謝曉華

（甘肅省農(nóng)業(yè)工程規(guī)劃院，甘肅 蘭州 730046）

成縣位于甘肅省東南部，為南北過渡性暖溫帶半濕潤氣候區(qū)，地處中國第二大鉛鋅礦—西成鉛鋅礦帶的腹地，境內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富、儲藏量大，為甘肅省主要鉛鋅礦之一。隨著鉛鋅礦開發(fā)規(guī)模的不斷加大，采礦后產(chǎn)出的尾礦數(shù)量也隨之增加，據(jù)統(tǒng)計，成縣黃渚4個鉛鋅選礦企業(yè)年產(chǎn)尾礦量達126.5×104t，尾礦中含有多種有毒、有害元素，尤其是重金屬污染已成為破壞礦區(qū)及周邊地區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量的主要因素，間接或直接的對當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成了負面影響。為了加強成縣礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護和管理綜合能力，我們選擇了黃渚礦區(qū)的水泉鉛鋅選礦廠、百昌有限責(zé)任公司選礦廠、官店扶貧福利鉛鋅聯(lián)營選礦廠、潤鋒工貿(mào)有限公司選礦廠4個尾礦庫為調(diào)查對象，分析了尾礦庫土壤和礦尾渣中Pb、As、Zn、Cu等重金屬含量，評價了土壤總體污染程度，以期為研究區(qū)農(nóng)業(yè)環(huán)境污染治理和保護提供依據(jù)。

1 抽樣、檢測與評價方法

1.1 樣品采集

依據(jù)《農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量檢測技術(shù)規(guī)范》（NY/T395-2000），于2010年4月對成縣黃渚4個鉛鋅選礦企業(yè)2個尾礦庫因潰壩引起的污染土壤和2個礦渣堆放造成的污染土壤進行了土樣采集。每個采樣點分為0～20 cm、20～50 cm兩層，采集土壤樣品，并采集礦尾渣樣品1個。土樣采集時避免使用金屬器具操作，剔除樣品中的植物殘留體、礫石、侵入物和新生體，混勻后現(xiàn)場采用四分法留約1 kg左右的樣品裝入密封的塑料袋，標(biāo)簽注明采樣點和采樣深度，帶回實驗室放在陰涼、干燥、通風(fēng)、無灰塵污染的室內(nèi)，自然風(fēng)干后磨碎、過篩供實驗室測定。

1.2 分析項目及方法

土壤樣品和礦尾渣的分析項目包括Pb、Zn、Cu、As等4種重金屬元素。樣品分析采用GB15618-1995推薦的方法，Pb、Zn、Cu元素土樣經(jīng)鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸消解后，采用原子吸收分光光度法測定；As元素土樣經(jīng)硫酸-硝酸-高氯酸消解后，采用二乙基二硫代氨基酸銀光光度法測定。整個分析過程按規(guī)范要求采取了嚴(yán)密的質(zhì)量控制措施，以保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠性。樣品分析測試由甘肅省天水市環(huán)境監(jiān)測站完成。

1.3 評價標(biāo)準(zhǔn)

以國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-1995）作為判定和評價土壤重金屬污染的限量標(biāo)準(zhǔn)（表1）［1］。同時以土壤環(huán)境背景值為標(biāo)準(zhǔn)評價的參考。甘肅省和成縣的土壤環(huán)境背景值見表2［2］。

表1 土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)①

1.4 評價方法

1.4.1 單項污染指數(shù)法 指某污染物質(zhì)濃度與該物質(zhì)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的比值，稱某污染物的污染指數(shù)［3～5］。其計算公式為

Pij=Cij/Sij

Pij為j點土壤污染物i的污染指數(shù)；C ij為j點土壤i污染物的實測值，用mg/kg表示；Sij為j點土壤污染物i的評價標(biāo)準(zhǔn)，用mg/kg表示。當(dāng)污染指數(shù)≤1時，表示未污染；當(dāng)污染指數(shù)＞1時，表示污染超標(biāo)，且數(shù)值越大，污染越重。即

Pij≤1，表示未污染；

Pij＞1，表示污染超標(biāo)。

1.4.2 綜合污染指數(shù)法 由于單項污染指數(shù)法只能反應(yīng)各個污染物的污染程度，不能綜合、全面地反應(yīng)污染狀況；采用綜合污染指數(shù)法可兼顧單因子污染指數(shù)的平均值和最高值，突出污染較重的污染物的作用。其計算公式為

式中P為第j個監(jiān)測點的質(zhì)量綜合指數(shù)，Pijmax為第j個監(jiān)測點 i污染物所有單項污染指數(shù)中的最大值；Pijave為第j個監(jiān)測點i污染物所有單項污染指數(shù)的平均值。土壤污染分級指標(biāo)根據(jù)汪雅各（1991）所劃的5個污染等級進行評估（表3）。

2 結(jié)果與分析

2.1 重金屬含量

分析結(jié)果（表4）表明，潰壩土壤0～20、20～50 cm土層中重金屬Pb元素含量分別為775.0、401.0 mg/kg，為成縣土壤背景值高限值的32.29、16.71倍，土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)高限值的2.21、1.15倍。Zn元素含量分別為56.1、53.6mg/kg，為成縣土壤背景值高限值的0.67、0.64倍，土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)高限值的0.19、0.18倍，均低于成縣土壤背景值高限值和土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)高限值。Cu元素含量分別為49.1、33.4mg/kg，為成縣土壤背景值高限值的1.69、1.15倍，土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)高限值的0.49、0.33倍，未超出土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)。As元素含量分別為28.5、3.46mg/kg，為成縣土壤背景值高限值的1.90、0.23倍，土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)高限值的1.14、0.14倍。

堆渣土壤0～20、20～50 cm土層中，重金屬元素Pb的含量分別為562.0、284.0mg/kg，為成縣土壤背景值高限值的23.42、11.83倍，土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)高限值的1.61、0.81倍。Zn元素含量分別為52.9、26.0mg/kg，為成縣土壤背景值高限值的0.63、0.31倍，土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)高限值的0.18、0.09倍，均低于成縣土壤背景值和土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)的高限值。Cu元素含量分別為64.4、14.9mg/kg，為成縣土壤背景值高限值的2.22、0.51倍，土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)高限值的0.64、0.15倍，未超出土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)的高限值。As元素含量分別為13.3、7.4mg/kg，為成縣土壤背景值高限值的0.89、0.49倍，土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)高限值的0.53、0.30倍，均低于成縣土壤背景值高限和土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)的高限值。

礦尾渣樣品中含重金屬元素Pb 840.0mg/kg、Zn 59.1mg/kg、Cu 53.7mg/kg、As 57.4mg/kg。除Zn、Cu含量較低外，Pb、As分別是成縣土壤背景值高限的35.00、3.83倍，土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)的2.40、2.30倍?？梢?，無論是潰壩土壤、堆渣土壤還是礦尾渣，其重金屬元素Pb和As含量都相對較高，表明污染土壤的主要污染物是Pb元素，其次是As元素，Cu、Zn元素對土壤基本無污染。

表2 甘肅省、成縣土壤元素環(huán)境背景值①

表3 土壤污染分級指標(biāo)

表4 不同土壤類型重金屬元素監(jiān)測結(jié)果

表5 污染土壤重金屬評價結(jié)果

2.2 評價

從表5可以看出，不同土壤類型的0～20 cm土層中，潰壩土壤的重金屬元素Pb、Zn、As的含量均高于堆渣土壤，但Cu低于堆渣土壤；綜合污染指數(shù)潰壩土壤為1.72，堆渣土壤為1.25，潰壩土壤高于堆渣土壤0.47百分點；污染程度均表現(xiàn)輕度污染。20～50 cm土層中，潰壩土壤重金屬元素Pb、Zn、Cu、As的含量均高于堆渣土壤；綜合污染指數(shù)潰壩土壤為0.87，堆渣土壤為0.62，潰壩土壤高于堆渣土壤0.25百分點；污染程度潰壩土壤達警戒級，堆渣土壤為安全級，表明0～20 cm的土層土壤污染程度高于20～50 cm的土層土壤，即表層土污染大于心土層。單項污染指數(shù)中，潰壩土壤0～20 cm土層Pb元素的污染指數(shù)為2.21，屬中度污染；As元素的污染指數(shù)為1.14，屬輕度污染；20～50 cm土層Pb元素的污染指數(shù)為1.15，屬輕度污染；As元素的污染指數(shù)為0.14，屬清潔級。堆渣土壤0～20 cm土層Pb元素的污染指數(shù)為1.60，屬輕度污染；As元素的污染指數(shù)為0.53，屬清潔級；20～50 cm土層Pb元素的污染指數(shù)為0.81，屬尚清潔級；As元素的污染指數(shù)為0.30，屬清潔級。重金屬Zn、Cu元素在兩類土壤中均未出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，污染指數(shù)均屬清潔或尚清潔級。

采用成縣土壤背景值作為環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)，潰壩土壤和堆渣土壤重金屬元素含量除Zn元素和A s元素含量未超標(biāo)外，其余金屬元素含量均超標(biāo)。其中Pb元素含量偏高幅度較大，潰壩和堆渣土壤0～20 cm土層中Pb元素單項污染指數(shù)分別達到32.3、23.4；20～50 cm土層分別達到16.7、11.8，均為嚴(yán)重污染程度；除Zn元素和心土層土壤中的As元素未污染外，其它單項污染指數(shù)均達到輕度或中度污染。潰壩土壤和堆渣土壤0～20 cm土層綜合污染指數(shù)分別為23.7、17.2，20～50 cm土層綜合污染指數(shù)分別為12.3、8.7，均達到重污染程度。表明土壤重金屬特別是Pb元素污染對土壤生態(tài)環(huán)境威脅很大。

3 小結(jié)與討論

1）評價結(jié)果表明，成縣黃渚礦區(qū)鉛鋅礦尾礦庫因潰壩或尾渣堆積對周邊土壤造成不同程度的污染，潰壩對周邊土壤造成的污染大于礦尾渣堆積對周邊土壤的污染。從綜合污染指數(shù)來看，研究區(qū)兩類土壤0～20 cm土層污染程度均為輕度污染，潰壩土壤20～50 cm土層污染程度為警戒級，堆渣土壤污染程度為安全級。從單項污染指數(shù)來看，潰壩土壤0～20 cm土層Pb元素污染程度屬中度污染，As屬輕度污染，堆積土壤0～20 cm土層重金屬Pb屬輕度污染；Zn、Cu元素未造成污染。潰壩土壤0～20 cm土層土壤的污染指數(shù)為Pb＞As＞Cu＞Zn，20～50 cm土層土壤的污染指數(shù)為Pb＞Cu＞Zn＞As；堆渣土壤0～20 cm土層土壤的污染指數(shù)為Pb＞Cu＞As＞Zn，20～50 cm土層土壤的污染指數(shù)為Pb＞As＞Cu＞Zn；礦尾渣樣品污染指數(shù)為Pb＞Zn＞As＞Cu，總體對生態(tài)危害程度不高。

2）造成污染的主要原因是采礦碎石和尾砂漏天堆放，在雨水淋洗的作用下，重金屬進入堆放物—土界面及至土壤耕作層，導(dǎo)致了土壤重金屬污染。潤鋒公司鉛鋅選礦廠尾礦庫和百昌公司鉛鋅選礦廠單子溝尾礦庫由于潰壩致使礦渣下瀉覆蓋，造成了更大范圍的土壤污染，而在遠離尾礦庫的土壤直接影響比較微弱，可采用工程措施進行初步治理?？赏ㄟ^清理淤積礦渣、疏通行洪溝、對壩下污染土壤清淤后采取換土和覆土等措施恢復(fù)為耕地，或通過種草種樹，在庫面和壩坡按標(biāo)準(zhǔn)削坡覆土，以減緩對周邊土壤的進一步污染。

［1］ 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).GB15618-1995土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.中國環(huán)境科學(xué)出版社，1996.

［2］ 連 兵.《甘肅省土壤環(huán)境背景值調(diào)查研究》全程序質(zhì)量保證體系［J］.甘肅環(huán)境研究與監(jiān)測，1993，6（3）：26-32.

［3］ 王生樸，連 兵.甘肅省土壤環(huán)境背景值特征及其分布規(guī)律［J］. 甘肅環(huán)境研究與監(jiān)測，1993，6（3）：3-6.

［4］ 傅克文.農(nóng)業(yè)環(huán)境的化學(xué)污染［M］.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1985：105-109.

［5］ 呂青松，蔣煜峰，楊 帆，等.重金屬污染淋洗技術(shù)研究進展［J］. 甘肅農(nóng)業(yè)科技，2010（3）：35-39.