尾矿库周围土壤中重金属存在形态特征研究.
典型铜尾矿库周边土壤重金属复合污染特征
１ 材 料与 方 法
１１ 样 品采集 ． 采样 时间是２ ０ 年５ ，采 用Ｓ ０８ 月 形多点 采样 ，在 德 兴 铜 矿４ 尾 砂 库 坝顶 及 其 坝坡 以及 坝 下游 按 照 撑
土壤 重金 属元素 测定方法 为 ：土壤样 品经 由浓 硝 酸 ・ 盐 酸 － 氟 酸 氯 酸 消 解 后 ，采 用 日立 浓 氢 高
中 图分 类 号 ：Ｘ５ ３ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１７ ９６ （ ０ ０） ｌ ｌ３Ｏ ６ ４５ ０ ２ １ Ｏ 一 ｌ．５ ０
矿 山开 采导 致 的矿 山生态 环 境 污 染 已成 为 全 珠 陛的环境问题 ，日益 引起 人们 的关 注 。选 矿产 生
距离增 大 的顺 序采 集石墩 头村 、杜村 、浮溪 口和海
典 型铜 尾 矿 库周 边 土壤 重 金 属 复合 污 染特 征
王志楼 ，谢 学辉 ，王慧萍，郑春丽，柳建设
东华 大学环境 科学 与工 程学 院 一 Ｅ ２ １２ 海 ０ ６０
摘要 ：应用 了Ｈ ｋ ｎｏ潜在生态风险指数法 、相关分析法 、主成分分析法对德兴铜矿尾砂库周边土壤Ｃ 、Ｚ 、Ｎ 、Ｐ 、Ｃ ａａ ｓｎ ｕ ｎ ｉ ｂ ｒ 和Ｃ 复合污染特征进行研究 ，定量确定了铜尾矿库潜在生态风险程度 、主要污染 因子 和潜在生态风险因子。结果表明 ：铜 ｄ 矿尾矿库周边土壤受 到不 同程度的重金属污染 ，该地 区平均潜在生态风险污染指数超过６０ ０ ，具有极 高的潜在生态风险 ；各 重金属潜在生态风险参数 由高至低顺序为Ｃ 、Ｃ 、Ｐ 、Ｎ 、Ｃ 、Ｚ ，其中Ｃ 为主要潜在生态风险因子。进一步通过主成分 ｄ ｕ ｂ ｉ ｒ ｎ ｄ 分析法研究 了重金属 的污染特性 ，发现前３ 个主成分贡献率分别为 ：６ ． ３ ５０ ％、ｌ． ５ ３ ８８ ％、６ ４ ％，第一主成分反映了Ｚ 、 ２ ．３ ２ ｎ Ｎｉ ｒ 、ｃ 的信息 ，第二 主成分反映了Ｃ 和Ｃ 的信息 ，第三主成分反映Ｐ 的信息 。 ｕ ｄ ｂ 关键词 ：重金属；复合污染 ；铜尾矿库 ；潜 在生态风险评价 ；主成分
矿山尾砂土壤重金属污染及形态分析
矿山尾砂土壤重金属污染及形态分析①安定明（张家口学院，河北张家口０７５０００）摘㊀要：通过对矿山周边不同层次土壤采样提取，分析土壤中重金属污染程度及形态，结果表明，在上层土壤中重金属的污染扩散情况较为严重，且多以残渣态为主；根据土壤中重金属污染程度及形态，对矿山尾砂土壤重金属污染治理与防范提出了合理建议㊂关键词：土壤修复；矿山尾砂；重金属污染；重金属形态中图分类号：Ｘ８２５文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０２０．０４．０２８文章编号：０２５３－６０９９（２０２０）０４－０１１０－０４ＨｅａｖｙＭｅｔａｌＰｏｌｌｕｔｉｏｎａｎｄＳｐｅｃｉａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒＭｉｎｅＴａｉｌｉｎｇｓＳｏｉｌＡＮＤｉｎｇ⁃ｍｉｎｇ（ＺｈａｎｇｊｉａｋｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈａｎｇｊｉａｋｏｕ０７５０００，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｏｉｌａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｖｅｌｓａｒｏｕｎｄｔｈｅｍｉｎｅｗａｓｓａｍｐｌｅｄｆｏｒａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｈｅａｖｙ⁃ｍｅｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｆｏｒｍｏｆｐｏｌｌｕｔａｎｔｉｎｔｈｅｓｏｉｌ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅｉｓｍｏｒｅｓｅｒｉｏｕｓｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎｔｈｅｕｐｐｅｒｌａｙｅｒｏｆｓｏｉｌ，ａｎｄｔｈｅｐｏｌｌｕｔａｎｔａｒｅｍａｉｎｌｙｉｎｔｈｅｆｏｒｍｏｆｒｅｓｉｄｕｅｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅａｎｄｔｈｅｆｏｒｍｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｐｏｌｌｕｔａｎｔｉｎｔｈｅｓｏｉｌ，ｓｏｍｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎｏｆｓａｎｄｔａｉｌｉｎｇｓｉｎｔｈｅｍｉｎｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｉｌｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ；ｍｉｎｅｓａｎｄｔａｉｌｉｎｇｓ；ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎ；ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｆｏｒｍｓ㊀㊀我国已经开发的矿产资源约２０万处，多数为伴生矿物［１－３］㊂伴生矿物结构较复杂，开采难度较大，加之开采技术不成熟，开采设备不先进，导致采矿过程中产生大量难以利用的尾砂㊂矿山尾砂中含有较多的重金属残留矿渣，并且这些重金属具有强烈的迁移性，随着雨水的冲刷在地表扩散，流入周围河流中或逐渐深入到土壤深层［４］㊂通常把密度超过４．５ｇ／ｃｍ３的金属称之为重金属，因此矿山尾砂中的重金属主要有镍㊁铜㊁铬㊁镉等［５－８］㊂另外，由于矿产的挖掘与冶炼技术的欠发达，在加工矿产的过程中，会产生大量的废石渣与加工废水，矿石渣的长期堆放与废水的随意排放对当地的生态环境造成直接影响［９－１０］㊂因此，研究矿山周边土壤中重金属污染程度及形态，对矿山尾砂土壤重金属污染治理与防范具有重要意义㊂１㊀实㊀㊀验１．１㊀实验矿区概况此次实验研究的矿山位于河北省石家庄市境内，此矿山是开采时间较长的矿区，由于以往的开采技术不成熟，导致该矿区产生大量富含重金属的尾砂，堆积在该矿区周围㊂石家庄市地处华北平原，降雨量充沛且土质疏松，导致该矿区的尾砂随着雨水的冲刷作用，逐渐向周围土壤中大范围扩散㊂该矿区位于郊区位置，附近有大量的野生植物与农田作物㊂由于矿山尾砂堆积时间较长，附近土壤中的重金属含量持续增加，对周边植物㊁农作物生长，居民生活造成了严重危害［１１］㊂１．２㊀实验原料与仪器１．２．１㊀土样采集所研究矿山的地形多为丘陵，设定土壤样本采集线路为：以矿山尾砂区为样本采集的始点，以矿山下游的农田为采集终点，沿途共设置２０个采样点㊂以每个采样点为中心分别采集土壤样品１００ｇ，采集深度０ ６０ｃｍ㊂为了提高实验研究数据的精度，每隔２０ｃｍ划分１个采样层次，共分为３个深度层次进行采集，分别为上层：０ ２０ｃｍ，中层：２０ ４０ｃｍ，下层：４０ ６０ｃｍ㊂将采集的所有土壤样品放入土壤样本袋中密封，①收稿日期：２０２０－０２－１３基金项目：河北省旅游局旅游发展专项项目（２０１５⁃０１６）；２０１２年度河北省社会科学发展研究项目（２０１２０３２６８）作者简介：安定明（１９６８－），男，山西平遥人，硕士，副教授，主要研究方向为区域可持续发展㊂第４０卷第４期２０２０年０８月矿㊀冶㊀工㊀程ＭＩＮＩＮＧＡＮＤＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ．４０ɴ４Ａｕｇｕｓｔ２０２０以用于后续的实验研究㊂共设置２０个土壤样本采集区域，因此共有上㊁中㊁下层土壤样本６０份㊂１．２．２㊀实验试剂实验过程所用主要试剂如表１所示㊂表１㊀实验试剂试剂化学式纯度醋酸ＨＡｃ分析纯冰醋酸ＣＨ３ＣＯＯＨ分析纯盐酸ＨＣｌ３５％ ３７％硝酸ＨＮＯ３６９％乙酸铵ＣＨ３ＣＯＯＮＨ４分析纯乙醇Ｃ２Ｈ６Ｏ分析纯氢氟酸ＨＦ分析纯高氯酸ＨＣｌＯ４分析纯１．２．３㊀实验仪器主要实验仪器包括电子天平㊁微波消解仪㊁光谱仪㊂实验用化学玻璃器皿在应用前均进行强酸处理，并用自来水反复清洗㊂１．３㊀实验方法重金属在土壤中通过沉淀㊁络合吸附㊁溶解㊁凝聚等各种反应，会形成不同化学形态，并表现出不同活性，土壤中重金属的形态不同，它的活性和对植物的有效性也不同㊂根据重金属在土壤中的积累机制，常把土壤中重金属分为４种存在形态，即酸溶态㊁可还原态㊁可氧化态㊁残渣态㊂此次实验采用ＢＣＲ（ＣｏｍｍｕｎｉｔｙＢｕｒｅａｕｏｆＲｅｆｅｒｅｎｃｅ）连续提取法，对土壤中的重金属元素进行提取，具体提取过程如下：１）酸溶态：用电子天平称取５０ｇ风干状态的土壤样本并置于试管中，用滴管取２０ｍＬ醋酸溶滴入试管中，在常温下让混合物充分振荡１６ｈ，离心２０ｍｉｎ后取上清液冷藏保存，将２０ｍＬ去离子水加入振荡混合的残渣中，在相同常温下离心处理２５ｍｉｎ后弃去洗涤液㊂２）可还原态：向１）中提取后的残留土壤样品中加入０．５ｍｏｌ／Ｌ的ＮＨ２ＯＨ㊃ＨＣｌ（用ＨＮＯ３调节ｐＨ＝２）２０ｍＬ，在相同的常温条件下振荡１６ｈ，其他步骤同１），测定可还原态㊂３）可氧化态：向２）中提取后的残余土壤样品中加入清水１０ｍＬ与３０％Ｈ２Ｏ２溶液１０ｍＬ，常温条件下静置１ｈ让其充分反应，将充分反应后的液体在酒精灯加热条件下蒸干，冷却后加入乙酸铵溶液２５ｍＬ，常温下振荡１６ｈ，其余步骤同１），测定可氧化态㊂４）残渣态：向３）中提取后的残余土壤样品中分别加入硝酸溶液１０ｍＬ与氢氟酸溶液５ｍＬ，用酒精灯加热至沸腾，再加热１０ｍｉｎ，冷却后加入高氯酸溶液２５ｍＬ，之后保持持续加热装填直至土壤样品干燥并产生白色烟雾，在土壤样品加热至近干状态时，向样品中加入高氯酸溶液２５ｍＬ并继续加热，在其蒸干后加入硝酸溶液２０ｍＬ让样品充分溶解，以检测残渣态㊂采用ＳＰＰＳＳ１９．０软件对实验数据进行统计处理，通过ＧＩＳ１０．７软件分析土壤中重金属的分布特征㊂２㊀实验结果与分析２．１㊀不同土壤深度重金属形态特征对取自３级土壤层次的６０份土壤样本进行测试㊁对比研究，得出矿山尾砂不同深度土壤中重金属的形态特征如表２所示㊂表２㊀不同土壤深度下重金属的形态特征金属名称形态金属含量均值／（ｍｇ㊃ｋｇ－１）上层（０ ２０ｃｍ）中层（２０ ４０ｃｍ）下层（４０ ６０ｃｍ）Ⅰ５７．９４１４．１２２０．８９锌Ⅱ５８．２６６．９７６．１５Ⅲ７２．０５７．５１１２．０３Ⅳ１２８．３１５５．０１５８．１６Ⅰ２４．１５９．７６１３．１７铅Ⅱ５３．９２１７．２１９．９２Ⅲ２８．８３１３．０５１２．９６Ⅳ４５．２４２３．１８２３．５６Ⅰ８７．６３５１．２９５５．３４镍Ⅱ２２５．１３１５１．６７９３．４９Ⅲ２１．０９５．１１０．９８Ⅳ１１３．１７１１２．６９６８．７５Ⅰ３６．９１２．６２７．２３铜Ⅱ４４．７７１０．２１９．０５Ⅲ３９．１８５．６７６．１４Ⅳ６０．８５２８．９９２９．０５Ⅰ６．０６１３．１６１１．９７铬Ⅱ１２．３１１６．４２１３．２７Ⅲ３３．４２３０．９４２３．４６Ⅳ８９．０９８０．２３５１．９９Ⅰ１．２９０．８１０．０６镉Ⅱ０．９１０．６２０．０１Ⅲ１．５２０．４９０．０３Ⅳ２．４７２．５２０．０８㊀注：Ⅰ为酸溶态；Ⅱ为可还原态；Ⅲ为可氧化态；Ⅳ为残渣态㊂分析表２中数据可知，在３个土壤层次中，６种重金属的赋存形态各不相同㊂在上层土壤中，可还原态镍含量最多，含量高达２２５．１３ｍｇ／ｋｇ，其次是残渣态镍和锌，而６种重金属的酸溶态及可氧化态含量均较低；在中层土壤中，６种重金属的赋存形态均以残渣态为主，其次是还原态，酸溶态均较低；在下层土壤中，重金属的赋存形态基本以残渣态为主，其次是溶酸态，而可还原态及可氧化态均较低㊂说明在上层和中层土壤１１１第４期安定明：矿山尾砂土壤重金属污染及形态分析中，可还原态和残渣态的重金属对周围土壤环境的影响较大，而下层土壤中，残渣态及溶酸态的重金属对土壤环境影响较大㊂２．２㊀不同土壤深度中各重金属形态占比情况不同土壤深度下，６种重金属的形态分布如图１３所示㊂1;6)1008060402008V =-6C (<9<2/B<2@/<)B<图１㊀上层土壤各重金属的形态分布1;6)1008060402008V =-6C (<9<2/B<2@/<)B<图２㊀中层土壤各重金属的形态分布1;6)1008060402008V =-6C (<9<2/B<2@/<)B<图３㊀下层土壤各重金属的形态分布在上层土壤中，锌元素的残渣形态所占比例最高，镍元素的可还原形态占主导地位，镍元素的可氧化形态与其他金属的可氧化形态占比相差较大㊂镉㊁铜㊁铬元素均以残渣形态为主，其他形态的占比均小于残渣形态㊂在中层土壤中，铜元素的酸溶形态占比最少，锌元素的酸溶形态占比最多；锌元素的残渣形态占比最高；镍元素的可氧化形态占比最少㊂在下层土壤中，镍元素的可氧化形态占比最少；锌元素的残渣形态占比最高，其次是铜元素，且铬元素的残渣形态与铜元素十分接近㊂综上所述，在３个土壤深度情况下，锌元素与镍元素主要以可还原态㊁残渣态为主，铬元素主要以可氧化态㊁残渣态为主，铜㊁铅㊁铬主要以残渣态为主㊂２．３㊀不同土壤深度重金属分布上层土壤中重金属元素分布情况如图４所示㊂9B), km121086420246810129B 3, k mV =8-6图４㊀上层土壤重金属分布分析图４可知，在上层土壤中，元素的分布最为广泛，占整个研究区域的４０％左右，并且由表２可知，上层土壤中，金属镍的金属形态多为可还原态和残渣态㊂镍分布范围越广说明重金属在土壤上层的流动性较高，随着雨水或地表径流的扩散能力强㊂因此研究区域中大部分区域均存在镍元素，而镉元素的分布范围最小㊂金属镍的粉尘对人皮肤黏膜和呼吸道有刺激作用，可引起皮炎和气管炎，且镍具有积存作用，大量的金属镍粉尘堆积甚至引发肺癌㊂因此，在上层土壤污染的防治中，应主要考虑可还原态和残渣态的金属镍对周围土壤环境的影响㊂中层土壤中重金属元素分布情况如图５所示㊂9B), km121086420246810129B 3, k mV=8?-6图５㊀中层土壤重金属分布从图５可以看出，在中层土壤中，６种重金属的分２１１矿㊀冶㊀工㊀程第４０卷布范围均有所减小，但镍元素的分布范围仍然最为广泛，且镍元素的分布由上层连续型分布变成分散型分布，说明各种重金属在中层开始进行过渡扩散㊂下层土壤中重金属元素分布情况如图６所示㊂9B), km121086420246810129B 3, k mV =8?-6图６㊀下层土壤重金属分布分析图６可知，在深层土壤中，各种重金属的分布范围均高于上层与中层土壤，说明各种重金属在下层土壤的积累程度较高，导致各种重金属的扩散范围较为广泛㊂综上所述，上层土壤的重金属污染范围较大，下层土壤的重金属积累程度较高且扩散范围较广泛，并且３个层次中重金属多以残渣形态存在㊂该区域内土壤中重金属镉和铅含量均较低，因此，该区域防治重金属对土壤的污染，应主要考虑镍㊁锌，其次为铜㊁铬㊂２．４㊀防范措施本文研究发现，矿山尾砂土壤重金属污染形态多以残渣态为主，且集中于表层㊂基于研究结果，提出污染治理建议如下：１）矿山尾砂土壤重金属污染主要集中在表层，且多为重金属镍污染，可以采用化学固定剂使重金属凝结，形成块状并析出㊂２）重金属在土壤中主要以残渣态存在，残渣态的重金属不能被生物利用，且生态风险较低㊂因此，土壤重金属治理应以防范为主，注意关注土壤ｐＨ值的变化，避免土壤酸化㊂３）蚯蚓对锌有良好的富集作用，在重金属锌污染严重的上层土壤中放养蚯蚓，待其富集重金属后，采用电激㊁清水等方法驱出蚯蚓集中处理，对重金属污染土壤进行治理㊂４）根据重金属多富集在土壤表层的特性，可去除受污染的表层土壤后，将下层土壤耕作活化；或用未被污染活性土壤覆盖后进行耕作，达到土壤修复的目的㊂５）采用改良剂对重金属污染的土壤进行修复，在被重金属污染的土壤中加入固定配方的改良剂，使得改良剂与重金属之间出现吸附作用㊁拮抗作用以及氧化还原作用，最终使土壤中重金属污染物的活性下降㊂３㊀结㊀㊀论１）对河北石家庄境内某矿山尾砂土壤重金属污染及形态进行了分析，研究发现，在本文研究区域内，矿山尾砂土壤重金属污染形态多以残渣态为主，且主要集中于表层㊂２）针对矿山尾砂土壤重金属污染形态，提出了修复土壤的建议㊂３）开展土壤重金属污染与形态研究，对同类矿山防治重金属污染具有参考价值㊂参考文献：［１］㊀曹耀华，张永康，高照国，等．高寒荒漠区某铜矿区土壤重金属污染分析［Ｊ］．矿产保护与利用，２０１９，３９（２）：９５－１００．［２］㊀梁雅雅，易筱筠，党㊀志，等．铅锌尾矿库对周围环境重金属污染风险评价指标的建立及方法［Ｊ］．生态学杂志，２０１８，３７（６）：１７７２－１７８０．［３］㊀王㊀哲，宓展盛，郑春丽，等．生物炭对矿区土壤重金属有效性及形态的影响［Ｊ］．化工进展，２０１９，３８（６）：２９７７－２９８５．［４］㊀张㊀军，胡方洁，卢陈彬，等．稀土矿区土壤重金属污染控制研究的几点建议［Ｊ］．应用化工，２０１８，４７（６）：１２５４－１２５７．［５］㊀王春光，刘军省，殷显阳，等．基于ＩＤＷ的铜陵地区土壤重金属空间分析及污染评价［Ｊ］．安全与环境学报，２０１８，１８（５）：１９８９－１９９６．［６］㊀何沛南，何明友，白宪洲．基于ＧＩＳ耕地土壤重金属元素异常信息提取及其污染源探讨［Ｊ］．矿物岩石地球化学通报，２０１８，３７（５）：９６７－９７２．［７］㊀周继梅，岳停停，周㊀磊，等．骨炭钝化含黄铁矿多重金属尾矿的研究［Ｊ］．岩石矿物学杂志，２０１８，３７（３）：４８５－４９１．［８］㊀薛清泼，魏㊀浩，张国瑞，等．某铀矿周边土壤典型重金属污染特征及植物筛选［Ｊ］．中国矿业，２０１９，２８（６）：８１－８８．［９］㊀刘㊀军，张成福，孙冬杰，等．草原区煤矿开采对周边旱作农田土壤养分和重金属的影响［Ｊ］．生态与农村环境学报，２０１９，３５（７）：９０９－９１６．［１０］㊀李㊀敏，滕泽栋，朱㊀静，等．解磷微生物修复土壤重金属污染研究进展［Ｊ］．生态学报，２０１８，３８（１０）：３３９３－３４０２．［１１］㊀刘㊀炯．土壤改良介质对矿区先锋植物富集重金属能力的影响［Ｊ］．矿冶工程，２０１８，３８（５）：１２２－１２５．引用本文：安定明．矿山尾砂土壤重金属污染及形态分析［Ｊ］．矿冶工程，２０２０，４０（４）：１１０－１１３．３１１第４期安定明：矿山尾砂土壤重金属污染及形态分析。
尾矿区污染土壤中重金属的形态分布及其生物有效性
效 性进行 了研究。 结果表明 ， 两种土壤中 ｃ 、ｂ ｃ 和 ｚ 的总量均超过国家土壤环境质量相应 的标准 。 ｄ Ｐ 、ｕ ｎ 两种 污染土壤 中 ｃ 、 ｂ ｄＰ 、 ｃ 和 ｚ 的形态分 布差别不大。 ｄ主要分布在残渣态 中， ｕ ｎ ｃ 占总量的 ６ ％以上， ｄ ０ ｃ 各形态含量的分配顺序均为 ： 残渣态＞ 酸提取态＞
Ｓ ｉｓｏ ｉ ｅ Ｔａ ｌｎ ｅ ｏ ｌ ｆＭ ｎ ｉｉ ｇ Ａｒ ａ
Ｚ ＨＡＮＧ ｅ－ ｉｇ ， Ｗ ｉｐｎ ’ ×Ｕ ａ ’， Ａ ｉｃ ｅ ｇ ， Ｕ Ｈａ－ ｉｇ ， Ｉ Ｃｈ ｏ ＸＩ Ｂｅ－ ｈ ｎ Ｗ ｉｎｎ Ｌ ＡＯ —ｉ。 Ｔ ｎ ｌｔｏ Ｙｕ ｌ ， ａ ｇ Ｈａ— ａ 。 ｎ 【． ｏｅｅｏ ａ ｒ ｅｏｒｅ ｎ ｎｉ ｎ ｅ ｔＳ ｕｈＣ ｉａ ｇｉｕ ｕａ Ｕ ｉ ｒｔ， ｕｎｚｏ １６ ２ Ｐ ０ Ｊ Ｃｌ ｇ ｌ ｆＮ ｔ ａ Ｒ ｓｕｃｓ ｄＥ ｖ ｏｍ ｎ ｏｔ ｈｎ ｒ ｌ ｒｌ ｎｖ ｓｙ Ｇ ａｇｈｕ５０ ４ ， Ｒ ｕｌ ａ ｒ ， Ａ ｃ ｔ ｅｉ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｓｅ ｉｓ ｉ ｒ ｕｉｎ ａ ｄ ｂｏ ｇ ａ ｅ ｅ ｔ ｅ ｅｓｏ ｈ ａ ｙｍ ｔｌ Ｃ ， ｂ Ｃ ｎ ｎ ｉ ｏ ｔ ｎ ｔｄ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｐ ｃｅ ｓ ｂ ｔ ｎ ｉ ｏ ｉ ｌ ｆ ｃ ｖ ｎ ｓ ｆ ｅ ｖ ｅａ ｆ ｄ Ｐ ， ｕ ａ ｄ Ｚ ） ｎ ｃ ｎ ｍｉ ｅ ｄｔ ｉ ｏ ｌ ｃ ｉ ｓ ａ ａ
某铅锌尾矿库周边农田土壤重金属污染状况及风险评价
摘要：为研究广东省某铅锌尾矿库周边农田土壤重金属污染状况及评价重金属污染对农田土壤的风险，测试分析了土壤中重金属元素Pb 、Zn 、Cu 、Cr 、Cd 、Ni 和As 的含量，并采用内梅罗综合污染指数法、潜在生态危害指数法和模糊综合评价法3种评价方法对土壤重金属污染进行风险评价。
结果表明，稻田土壤中的重金属含量高于蔬菜地土壤，部分土壤样品中的Pb 、Zn 、Cu 、Cd 、Ni 、As 含量已超过土壤环境质量标准二级标准值，Cr 含量均未超标，重金属超标率顺序为：Cd>Zn>As>Pb>Ni>Cu 。
相关性分析表明农田土壤中各重金属含量之间都有极显著的相关性，主成分分析表明Pb 、Zn 、Cu 、Cd 、As 是当地农田土壤环境质量的主要影响因子。
3种评价方法的结果存在差异，内梅罗综合污染指数法和模糊综合评价法的结果显示农田土壤重金属污染处于重度污染程度；而潜在生态危害指数法评价结果表明土壤重金属污染处于中等潜在生态危害程度。
根据分析和评价结果认为农田土壤受到多种重金属的复合污染，其中Cd 污染最严重，重金属对农田存在某种程度的风险，评价方法各有其侧重点，人们在评价重金属污染土壤时要根据评价目的选择合适的评价方法。
关键词：铅锌尾矿库；农田土壤；重金属污染；内梅罗综合污染指数法；潜在生态危害指数法；模糊综合评价法中图分类号：X825文献标志码：A文章编号：1672-2043（2019）01-0103-08doi:10.11654/jaes.2018-0252Pollution and risk assessment of heavy metals in agricultural soils around a Pb-Zn tailing pondLIANG Ya-ya 1,YI Xiao-yun 1,2*,DANG Zhi 1,2,WANG Qin 1,GAO Shuang-quan 1,TANG Jie 1,ZHANG Zheng-fang 1（1.School of Environment and Energy,South China University of Technology,Guangzhou 510006,China;2.The Key Lab of Pollution Control and Ecosystem Restoration in Industry Clusters,Ministry of Education,Guangzhou 510006,China ）Abstract ：In order to study the heavy metal pollution of agricultural soils surrounding a Pb-Zn tailing pond in Guangdong Province and evaluate the risk of heavy metals to the agricultural soils,the contents of Pb,Zn,Cu,Cr,Cd,Ni,and As in the soils were analyzed.The risk of heavy metals to the agricultural soils was assessed via three methods ：the Nemerow index method,potential ecological risk index method,and fuzzy comprehensive evaluation method.Results showed that the contents of heavy metals in paddy soils were higher than those in vege⁃table plantation soils.The contents of Pb,Zn,Cu,Cd,Ni,and As in some soil samples were higher than the criteria of environmental quality standards for agricultural soils,whereas the Cr contents were lower than the critical level.The exceeded rate decreased in the order of Cd>Zn >As>Pb>Ni>Cu.Correlation analysis showed that extremely significant correlations existed among heavy metal contents in the soils,andprincipal component analysis showed that Pb,Zn,Cu,Cd,and As were dominant factors of soil environmental quality in the study areas.Based on the three evaluation methods,we concluded that the results of the Nemerow index method and fuzzy comprehensive evaluation method showed that the soils were in the degree of heavy pollution,whereas the potential ecological risk index showed that the soils were classified as moderate potential ecological risk.According to the analysis of contents and risk assessment of heavy metals in contaminated soil,the farmland soil was contaminated by a variety of heavy metals,with Cd pollution the most serious.There was some degree of heavymetal risk to the farmland soil.Each evaluation method has its advantages.The appropriate method for evaluating heavy metal pollution of收稿日期：2018-02-27录用日期：2018-04-27作者简介：梁雅雅（1993—），女，河南商丘人，硕士研究生,从事重金属污染风险评价研究。
某铀尾矿周边农田土壤重金属分布特征及评价
某铀尾矿周边农田土壤重金属分布特征及评价吴瀛灏;陈井影【摘要】选取某铀尾矿农田周边土壤为研究对象,通过对研究区的实地调查,以重金属元素含量实测值为基础数据分析了土壤重金属Pb、Cu、Zn、Cd的纵向分布特征,并应用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法相结合对该区域的重金属污染状况进行了综合全面的评价分析.结果表明:Pb、Cu、Zn、Cd这四种重金属在农田土壤纵向分布上具有较好的规律性,其中Pb的含量大多呈现递减的趋势;Cu、Zn、Cd在大多数剖面的分布则呈现出先增加后减少的趋势.采样点中重金属含量异常分布可能与当地对农田土壤施加磷肥,靠近公路遭受汽车尾气排放、灌溉水渠等人为因素以及与尾矿库横向距离有关.以单因子污染指数法评价,该地区农田土壤未受Pb、Zn的污染;Cu、Cd污染属于轻度污染.内梅罗污染指数为3.09,说明综合污染等级为重度污染,且污染程度的强弱顺序为:Cu＞ Cd＞Zn＞Pb.【期刊名称】《江西化工》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】5页(P120-124)【关键词】土壤重金属;纵向分布;污染评价;单因子污染指数法;内梅罗综合污染指数法【作者】吴瀛灏;陈井影【作者单位】东华理工大学水资源与环境工程学院,江西南昌330013;东华理工大学水资源与环境工程学院,江西南昌330013【正文语种】中文近年来，我国的核工业得到了长足的进步与发展。
然而，随着半个多世纪的发展，大批的核设施即将退役，在这退役的进程中产生了大量的尾矿及废渣[1]。
经过采选冶后的尾矿、废渣大量堆放并埋藏于尾矿库，这些尾矿、废渣由于生物、物理、化学等作用，极易发生风化，残留在尾矿、废渣中的重金属元素很容易通过各种途径，在自然界中迁移、积累、释放，从而使污染范围迅速扩大，严重破坏生态环境[2]。
当这些重金属元素进入到生态环境中以后，因为不能被生物降解，且往往参与到食物链的循环之中并且最终在人体内富集，最终会危害人体健康，有头晕、头痛、记忆力减退、骨折、失眠、食欲不振和免疫力下降等症状，甚至有致癌的危险[3]。
某铁尾矿库周边土壤典型重金属污染评价
某铁尾矿库周边土壤典型重金属污染评价作者：赵云峰田志君梁凯旋韩娟娟张涛来源：《城市地质》2020年第02期摘要：通过测定某铁尾矿库周边土壤中4种重金属元素（Cu、Cr、Pb、Cd）的含量及其形态特征，采用地累积指数法和次生相与原生相比值法（RSP法），探讨了研究区土壤重金属的污染程度。
研究结果表明：土壤中重金属Cr、Cu、Cd的平均含量超过北京市土壤背景值，呈现一定的累积效应，重金属元素含量变化趋势为Cr>Cu>Pb>Cd。
除Cd元素外，其它重金属形态以残渣态为主，占比均为50%以上，各样品重金属酸可溶态（F1）的含量占比大小顺序为Cd>Pb>Cu>Cr。
评价结果显示75%样品中的Cr、58%的Cu和33%的Cd达到了轻度—中度污染;8%样品中的Cr和17%的Cu达到了中等污染;17%样品中的Cr达到了中等—强污染。
区域内各个采样点中Cd元素污染风险较大，除Pb有一个点达到轻度污染风险外，其它Cr、Cu元素基本处于无风险的状态。
研究区重金属元素污染风险大小的顺序为Cd>Pb>Cu>Cr。
关键词：土壤;重金属;铁尾矿库;地累积指数;次生相与原生相比值法;污染评价Abstract： The contents and biological characteristics of four heavy metals （Cu， Cr， Cd，Pb） are detected around a polluted tailings area. The degree of pollution of the heavy metals in this area is analyzed by geo-accumulation index and RSP method. Research indicates that the average contents of Cr， Cu and Cd in soil exceeded the background value of Beijing， showing a certain cumulative trend. The contents of the four heavy metals shows Cr>Cu>Pb>Cd. Except for Cd， the main forms of other heavy metals are residual state， accounting for more than 50%. The contents of the acid soluble state shows Cd> Pb>Cu>Cr. Evaluation results show that 75% of Cr， 58% of Cu，and 33% of Cd are slightly to moderately contaminated. 8% of Cr and 17% of Cu are moderately contaminated. 17% of Cr is moderately to strongly contaminated. The risk of contamination of Cd is relatively high among sampling points in the study area. Except for one sampling point of Pb reaches a slight pollution risk， other heavy metals such as Cr and Cu are generally of risk-free. The order of pollution risk of the heavy metals in the study area is Cd>Pb>Cu> Cr.Keywords： Soil; Heavy metals; Iron tailings reservoir; Geo-accumulation index; Ratio of secondary phase and primary phase; Pollution evaluation0 前言北京市北部山区金属矿产的开采、洗选和运输等过程，会释放出大量的重金属元素，随着废气、废水的排放和固体废物的堆放造成周围环境污染。
甘肃金川尾矿库土壤重金属污染的累积研究
西南侧ꎬ北部、东部为戈壁滩ꎬ南部、西部为走廊北
山山脉支脉龙首山ꎬ是石羊河流域东、西大河( 金
１０５
是全国 １１０ 个重点缺水城市和 １３ 个资源型缺水
城市之一ꎬ也是中国西部地区自然生态环境比较
川河) 的交汇处ꎬ区域内地形以剥蚀低中山丘陵和
脆弱的地区ꎮ 甘肃省土壤重金属元素污染情况不
冲洪积平原为主ꎬ总体地势为西南高、东北低ꎮ 区
按照土壤的不同作用ꎬ将调查区域分为 ４ 部
裸地ꎻ城市区占地 ３９ ５ ｋｍ２ ꎬ占比 ３１ ６％ ꎬ主要地
壤环境监测技术规范» ( ＨＪ / Ｔ１６６ － ２００４) 执行ꎮ
分ꎬ其一矿山工业区位于研究区的北部、东南部ꎬ
主要以矿山活动为主ꎬ一号尾矿库、选矿厂、冶炼
厂等均位于该区域ꎬ土地利用类型为工矿用地ꎻ其
太严重ꎬ但部分地区尤其是工业区附近和城郊ꎬ土
域气候干燥ꎬ属于典型的温带大陆性干旱气候ꎬ具
壤重金属污染仍然是比较严重的 [７] ꎮ
有冬长夏短ꎬ寒暑分明ꎬ昼夜温差大ꎬ风大沙多ꎬ降
水少ꎬ蒸发强烈等特点ꎮ 区内年平均气温９ ２ ℃ ꎬ
年均最高气温 １５ ４ ℃ ꎮ 区内降水量少而集中ꎬ多
年平均降水量为 １３９ ８ ｍｍꎬ蒸发量２ ８３７ ４ ｍｍꎬ
第 ４４ 卷 第 ４ 期
２０１８ 年 ８ 月
环境保护科学
Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ
Ｖｏｌ. ４４ Ｎｏ. ４
Ａｕｇ. ２０１８ꎬ１０４ ~ １０８
甘肃金川尾矿库土壤重金属污染的累积研究
龚甲桂ꎬ徐 琪
( 中国冶金地质总局山东正元地质勘查院ꎬ山东 济南 ２５００１４)
荒地区
最小值
平均值
铅锌尾矿库土壤和蔬菜重金属污染特征及健康风险评价
铅锌尾矿库土壤和蔬菜重金属污染特征及健康风险评价铅锌尾矿库土壤和蔬菜重金属污染特征及健康风险评价随着工业化的快速发展，铅锌尾矿库严重污染土壤和蔬菜的问题成为了一个日益严重的环境问题。
本文旨在对铅锌尾矿库土壤和蔬菜重金属污染的特征进行探讨，并对其对人体健康的风险进行评估。
首先，我们需要了解铅锌尾矿库的土壤和蔬菜如何受到重金属污染。
在铅锌矿石的开采过程中，会产生大量的尾矿，其中含有大量的重金属物质，如铅、锌等。
这些尾矿通常被储存在尾矿库中，然而，由于外界环境因素的影响，尾矿库的土壤往往会受到重金属物质的渗透和扩散，进而导致附近大片土壤受到严重污染。
同时，土壤中的重金属也会进入蔬菜的根部，并通过蔬菜的生长和代谢过程积累在蔬菜的可食部分，从而形成对人体健康的潜在风险。
其次，我们需要了解铅锌尾矿库土壤和蔬菜重金属污染的特征。
研究表明，铅锌尾矿库周边土壤中的重金属含量普遍较高，而且呈现出不均匀的分布特点，即距离尾矿库越近，重金属含量越高。
此外，蔬菜对重金属的吸收和蓄积能力也是不同的，一些蔬菜种类对重金属的吸收能力较强，例如菠菜、小白菜等，而一些蔬菜种类对重金属的吸收能力较弱，例如土豆、葫芦等。
因此，在评估铅锌尾矿库土壤和蔬菜重金属污染时，需要综合考虑土壤和蔬菜的不同特征。
最后，我们需要对铅锌尾矿库土壤和蔬菜重金属污染对健康的风险进行评估。
重金属物质在人体内具有一定的毒性，例如铅可以对中枢神经系统和血液系统造成损害，锌过量摄入也会对人体健康产生负面影响。
因此，暴露于受铅锌尾矿库污染土壤的人群，特别是长期食用污染蔬菜的人群，可能存在一定的健康风险。
评估健康风险时，需要考虑人体对重金属的摄入量、吸收和代谢等因素，并结合流行病学调查和动物试验等方法进行综合评估。
综上所述，铅锌尾矿库土壤和蔬菜重金属污染是一个严重的环境问题，对人体健康可能带来一定风险。
我们需要加强对铅锌尾矿库污染的监测和治理，采取有效的措施减少污染源的排放，推动铅锌尾矿库的环境修复和土壤改良，以减轻对土壤和蔬菜的重金属污染，保护人体健康。
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第 1 期岩矿测试
第 19 卷留到最后也是十分自然的。
一般用酸来分解消化矿物 ,以求其结果。
2. 3.
4 Pb 的形态分布 Pb 的形态分布曲线与 Cu 的形态分布曲线类似。
可交换态铅包括水溶态铅 ,实验结果表明 ,水溶态铅仅占铅总量的极小部分 ( < 0. 0
5 % ,因此 ,一般将其归于可交换态一起研究。
碳酸盐态对于石灰性土壤是比较重要的一种形态。
本文土壤形态分析方法以 NaAc - HAc (p H = 5. 0 作为该形态的提取剂 ,如果 p H 再降低 , 则有可能导致铁锰态的溶解。
本实验的几个土壤样品的 Pb 含量都比较低 ,这证明在非石灰性土壤中碳酸盐态铅是比较低的。
铁锰氧化态的提取剂的作用为还原。
锰氧化物比铁氧化物容易溶解得多。
因此 , 当铁氧化物溶解比较完全时 ,锰氧化物已基本溶解完。
因此说 ,可能有微量的铁氧化物态的铅没有溶解完全 , 但只要条件控制得当 ,可以作到绝大部分的铁氧化物态的铅溶解 ,剩余的微量部分可以忽略不计。
有机态铅的提取剂为有机物类型的试剂 , 它对硅酸盐矿物不具有分解性 , 能分解有机物的试剂要求具有比较好的选择性。
H2 O2 在分解有机物时对硅酸盐矿物基本没有影响。
H2 O2 + N H4 Ac 可以防止氧化物对 Pb2 + 的再吸附 ,是提取有机态铅的比较好的试剂。
尽管 K4 P2 O7 和 NaO H 作为碱性溶剂也可以
溶解有机态铅 , 但它们均对硅酸盐矿物具有溶解作用 , ED TA 和 D TPA 为强螯合剂 , 可以提取有机态铅 ,但它们对处于闭蓄态的金属离子也具有提取作用 ,因而使结果偏高。
重金属对植物的危害在一定程度上取决于有效态含量。
土壤不仅具有使易溶化合物能转化为难溶化合物而阻止污染物的作用能力 , 还具有使重金属难溶化合物在一定条件下转变为易溶化合物的活化能力。
重金属有效态与全量之间有明显的正相关性 : 这种相关程度以 As > Cu > Cd > Pb[ 5 ] 可以由土壤中重金属全量与有效态含量的相关分析得出结论。
重金属的主要组分为残渣态 ( 矿物态 , 总量和残渣态重金属有很好的相关性。
土壤中碳酸盐态重金属从热力学上讲是不稳定的 , 例如碳酸盐态锌的溶解度几乎比 Zn - 土壤复合 Zn 溶解度大 105 倍。
随着时间的推移 , 不断地转化成为比较稳定的铁锰氧化态与残渣态 ( 矿物态。
所以 ,在所有形态中 ,铁锰氧化态与残渣态含量最高 ,而且变异系数最小。
— 12 — 3
结论与问题①人们对土壤中重金属的含量关注不仅在于总量 ,而且更关注其形态分量 ,特别是有效态或可交换态。
因为土壤中重金属的形态与控制重金属的迁移、转化的关系十分密切。
②植物吸收重金属的浓度有随土壤中重金属含量增加而增高的趋势 ,但这并不是事物的本质 ,其本质是植物吸收重金属的浓度随土壤中重金属有效态 ( 可交换态含量增加而增高。
③尽管土壤表层、深层及对照样品的重金属总量相差较大 ,但其形态分布趋势基本上是一致的 ,尤其是 Cr 、 Zn 和Fe 及 Cu 和 Pb 的形态分布特征 , 但 Cd 和 Mn 的形态分布有一定的特殊性。
④土壤中重金属形态分布特征为 : 4 个样品的 Cu 、 Pb 、 Zn 、 Cr 、 Fe 的分布特征是很有规律的 , Cr 、 Zn 、 Fe 的分布特征完全一致 , 总的趋势是可交换态的含量最低 ,碳酸盐态的含量也较低 ,有机态部分的含量居中 ,铁锰氧化态的含量比较高 ,而残渣态的含量最高 ; Cu 和 Pb 的形态分布由低到高依次为可交换态、碳酸盐
态、有机态、残渣态和铁锰氧化态 ,铁锰氧化态的含量为最高。
Cd 的形态分布总趋势为残渣态含量最低 ,其次为碳酸盐态和有机态 ,可交换态和铁锰氧化态含量比较高 ; Mn 的形态分布趋势为有机态、残渣态和可交换态含量比较低 ,而铁锰氧化态和碳酸盐态的含量比较高。
⑤土壤中重金属元素随沉积物由老到新具有迭加的趋势 ,但由于背景值没有精确计算 ,所以没有计算出各种形态的准确迭加速率。
4参考文献 [ 1 ] Tessier A. Sequential Extraction Procedure for t he Speci2
ation of Particulate Trace Metals [ J ] . A nalysis Chem 2 ist ry. 1979 ,51 :844. [2 ] 陈英旭 ,朱祖祥 ,何增耀 . 环境中氧化锰对 Cr 3 + 氧化机理的研究 [J ] . 环境科学学报 . 1993 ,13 ( 1 :45. [3 ] 陈怀满主编 . 土壤 - 植物系统中重金属污染 [ M ] . 北京 : 科学出版社 ,1996. 1～8. [4 ] 袁可能 . 植物营养元素的土壤化学 [ M ] . 北京 : 科学出版社 ,1983. 20～24. [5 ] 许嘉琳 , Iain Thornton. 砷与几种重金属在地球化学异常区内土壤 - 作物中的迁移特征———以英国康沃尔矿区为例 [ A ] . 环境中重金属研究文集 [ C ] . 北京 : 科学出版社 ,1988. 80～88. © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第 1 期王亚平等 : 尾矿库周围土壤中重金属存在形态特征研究第 19 卷 Study on Characteristics of Heavy Metal Species in the Soils Near the Ta il ings W A N G Y a2pi ng , B A O Zheng2y u , HO U S hu2en 1 2 2 ( 1. Institute of Rock and Mineral Analysis ,Chine se Academy of Geological Science s ,Beijing 100037 ,China ; 2. China University of Geo science s , Wuhan 430074 , China Abstract : Dist ribution characteristics of t he heavy metal species in soils were st udied by speciation analysis of heavy metals in t he soils near Cu2Fe tailings in Daye. The result s show t hat t he content s of Cu , Pb , Zn and Cd in soils near t he tailing area are significantly higher t han t he normal values and have caused heavy pollution. The dist ribution characteristics of t he heavy metal species in t he soils are as follow : w
( Cr ,Zn ,Fe : exchangeable species < carbonate species < organic matter species < Fe - Mn oxide species < min2 eral slag species w ( Cu ,Pb : exchangeable species < carbonate species < organic matter species < mineral slag species < Fe2Mn ox2 ide species w ( Cd : mineral slag species , organic matter species , carbonate species < exchangeable species < Fe2Mn oxide species w ( Mn : organic matter species < mineral slag species < exchangeable species , Fe2Mn oxide species , carbonate species Key words : tailing ;
soil ; heavy metal ; species — 13 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. —。