不同區域礦山環境現狀及生態風險研究

貴州中貴環保科技有限公司 陳光平，魏煥奇

在中國，煤炭儲量已占探明石化能源儲量的93%，導致呈現了煤炭資源在生產和消費型能源中仍處主導地位的能源結構。長期以來，煤炭產業雖然推動了經濟的發展，但也對環境造成了嚴重的污染。受回采工藝、地質條件、環境污染治理技術水平等影響，煤礦開采過程中產生的污水、廢渣、氣體等對礦區環境造成的污染，嚴重破壞了礦區生態環境及生物多樣性。對此，注重煤礦開采環境污染的防治，探索和諧綠色礦山合理的方式構建已成為行業內的焦點。鑒于此，本文圍繞貴州西北地區現存的中小型煤礦，調查了Pb、Cd和Cu元素的環境現狀，闡明其環境污染生態風險，進一步為和諧綠色礦山構建奠定了理論基礎。

一、材料與方法

（一）研究區域與材料

本研究在遵義、畢節和六盤水地區各選擇一座煤礦（A煤礦、B煤礦和C煤礦）作為試驗區域，對各煤礦工業場地周圍的土壤進行了布點采樣，采取0～20cm土層土壤，密封保存，送往實驗室化驗。煤礦分布如圖1所示。

圖1 煤礦分布位置圖

（二）研究方法

1.潛在生態風險指數法（RI）

RI指數可反映某一環境中各種重金屬的風險，還可綜合反映土壤中多種重金屬的風險等級，污染等級劃分如表1所示。RI計算公式如下：

表1 潛在生態危害指數污染等級劃分

二、結果與討論

（一）煤礦周圍土壤重金屬含量

對不同區域煤礦周圍土壤采樣點重金屬Pb、Cd、Cu的含量水平統計結果見表3。參照貴州土壤背景值，除Pb外，各煤礦的Cd、Cu平均值均超標，Cd超標了1.69-176.77倍，Cu超標了1.29-3.08倍。此外，與全國土壤背景值相比，Cd、Cu平均值在各煤礦均已嚴重超標，而A煤礦和C煤礦的Pb 卻未超標，可能因區域環境差異導致該現象。

由表2可知，B煤礦周邊的土壤Pb、Cd、Cu及C煤礦的C的變異系數低于16%，為低度變異；C煤礦的Cd變異系數居于16%與36之間，為中度變異；而A煤礦的Pb、Cd、Cu和C煤礦的Pb的變異系數均超過了36%，視為重度變異。從不同煤礦土壤樣本的變異程度來看，A煤礦的土壤和C煤礦土壤受煤礦的開采等外來因素的干擾較大。尤其在A煤礦Cd元素的變異系數最大(127.65%)，說明A煤礦周圍土壤中Cd受人為活動的干擾較大。

（二）煤礦周圍土壤重金屬潛在生態風險評估

由表3可知，從土壤重金屬元素的單項生態風險指數來看，A煤礦工業場地周圍土壤Pb、Cu的平均單項生態風險指數均小于40，在該區域兩種元素均表現為輕微危害，而Cd則為中等危害。盡管如此，通過A煤礦工業場地周圍土壤RI結果說明，該區域仍舊為輕微生態危害。B煤礦工業場地周圍土壤Cd的平均單項生態風險指數高達數千，表明該元素對生態具有嚴重危害作用，而Pb和Cu只為輕微危害。同樣的，此情況在C煤礦周圍也具有類似情況。由此說明，Cd對Pb和Cu元素污染的相對貢獻較大，應當引起相關部門重視。

三、結論

（1）對不同煤礦區周圍土壤中3種重金屬元素Pb、Cd和Cu的含量水平進行分析，與貴州土壤背景值相比，除A煤礦和C煤礦的Pb元素外，其他元素Cd、Cu平均值都在不同煤礦出現不同程度貴州土壤背景值。其中Cd元素的變異系數最高，表明Cd受人為活動的干擾較大。

（2）在不同煤礦周圍土壤中，Pb、Cd和Cu的單項金屬潛在生態風險因子均有明顯差異，其中B和C煤礦中的Cd元素對周圍土壤造成了極嚴重危害。結合多種潛在生態風險指數評估結果，發現三座煤礦生態威脅程度具有差異。其中B和C煤礦均造成其工業場地附近的土壤環境的威脅最為嚴重，可能是因兩礦中Cd元素污染貢獻較大。因此，Cd元素所造成環境污染和風險應當引起相關部門重視，進一步構建和諧綠色礦山。

表2 不同區域煤礦周圍土壤Pb、Cd、Cu的含量 單位：mg/kg

表3 各煤礦土壤Pb、Cd和Cu的生態風險指數