赫章縣鉛鋅礦典型區域土壤及水體重金屬污染現狀研究

余 浪，胡德勇，汪小勇

（貴州省地質礦產勘查開發局一〇五地質大隊，貴陽 550018）

赫章縣地處貴州省西北地區，是我國土法煉鋅活動最為典型的區域之一，雖然土法煉鋅于2006年被徹底取締，但是早期的無序開采、廢渣露天隨意堆放和廢水直排等造成以鎘為代表的重金屬污染，不僅使得當地生態環境嚴重惡化，也嚴重影響當地居民健康，最終呈現典型的重金屬區域污染。

雖有部分學者對黔西北地區土壤重金屬污染現狀、形態分析和風險評價、不同土地利用方式下土壤重金屬含量進行研究，但地質高背景與人為污染疊加下的區域土壤重金屬污染對流域內水體的影響研究較少。本文以赫章縣媽姑鎮-珠市鄉-雉街鄉鉛鋅礦典型區域為研究對象，研究區域土壤重金屬污染及其對水體的影響，為區域水質及農用地土壤重金屬污染風險管控與治理修復提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區位于赫章縣中部、南部、西部，涉及雙坪彝族苗族鄉（簡稱雙坪鄉）、媽姑鎮、水塘堡彝族苗族鄉（簡稱水塘堡鄉）、珠市彝族鄉（簡稱珠市鄉）、雉街彝族苗族鄉（簡稱雉街鄉）、興發苗族彝族回族鄉（簡稱興發鄉）共6個鄉鎮，總面積為916.92 km。區內河流屬長江流域，分屬烏江水系，主要河流有六沖河和三岔河，流域面積占全縣總面積的83%，其中媽姑鎮、雙坪鄉、水塘堡鄉為六沖河水系，珠市鄉、雉街鄉及興發鄉屬三岔河水系，研究區屬于典型的土法煉鋅活動遺留場地。

1.2 監測布點與樣品采集

1.2.1 土壤樣品采集

研究區表層土壤分析采用貴州省2017年4月至2018年12月開展的1∶5萬比例尺的耕地質量地球化學調查數據，合計采集土壤樣品1 960個。此外，根據污染來源，2020年3月采集代表性土壤樣品14個，分別為外圍耕地4個、冶煉渣2個、洗選礦場3個、采礦場4個、冶煉廠1個。

1.2.2 水質樣品采集

研究區以分水嶺為界，劃分為5個小流域，于巖溶地下水出露點采集地下水樣品38個。另外，根據區域內水系分布現狀和特征，于媽姑河、珠市河、雉街河及阿勒河干流采集地表水樣品5個。

1.3 評價方法

土壤重金屬污染采用單項污染指數法和內梅羅綜合污染指數法開展評價，土壤環境質量對照《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018）開展評價，水環境現狀分別按《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）和《地下水質量標準》（GB/T 14848—2017）中規定的單因子進行現狀評價。

1.4 統計方法

基于SPSS、ArcGIS、Excel和耕調評價軟件進行數據處理和圖件繪制。

2 結果與分析

2.1 土壤環境問題分析

2.1.1 土壤重金屬污染分析

如表1所示，表層土壤重金屬As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn平均含量分別為41.53 mg/kg、3.46 mg/kg、159.10 mg/kg、92.65 mg/kg、0.28 mg/kg、68.65 mg/kg、277.14 mg/kg、426.80 mg/kg，其 是 貴州省背景值的2.08～7.87倍，土壤重金屬超過背景值點位所占比例分別為75.10%、99.44%、90.30%、92.86%、87.10%、89.40%、94.60%、99.34%。此外，Cd的單項污染指數最大，說明研究區受到Cd的嚴重污染，從排序來看，污染呈Cd＞Pb＞Zn＞As＞Cu＞Cr＞Ni＞Hg的特征。內梅羅綜合污染指數也表明，研究區土壤受到嚴重的重金屬污染。此外，Cd、Cr、Cu、Ni的變異系數小于100%，表明Cd、Cr、Cu、Ni含量分布均勻，而Pb、As、Hg、Zn變異系數大于100%，表明空間分布不均勻，可能存在局部點源污染影響或者干擾。

表1 土壤重金屬評價統計結果

不同工況企業土壤重金屬含量的排序為洗礦場＞采礦場＞冶煉渣＞冶煉場＞耕地土壤，如表2所示。洗礦場淋溶水溶解和富集滲濾使土壤中重金屬濃度最高。采礦場土壤中重金屬濃度偏高是由于背景值較大。冶煉渣中重金屬殘留量大且容易滲出，受冶煉場廢水跑冒滴漏、廢渣亂堆亂放以及煙塵中重金屬濕沉降等影響，其富集于廠區土壤中。人為活動對土壤重金屬的影響強烈，若企業人為管理粗放，在雨水淋溶、沖刷等自然因素作用下，會進一步污染外圍耕地土壤。

表2 工況企業污染土壤統計結果

2.1.2 耕地土壤環境質量評價

按照《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018），從面源角度對研究區土壤環境質量進行判定。如表3所示，全區耕地土壤環境綜合質量以安全利用為主，面積為17 427 hm，占比為72.7%，優先保護和嚴格管控類面積分別為2 400 hm和4 147 hm，占比分別為10.01%和17.29%。嚴格管控類指標以Cd和Pb為主，其面積分別為7 140 hm和933 hm，占比分別為29.8%和3.9%。綜合表明，本研究區土壤受重金屬Cd、Pb污染最為嚴重。

表3 耕地質量地球化學等級評價

2.2 水環境問題分析

一是地表水環境問題分析。根據水質評價，各河流水質均為Ⅱ類，水質均達標，未出現水質污染現象。二是地下水環境問題分析。分析結果表明，地下水以Ⅲ類水體為主，占比為65.8%，此外兼有一組Ⅳ類水體，超標因子為NO，可能受周圍生活污染源的影響。

2.3 土壤污染與水質污染相關性分析

根據土壤污染分析可知，研究區土壤受到嚴重的Cd和Pb重金屬污染，其嚴格管控面積為4 147 hm，占研究區的17.29%。此外，研究區地表水和地下水并未受到重金屬污染，全部優于或等于Ⅲ類水體，僅有一條地下水徑流由于生活污染源導致NO-超標為Ⅳ類水體，因此研究區重金屬土壤污染并未引起該區域的地表水和地下水污染，以上兩者并未有直接的污染關聯性。

出現以上結果可能是因為赫章縣實施的鉛鋅廢渣污染綜合治理工程、土地增減掛鉤工程及退耕還林還草工程取得成效，以上工程的實施使廢渣中的重金屬不易釋放到環境中，減緩或降低淋溶水體中重金屬遷移。此外，生態植被的提高和恢復降低了水土流失率，提高了其水源涵養能力，避免礦山及耕地土壤中可溶性重金屬大量釋放到水體中，因此研究區的土壤重金屬污染并未對周圍地表水和地下水水質產生明顯影響。

3 結論

研究區的土壤重金屬As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的平均含量分別為41.53 mg/kg、3.46 mg/kg、159.10 mg/kg、92.65 mg/kg、0.28 mg/kg、68.65 mg/kg、277.14 mg/kg、426.80 mg/kg，其是貴州省土壤元素背景值的1.66～7.87倍。研究區土壤呈Cd＞Pb＞Zn＞As＞Cu＞Cr＞Ni＞Hg的污染特征。不同人類活動土壤中，重金屬濃度的排序為洗礦場＞采礦場＞冶煉渣＞冶煉場＞耕地土壤。研究區耕地土壤以安全利用為主，占比為72.7%，嚴格管控類為4 147 hm，占比為17.29%，當地實施了鉛鋅廢渣等綜合治理工程，降低和減緩了土壤中重金屬的遷移，但應加強對農用地土壤重金屬污染的嚴格管控和修復，以確保土壤安全利用。