金屬礦山污染土壤的重金屬遷移特性研究

重金屬是一類特殊的污染物，在自然環境中不能被降解，其遷移能力很差，危害時間長，容易被植物吸收，對食物鏈的危害十分嚴重。因此，著重分析當前重金屬土壤污染的成因，并且建立在遷移植物-香根草的基礎上進行分析研究，制定解決策略是文章所研究的主要內容。

1 金屬礦山概況及土壤污染原因

1.1 金屬礦山概況

某金屬礦山以開采金礦為主，伴生有銅（Cu）、鉛（Pb）、鋅（Zn）等金屬元素，目前為采選冶一體的大型金礦。對環境的污染的主要是銅（Cu）、鉛（Pb）、鋅（Zn）等重金屬元素。

1.2 重金屬土壤污染的成因

隨意堆放廢礦渣是導致土壤重金屬污染的主要成因，在雨水和風沙長期侵蝕的過程中，滲出的廢水中含有濃度較高的重金屬污染物，在水循環的過程中會散布在土壤中，從而形成土壤污染。其次是開采過后不經回填處理以及科學處理的廢棄礦坑，廢棄礦坑的殘礦在長時間暴露的過程中被氧化后隨著地表水以及地下水的循環，對礦區周邊地下水系會造成嚴重的污染。再次是尾礦庫的防滲方式及施工質量不合格，重金屬元素滲漏到地下水污染土壤，這也是土壤污染的主要來源之一。

2 金屬礦山土壤的重金屬污染遷移因素研究

2.1 重金屬遷移介質研究

近年來隨著我國對礦區環境污染的研究表明，大部分富含在土壤中的重金屬元素遷移載體以水質和植物為主，植物是具有可持續性重金屬遷移特點的重要載體，因此本文建立在以香根草為主的植被基礎上進行重金屬元素遷移的研究分析。

2.2 香根草的生長特性

香根草為禾本科巖蘭草屬的 種多年生草本植物，是草本植物中根系最發達的植物之一，根系長逾1m，是一種利用價值極高的禾本科多年生叢生植物。現階段經過開發，香根草逐步被廣泛用于穩固道路土方工程、礦山復墾、修復重金屬土壤、污水處理和改善水質等工程。香根草不僅能吸收土壤中的重金屬元素，同時還能起到穩固松軟邊坡的作用，是礦區土壤污染治理的首選植物之一。

3 香根草中的重金屬遷移實驗分析

3.1 材料與方法

（1）儀器與試劑

儀器：島津AA 一6800 原子吸收儀，配備銅、鉛、鋅空心陰極燈。

主要試劑：銅標準：ρ（Cu）=1.00mg/mL；鉛標準：ρ（Cu）=1.00mg/mL；鋅標準儲：ρ（Cu）=1.00mg/mL；鹽酸（1+1）、硝酸（1+1）、硫酸（1+1）、醋酸鉛、氫氟酸(ρ1.13 g/mL)、高氯酸(ρl.67 g/mL)、王水新鮮配制。

（2）樣品采集與處理

分別采集0～5am土壤樣品5 份，取栽種1、6、12、18、24、30 個月的香根草活體樣品各5 份及各階段的土壤樣品5 份，共采集60 份。

土壤樣品的制備：將采回的土壤樣品用蒸餾水冼凈，85℃干燥至恒重，測干重，用棒磨機磨碎，用2mm 篩過篩，等待試驗預處理。

香根草樣品的制備：將各塊栽種的香根草采用網格法收割地上部分 (莖、葉) 和地下部分 (根)，用蒸餾水洗凈，放入干燥箱內，溫度調至75℃烘干至恒重，用天平稱量。再將樣品進行灰化，進行預處理后用原子吸收儀分別測定地上部分和地下部分的 Cu、Pb、Zn 的含量。

（3）試驗方法與試驗條件

提取樣本中的重金屬元素的方式，以HNO3+HClO4法為主，首先選取0.1g 的植物樣品，放置在100ml 的錐形瓶內，用移液管加10ml 的HNO3溶液，再加1ml 的HClO4溶液，用微波進行消解，等待樣品冷卻之后，再加入1：1 的HCl 10ml，搖勻后轉入250ml 的容量瓶內進行定容，搖勻之后低溫保存。

3.2 結果與分析

（1）土壤樣品銅鉛鋅含量分析

用原子吸收儀測定5 組預處理好的樣品，記錄好數據，分別得出栽種前、1、6、12、18、24、30 個月的香根草后土壤中銅鉛鋅離子含量見表1。

表1 種植時間對土壤中銅鉛鋅等離子的吸收情況

由表1 可知，香根草栽種時間長短與土壤中重金屬離子含量不是完全成正比關系，當栽種時間到24 個月后，香根草吸收重金屬的能力不斷下降，需要重新栽種。

（2）香根草根莖葉對銅鉛鋅離子的吸收

通過對預處理后的香根草樣品進行檢測分析，分析結果見表2。

表2 香根草不同位置對銅鉛鋅離子的吸收情況

由表2 可知，栽種香根草的時間越長，吸收土壤中的銅、鉛、鋅離子的量就越多。吸收銅、鉛、鋅等重金屬離子的主要部位是香根草的根系，莖和葉相對薄弱得多，基本上是1/3 的量，這主要是根系是直接與土壤接觸的，莖葉是吸收根系傳遞的營養。

（3）土壤中的銅鉛鋅離子隨種植時間的變化情況

礦區栽種香根草后，其吸收量隨栽種時間的長短而發生變化，開始栽種香根草到30 個月的時間段可以看出，土壤中的重金屬離子吸收量不斷增加，當栽種時間到24 個月后逐漸降低。將表1 中栽種前、1、6、12、18、24、30 個月各階段的均值做成圖表進行分析，見圖 1。

圖1 種植香根草后吸收銅鉛鋅離子隨種植時間的變化情況

（4）香根草根莖葉對銅鉛鋅的吸收量情況

在選定的礦區栽種香根草后，香根草的根系和莖葉都在吸收土壤中的重金屬，將表2 中各階段的土壤、根系、莖葉對銅鉛鋅離子的吸收量隨時間變化情況做成圖表分析見圖2。

圖2 香根草不同位置（根莖葉）對銅鉛鋅離子的吸收量隨時間變化情況

4 結論

本案中對金屬礦山開采區域周邊環境的土壤以及香根草進行了采樣分析，并將分析的數據做成圖表進行對比分析，以分析遷移時間和重金屬污染程度之間的關系，不同重金屬元素自身的特性也與遷移的時間有著較大的聯系。因此在進行金屬礦山土壤污染治理的過程中，需要結合不同元素的實際情況以及遷移特點進行針對性分析，才能有效提升治理的有效性。