合作市更灑金礦土壤污染調查與評價

摘要：金屬礦區及周邊土壤重金屬污染使土壤質量下降，生態系統功能退化，進而威脅人體健康。本研究采集合作市更灑金礦作業影響范圍內的300份土壤樣品，測定砷、鎘、六價鉻、銅、鉛、汞、鎳及氰化物的含量，對礦區環境污染和生態風險進行評估。經現場取樣和樣品分析，總體來看，研究區土壤中，除砷之外，其余調查物質的含量均低于安全閾值。砷污染嚴重，污染程度的排序依次為堆浸場＞礦區下游＞對照點。

關鍵詞：土壤污染；重金屬；氰化物；砷；金礦

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）08-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.08.037

Investigation and Evaluation of Soil Pollution in Gengsa Gold Mine， Hezuo City

ZHANG Zhilong1， LIU Xudong2， TAO Ling3

（1. Department of Chemistry and Life Science， Gansu Normal College for Nationalities， Hezuo 747000， China; 2. Lanzhou New Area Municipal Design and Research Institute， Lanzhou 730300， China; 3. Gannan Tibetan Autonomous Prefecture Nuclear and Radiation Environment Supervision and Management Station， Hezuo 747000， China）

Abstract： Heavy metal pollution in metal mining areas and surrounding soil leads to a decrease in soil quality， degradation of ecosystem functions， and thus poses a threat to human health. In this study， 300 soil samples are collected from the operation impact area of Gengsa Gold Mine in Hezuo City to determine the contents of arsenic， cadmium， hexavalent chromium， copper， lead， mercury， nickel and cyanide， and assess the environmental pollution and ecological risks of the mining area. After on-site sampling and sample analysis， overall， the content of all investigated substances in the soil of the study area， except for arsenic， is below the safety threshold. Arsenic pollution is severe， and the order of pollution degree is heap leaching site＞downstream of mining area＞control point.

Keywords： soil pollution; heavy metals; cyanide; arsenic; gold mine

近年來，隨著全球土壤污染問題的日益嚴重，土壤環境污染研究和綜合治理受到諸多國家的廣泛關注。目前，我國很多土壤存在不同程度的重金屬污染[1-2]，面積超過2 000萬hm2。農用地的重金屬污染不僅嚴重危害土壤安全，而且影響農產品質量。如果重金屬含量超過一定的閾值，就會對生物健康造成不良影響。同時，土壤重金屬污染會引起地表植被退化，導致植物多樣性喪失，對草本植物豐富度有強烈的負面影響。土壤重金屬污染正在威脅動植物的生存和健康，破壞生態系統的良性發展[3-5]。

合作市位于甘肅省西南部，是甘南藏族自治州的首府，總面積為2 670 km2。本文以合作市更灑金礦堆浸場及其周邊區域為研究區，開展走訪調查和踏勘，根據《建設用地土壤污染狀況調查 技術導則》（HJ 25.1—2019），研究金礦堆浸場及其周邊區域可能受到的污染，通過現場取樣對主要污染因子砷、鎘、六價鉻、銅、鉛、汞、鎳以及氰化物進行初步調查。初步采樣分析結果顯示，砷是研究區的最重要污染物。之后，根據《土壤環境質量 建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 36600—2018）和《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018），詳細調查礦區土壤污染，從而明確主要污染物的污染程度和影響范圍。最后，結合土壤初步采樣和詳細采樣的分析結果，研究礦區內外不同土壤深度的砷污染，為礦區安全生產及土壤污染防控提供參考。

1 試驗部分

1.1 研究區概況

更灑金礦位于合作市卡加道鄉境內，距離卡加道鄉政府10.5 km，距離合作市城區約25 km。合作市具有高寒濕潤、氣候多變的草原氣候特征，氣溫最高月份為7月，最低月份為1月，年平均氣溫為1.7 ℃，平均無霜期為46 d。合作市無絕對無霜期，多年平均降水量為558.1 mm，主要集中于7—9月，其占全年降水量的59.22%，年際變化顯著。年均蒸發量較大，為1 230.2 mm，約為降水量的2.2倍。最大標準凍土深度為1.47 m。主要氣象災害為干旱、低溫和霜凍等。土壤類型主要為高山草甸土、黑鈣土、沼澤土和灰褐土。

1.2 布點與采樣

本研究調查布點的區域分別為礦區外部（對照點）、堆浸場和礦區下游，土壤采樣調查分為初步調查（CB）和詳細調查（XX）。初步調查布點時，依據可疑污染地塊和因子，依靠地勢分階梯布設，布設間距為30～50 m，平均為40 m，共布設6個采樣點，編號依次為CB01至CB06，初步采樣深度為土壤層以下2 m。每個監測點位分別采集0.0～0.5 m、0.5～1.0 m、1.5～2.0 m深度的三個樣品，共計18個樣品。同時，在礦區外部四個垂軸方向設置4組對照點，對照點編號依次為BJ01至BJ04，每個軸上布設3個背景采樣點，對照點采集0.0～0.5 m表層土壤樣品，共計12個，等間距布設，在0.5～6.0 m范圍內采集12個土壤樣品。詳細調查布設27個采樣點（含6個初步采樣點），間距為15～25 m，平均為20 m，除了初步采樣點之外，其編號依次為XX01至XX21。礦區內在0.0～0.5 m深度范圍內采集表層土壤樣品，并且根據判斷布點法在0.5～6.0 m深度的范圍內采集其他土壤樣品，采樣間隔小于2 m，共采集222個樣品。礦區下游布設4個采樣點，編號依次為S01至S04，共采集36個土壤樣品。采集的樣品質量為1 kg左右。每個土層深度至少采集一個樣品，當同一土層深度污染痕跡明顯時，應該根據具體情況增加一定數量的采樣點。

1.3 指標測定

土壤污染調查涉及布點、樣品的采集和處理、數據分析等環節，均按照相關標準進行。所有樣品用袋封存后貼好標簽，保溫箱內部溫度不高于4 ℃，直至樣品安全抵達實驗室。然后，依據相關標準分析土壤污染物，包括砷、鎘、六價鉻、銅、鉛、汞、鎳和氰化物。

2 結果與分析

2.1 對照點土壤本底值

在礦區外部的對照點采集12個土壤樣品，測定土壤的砷含量。如表1所示，對照點土壤中砷的本底值為35.66 mg/kg，高于相關國家標準（15.00 mg/kg）。

對照點位于礦石富集區，砷的本底值偏高，主要原因是該區域分布有金礦帶，砷一般與金礦伴生。因此，本研究采用本底值35.66 mg/kg作為砷的篩選值。

2.2 堆浸場初步調查的采樣分析結果

初步采樣中，所有土壤樣品的砷含量超過研究區的土壤篩選值。初步采樣布設6個采樣點，18個土壤樣品中砷含量均超過篩選值，最高超標倍數為68.09倍。其中有15個樣品的砷含量超過建設用地土壤管制值，污染程度較高，存在嚴重環境風險，要將砷作為重點關注污染物，進一步開展調查，其他重金屬含量均未超過土壤篩選值，如表2所示。所有土壤樣品的氰化物含量均低于建設用地和農用地的土壤篩選值，風險可接受。

2.3 堆浸場詳細調查的采樣分析結果

經初步采樣分析，砷是重要的污染物。為了進一步了解該礦區土壤污染狀況，并為后續風險評估及場地修復提供依據，詳細采樣階段進行精確的含量檢測。堆浸場共布設27個土壤采樣點，采集222個樣品進行土壤砷含量檢測。其中，120個土壤樣品砷含量大于建設用地土壤污染風險管制值，占樣品總數的54.05%；98個土壤樣品砷含量介于礦區土壤篩選值與建設用地土壤管制值之間，占樣品總數的44.15%；4個土壤樣品砷含量小于建設用地土壤污染風險篩選值，占樣品總數的1.8%。樣品砷含量保持在22.7～4 028.0 mg/kg，砷含量檢測結果超管制值的比重為54.05%，超篩選值的比重為98.20%，最大超篩選值倍數可達111.96倍，污染程度整體高。

2.4 礦區下游詳細采樣分析結果

礦區下游共布設4個土壤采樣點，采集36個樣品進行土壤砷含量檢測，以判斷該場地的土壤污染環境風險。該區域土地類型屬于牧草地，因此可以執行農用地標準。其中，5個土壤樣品砷含量大于農用地土壤污染風險管制值，占樣品總數的13.9%；31個土壤樣品砷含量介于礦區土壤篩選值與農用地土壤管制值之間，占樣品總數的86.1%。樣品砷含量保持在51.1～817.0 mg/kg，砷含量檢測結果超管制值的比重為13.9%，超篩選值的比重為100%，最大超篩選值倍數可達21.91倍，土壤砷含量整體較高。

2.5 研究區不同土壤深度的砷含量

綜合土壤初步采樣與詳細采樣的檢測分析結果，進一步研究礦區內外不同土壤深度的砷污染狀況，分析對照點、堆浸場和礦區下游不同深度的土壤樣品。對照點9個樣品的砷含量檢測結果均介于篩選值與管制值之間，樣品砷含量保持在56.5～90.1 mg/kg，超篩選值的比重為100%，最大超篩選值倍數可達1.53倍，土壤砷含量整體較高，如圖1（a）所示；堆浸場7處采樣點的60個樣品中，38個樣品砷含量檢測結果大于管制值，22個樣品砷含量檢測結果介于篩選值與管制值之間，樣品砷含量保持在52.1～1 839.0 mg/kg，砷含量檢測結果超管制值的比重為63.33%，超篩選值的比重為100%，最大超篩選值倍數可達50.57倍，污染程度整體極高，如圖1（b）所示；礦區下游3處采樣點的36個樣品中，4個樣品砷含量檢測結果大于管制值，32個樣品砷含量檢測結果介于篩選值與管制值之間，樣品砷含量保持在51.1～817.0 mg/kg，砷含量檢測結果超管制值的比重為8.33%，超篩選值的比重為100%，最大超篩選值倍數可達21.91倍，土壤砷含量整體較高，如圖1（c）所示。

結果表明，對照點所有樣品的砷含量均處于土壤篩選值和管制值之間，堆浸場樣品砷含量大部分高于管制值，礦區下游樣品大部分處于篩選值和管制值之間，只有少數樣品砷含量高于管制值。土壤砷含量的總體分布特征為堆浸場＞礦區下游＞對照點。

3 結語

目前，我國存在大量礦地遺跡，為了明確生態風險，有必要開展環境污染調查。經采樣分析，即使無外來污染物，研究區土壤砷本底值也偏高，主要原因是該區域分布有金礦帶。初步采樣發現，更灑金礦堆浸場土壤的鎘、汞、鉛、銅、鉻、鎳等指標均未超過土壤篩選值，風險可以接受。由于長時間降解作用，堆浸場土壤的氰化物含量也低于篩選值。唯有砷在所有樣品中的含量都大于本底值，甚至在有的樣品中超過管控值，污染程度較重，要對超過篩選值的土壤進行修復，對超過管制值的土壤進行風險管控。分析表明，礦區上游土壤的砷經雨水淋溶后，通過地表徑流進入下游土壤中，導致下游土壤砷含量整體較高，但下游土壤砷含量已明顯小于礦區內部土壤砷含量。這說明砷污染主要發生在礦區，礦區成土母質砷含量較高是導致礦區下游土壤砷含量較高的主要原因，雖然下游土壤砷含量有所增加，但是礦區作業活動對礦區下游土壤環境影響不大。從場地布局來看，礦區內土壤均存在砷污染，其中堆浸場整體污染程度最高。經過初步調查和詳細調查，更灑金礦砷污染土壤面積及范圍已大致確定，后續調查需要補充采樣，更加精確地劃定污染土壤修復或管控范圍，為后續風險評估及場地修復提供依據。

參考文獻

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