海南省某金礦區(qū)周邊農(nóng)用地土壤重金屬污染特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

楊 豪

(上海合然環(huán)保科技有限公司，上海 200082)

1 引言

礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)在促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展開(kāi)發(fā)的同時(shí)，也會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成影響[1,2]。金礦的開(kāi)采、運(yùn)輸、冶煉及尾礦渣堆存等工序都會(huì)造成重金屬的釋放、遷移，重金屬進(jìn)入土壤后，由于其沉積性、持久性和不可逆性等特點(diǎn)，既可能通過(guò)植物富集進(jìn)入食物鏈并危害生態(tài)健康安全，又可能通過(guò)直接接觸人體皮膚、吸入和攝入等途徑危害人體健康[3～5]。

海南省中西部金礦帶是海南省重要的礦產(chǎn)開(kāi)采區(qū)域，由于該區(qū)域內(nèi)金礦資源豐富，歷史上存在無(wú)序的民采煉金活動(dòng)，民采的煉金方法較為原始落后，所使用的氰化鈉、氰化鉀均為劇毒物質(zhì)，氰化池內(nèi)的廢水肆意排放，冶煉后的尾礦渣隨意堆存等行為嚴(yán)重破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。對(duì)礦區(qū)周邊農(nóng)用地土壤及農(nóng)產(chǎn)品中重金屬的含量進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，有利于了解礦區(qū)周邊農(nóng)用地土壤重金屬污染狀況，對(duì)礦區(qū)周邊農(nóng)用地的安全利用具有指導(dǎo)意義[6,7]。

本研究選取海南省中西部某金礦區(qū)周邊土壤作為研究對(duì)象，并在土壤采集點(diǎn)位臨近區(qū)域采集相應(yīng)農(nóng)產(chǎn)品樣品，均測(cè)定汞、砷、鉻、鎳、銅、鋅、鎘、鉛等8種重金屬，并對(duì)研究區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量及其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，以獲取該礦區(qū)附近農(nóng)用地土壤污染現(xiàn)狀，了解土壤污染對(duì)農(nóng)產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等的影響，為后續(xù)農(nóng)用地安全利用和風(fēng)險(xiǎn)管控(包括針對(duì)性修復(fù)治理)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐和依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)概況

本次調(diào)查研究區(qū)域位于海南隆起西部，區(qū)域性北東向戈枕斷裂(韌性剪切帶)南端的西北側(cè)，土壤主要是由沙頁(yè)巖、花崗巖、石灰?guī)r等發(fā)育而成的磚紅壤，地表風(fēng)化強(qiáng)烈，基巖埋深較淺，覆土層基本在1 m左右。20世紀(jì)80年代末90年代初，礦區(qū)存在大面積的小規(guī)模民采活動(dòng)，主要為私人豎井開(kāi)采和氰化鈉池浸加工提金，由于煉金方法較為落后，對(duì)該區(qū)域土壤環(huán)境造成嚴(yán)重影響。90年代后期，民采逐漸叫停，原民采開(kāi)采區(qū)及民采加工區(qū)逐漸轉(zhuǎn)為農(nóng)用地，大部分區(qū)域開(kāi)墾種植芒果，少部分區(qū)域種植木瓜、香蕉、花生等其他經(jīng)濟(jì)作物。

2.2 樣品的采集

本研究樣品布點(diǎn)綜合考慮調(diào)查區(qū)域內(nèi)地形條件及現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)歷史遺留廢礦渣的分布情況，總體按照網(wǎng)狀布設(shè)土壤采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)位均盡量靠近渣堆區(qū)域。同時(shí)，在土壤采樣點(diǎn)位緊鄰區(qū)域采集相應(yīng)芒果、木瓜、香蕉、茄子、秋葵、辣椒、花生等農(nóng)產(chǎn)品樣品。對(duì)采集的20個(gè)0～20 cm表層土壤樣品及20個(gè)對(duì)應(yīng)農(nóng)產(chǎn)品樣品進(jìn)行了pH值和8種重金屬(汞、砷、鉻、鎳、銅、鋅、鎘、鉛)的檢測(cè)。本次采樣及檢測(cè)工作均由廣西博測(cè)檢測(cè)技術(shù)服務(wù)有限公司嚴(yán)格按照相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)完成。

2.3 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

本研究采用Hakanson提出的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法定量分析土壤中重金屬對(duì)環(huán)境的潛在危害[8～10]。參比值采用《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 15618-2018)中其他用地類型的風(fēng)險(xiǎn)篩選值。各重金屬的毒性參數(shù)參考自徐爭(zhēng)啟等的研究[11]。土壤重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[12]見(jiàn)表1。

表1 土壤重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)果與討論

3.1 土壤重金屬含量

研究區(qū)內(nèi)土壤樣品重金屬含量的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可以看出，土壤中重金屬含量超標(biāo)元素為砷、鎘、銅、鋅，超標(biāo)率大小排序?yàn)椋荷?60%)>鎘(20%)=銅(20%)>鋅(5%)，其中砷的含量最大檢出值為634 mg/kg，超出對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)25.4倍，另外，銅、鋅、鎘的含量的最大檢出值分別為225 mg/kg、368 mg/kg和1.11 mg/kg，最大超標(biāo)倍數(shù)分別為4.5倍、1.2倍和3.2倍。測(cè)定結(jié)果表明，研究區(qū)土壤受到不同程度的重金屬污染，其中砷污染最為嚴(yán)重，這與李隋等[13]的結(jié)果相一致，表明歷史民采活動(dòng)對(duì)礦區(qū)土壤造成了較大程度的影響。

表2 研究區(qū)域土壤樣品重金屬含量統(tǒng)計(jì)

3.2 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

本研究采用Hakanson的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)研究區(qū)土壤的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表3。

對(duì)研究區(qū)土壤重金屬污染的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3，由表3可知，從不同RI風(fēng)險(xiǎn)程度樣點(diǎn)數(shù)占樣點(diǎn)總數(shù)的比例來(lái)看，輕度生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)樣點(diǎn)數(shù)占85%，中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)樣點(diǎn)數(shù)占5%，強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)樣點(diǎn)數(shù)占10%。其中，中等及強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)結(jié)果中砷的貢獻(xiàn)率范圍為76.6%～81.9%，砷的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度均處于中等程度。結(jié)果表明，本研究區(qū)由于土壤污染，導(dǎo)致的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平總體較低，僅局部土壤污染嚴(yán)重區(qū)域，有中等至強(qiáng)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 土壤協(xié)同農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量

本研究共采集了20組農(nóng)產(chǎn)品樣品(包括8組芒果樣品、2組木瓜樣品、3組香蕉樣品、1組茄子樣品、1組秋葵樣品、2組辣椒樣品和3組花生樣品)，重金屬含量檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

表3 土壤重金屬潛在生態(tài)危險(xiǎn)系數(shù)和潛在綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

表4 農(nóng)產(chǎn)品樣品重金屬含量的檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì) mg/kg

由表4可知，8項(xiàng)重金屬在20組農(nóng)產(chǎn)品中均有不同程度的檢出，其中N14(茄子樣品)、N15(秋葵樣品)和N17(辣椒樣品)中的鎘均超過(guò)了《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》(GB2762-2017)中新鮮蔬菜的標(biāo)準(zhǔn)限量。通過(guò)計(jì)算農(nóng)產(chǎn)品樣品中關(guān)注污染物的濃度與對(duì)應(yīng)的土壤表層樣品同一關(guān)注污染物濃度的比值，N14(茄子樣品)、N15(秋葵樣品)和N17(辣椒樣品)3個(gè)農(nóng)產(chǎn)品中鎘的富集系數(shù)分別為0.443、0.343和0.286，相比其他樣品均較高，而茄子、秋葵和辣椒均為一年生草本植物，說(shuō)明新鮮蔬菜類較易吸收富集重金屬鎘。本研究采集的農(nóng)產(chǎn)品中，重金屬富集系數(shù)最高的依次為花生、秋葵、茄子和辣椒，其次為芒果、香蕉和木瓜。由此說(shuō)明根莖(根果)類植物最易富集吸收重金屬，一年生新鮮蔬菜果實(shí)類較易吸收富集重金屬，而木質(zhì)或多年生水果類植物吸收富集重金屬的水平較低。這與楊劍洲等[14]、李佳桐等[15]的研究結(jié)果相一致。

以上結(jié)果表明，礦區(qū)周邊農(nóng)田種植的茄子、秋葵和辣椒等草本植物(低矮蔬菜)通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體所造成的健康風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。

4 結(jié)論

(1)研究區(qū)存在土壤重金屬砷、鎘、銅、鋅污染，其中砷的污染程度最大，為調(diào)查區(qū)內(nèi)的首要關(guān)注污染物，最大檢出值為634 mg/kg，超出對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)25.4倍。造成土壤中污染物濃度高的原因，主要為廢礦石、礦渣的地表堆放及礦渣灰塵的局部擴(kuò)散，以及含污染物廢水的地表無(wú)序排放。

(2)本研究區(qū)內(nèi)由于土壤污染，導(dǎo)致的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平總體較低，僅局部土壤污染嚴(yán)重區(qū)域，有中等至強(qiáng)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

(3)茄子、秋葵和辣椒樣品中的鎘的檢出濃度均高于GB2762-2017中新鮮蔬菜的標(biāo)準(zhǔn)限量，芒果、木瓜、香蕉和花生樣品中檢出的關(guān)注污染物均在GB2762-2017中新鮮水果或堅(jiān)果類的標(biāo)準(zhǔn)限量之內(nèi)。在同等條件下，重金屬銅和鎘較易被植物吸收，新鮮蔬菜(草本植物)較水果類(木質(zhì)植物)更易吸收重金屬鎘。