境開始受到輕微的污染；Cr的污染等級在4級，說明土壤已經受到較明顯的Cr污染，在六種重金屬元素中污染最大。雖Cr的綜合污染指數最大，但其也僅僅剛達中度污染的最小臨界點，所以其污染程度并不嚴重。六種重金屬的內梅羅綜合污染指數大小排序為：Cr>Pb>Cu>Ni>Zn>Cd。

表4 內梅羅綜合污染指數評價結果

4 結論

(1)土壤Cu、Zn、Cd和Pb含量比矸石低，Cr和Ni含量在土壤與矸石中相近，當前修復場上覆土壤重金屬含量受其下煤矸石重金屬影響較小。

(2)單因子污染指數評價方法結果顯示，修復場土壤單個重金屬污染均較輕或無污染，6種重金屬單因子污染指數平均值大小排序為：Pb>Cu>Ni>Cr>Zn>Cd；內梅羅綜合污染指數評價方法得出，修復場土壤重金屬污染屬于輕度污染或無污染，只有Cr污染屬于中度污染，污染指數大小排序為：Cr>Pb>Cu>Ni>Zn>Cd。

表5 潛在生態危害污染指數評價結果

(3) 潛在生態風險評價顯示，修復場土壤生態環境大部分處于輕微生態危害狀態，而僅有少部分是處于中度生態危害狀態?？傮w來講，其環境生態風險較小，其單個重金屬的潛在生態風險指數從大到小為：Cd>Pb>Cu>Ni>Cr>Zn。