国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

鉛鋅礦區(qū)土壤重金屬污染特征及污染風(fēng)險評價

2016-09-21 06:33何緒文王宇翔房增強崔曉宇張斯宇
關(guān)鍵詞:重金屬污染土壤

何緒文,王宇翔,房增強,崔曉宇,3,張斯宇

1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,北京 100083 2.工業(yè)和信息化部國際經(jīng)濟技術(shù)合作中心,北京 100846 3.中國環(huán)境科學(xué)研究院城市水環(huán)境科技創(chuàng)新基地,北京 100012

?

鉛鋅礦區(qū)土壤重金屬污染特征及污染風(fēng)險評價

何緒文1,王宇翔1,房增強2,崔曉宇1,3,張斯宇1

1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,北京100083 2.工業(yè)和信息化部國際經(jīng)濟技術(shù)合作中心,北京100846 3.中國環(huán)境科學(xué)研究院城市水環(huán)境科技創(chuàng)新基地,北京100012

為研究鉛鋅礦區(qū)土壤重金屬的環(huán)境污染特征并評價其風(fēng)險,以湖南省某鉛鋅礦區(qū)土壤為研究對象,利用X射線衍射譜(X-ray diffraction,XRD)分析土壤礦物組成,在微波消解土壤樣品后采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)檢測重金屬濃度,利用歐洲共同體修正(BCR)法分析土壤中重金屬賦存形態(tài),最后開展了土壤重金屬污染潛在生態(tài)風(fēng)險評價。結(jié)果表明:礦區(qū)土壤成分主要包括石英、長石、高嶺石、蒙脫石等;土壤重金屬污染水平為Zn>Pb>Ni>Cd>Cu>Cr>As;土壤重金屬中以殘渣態(tài)存在所占比例最高的是Ni,酸可提取態(tài)所占比例最高的是Zn;土壤重金屬的污染指數(shù)及潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)整體偏高,單因子污染指數(shù)最高的是Cd,內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為1 472.98;生態(tài)風(fēng)險指數(shù)最高的重金屬為Cd,生態(tài)風(fēng)險綜合指數(shù)(RI)高達25 380.63,超過高生態(tài)風(fēng)險閾值211.51倍。

湖南省;土壤污染;重金屬;浸出特性;歐洲共同體修正(BCR)法;污染指數(shù);潛在生態(tài)風(fēng)險

重金屬作為持久性潛在有毒污染物[1],一旦進入環(huán)境后,因不能被生物降解而長期存在于環(huán)境中且不斷積累,危及人體及生態(tài)安全[2-4]。礦山的長期開采以及礦渣的隨意堆放,會對當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成嚴重的重金屬污染,重金屬毒害成為礦區(qū)普遍存在的問題[5-6],不僅影響礦山自身發(fā)展,且影響礦山周邊地區(qū)的群眾生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[7]。因此,分析研究鉛鋅礦區(qū)土壤重金屬污染特征和評價其生態(tài)風(fēng)險對于礦區(qū)環(huán)境保護及指導(dǎo)礦區(qū)土壤修復(fù)都具有重要意義。

近年來,重金屬污染問題正成為不同土地類型及其利用的研究熱點。范拴喜[8]以寶雞市長青鎮(zhèn)冶煉廠周圍農(nóng)田土壤為研究對象,分析其重金屬的空間分布,選用地積累指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法和Hkanson生態(tài)風(fēng)險法對其污染狀況評估;石寧寧等[9]以蘇南某農(nóng)藥工業(yè)園區(qū)周邊30 km2區(qū)域為研究區(qū),研究了土壤重金屬濃度并評價了其風(fēng)險;孫慧珍等[10]以9種人工林為對象,對林地土壤的重金屬濃度及污染指數(shù)進行了分析;李繼寧等[11]以銻礦區(qū)土壤重金屬為研究對象,對其中重金屬的生物可給性進行了分析,同時評價了人體健康風(fēng)險;趙淑蘋等[12]以大慶市及黑龍江省土壤背景值和國家土壤環(huán)境質(zhì)量標準為對照,對比分析大慶市不同土地利用類型中重金屬濃度變化規(guī)律,并進行了生態(tài)危害評價;張霖琳等[13]測定汀江某河段底泥樣品中重金屬的濃度,通過地積累指數(shù)法和潛在生態(tài)危害指數(shù)法對底泥重金屬污染進行綜合評價;田林峰等[14]以貴州紅楓湖為研究對象,分析了該湖中重金屬的濃度分布特征,并分析對其表層沉積物中重金屬生態(tài)風(fēng)險,發(fā)現(xiàn)Cd和Hg的潛在危害性最強,直接影響到整個湖區(qū)的生態(tài)風(fēng)險。但隨著金屬賦存形態(tài)被引入環(huán)境領(lǐng)域后,用重金屬總量的高低來衡量其生態(tài)風(fēng)險并不確切[15]。孫海等[16]利用Tessier逐級提取法分析了林下參土的重金屬形態(tài)及其生態(tài)風(fēng)險。常用的形態(tài)分析方法包括Tessier[17]逐級提取法和歐洲共同體修正(BCR)[18]逐級提取法,Tessier法分級更詳細,BCR法相對簡單但重現(xiàn)性好。將基于重金屬總量污染的污染水平及潛在生態(tài)風(fēng)險與土壤中重金屬賦存形態(tài)相結(jié)合,更能準確反映污染情況。與此同時,我國鉛鋅礦產(chǎn)資源比較豐富,生產(chǎn)能力、消費量、出口量都居世界前列,是我國的優(yōu)勢礦種,加強對鉛鋅礦造成的重金屬污染研究具有重要的實際意義。以湖南省某鉛鋅礦為研究區(qū)域,對區(qū)域內(nèi)土壤中重金屬濃度及形態(tài)進行了分析,運用單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對土壤重金屬進行污染評價,同時探討了潛在生態(tài)風(fēng)險,以期為礦區(qū)的環(huán)境保護及治理提供合理的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1研究區(qū)域概況

研究區(qū)域位于素有“湘西門戶”之稱的湖南省西北部懷化市北端的沅陵縣,全縣總面積5 852 km2,地理坐標為110°05′31″E~111°06′27″E,28°04′48″N~29°02′26″N。沅陵縣屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū),主要氣候特點為四季分明、熱量充足、雨水集中、嚴寒期短、暑熱期長、夏秋多旱,年平均降水量為1 440.9 mm。礦區(qū)位于麻溪鋪鎮(zhèn)沅江附近,研究區(qū)域如圖1所示。

圖1 研究區(qū)域示意Fig.1 Sketch map of study area

1.2樣品采集與分析

根據(jù)研究區(qū)域內(nèi)地勢及現(xiàn)場實際情況確定8處采樣區(qū)域,每個采樣區(qū)域內(nèi)利用蛇形布點法隨機設(shè)置3個采樣點,剔除地表雜物用鐵鍬進行取樣,樣品采集深度為0~20 cm,采集質(zhì)量為1 kg,所有樣品均密封保存在自封袋內(nèi)帶回實驗室。樣品自然風(fēng)干后,置于烘箱內(nèi)于40 ℃下烘干,將所有樣品均單獨充分混勻,研磨過篩(100目),用四分法處理試驗用樣品,留存?zhèn)溆谩?/p>

以X’Pert Pro型X-射線衍射粉末分析儀(Panalytical公司,荷蘭)進行化合物的光譜分析,試驗條件:電壓為40 kV,電流為40 mA;采用封閉式銅靶射線源,石墨單晶干涉器;樣品為粉末狀,經(jīng)處理后以2θ為10.000 1°~80.003 1°進行掃描,間隔為0.02°,掃描速度為2(°)min。

稱取樣品0.2 g,置于聚四氟乙烯消解罐中,滴加2~3滴去離子水潤濕,加6 mL 65%的硝酸、6 mL 40%的氫氟酸及2 mL 37%的鹽酸,設(shè)定微波消解程序消解,消解后在電熱板上加熱趕酸,冷卻后加1%硝酸定容至50 mL,于4 ℃下保存待測。重金屬元素化學(xué)形態(tài)分析采用BCR法:1)酸可提取態(tài),稱取0.50 g土壤到50 mL離心管中,加入20 mL濃度為0.11 molL醋酸(HOAc),室溫下振蕩16 h,在3 000 rmin離心20 min,取上清液待測,殘渣留存;2)可還原態(tài),向第1步的殘渣中加0.5 molL的NH2OH·HCl(鹽酸羥胺)溶液20 mL,室溫振蕩16 h,在3 000 rmin離心20 min,取上清液待測,殘渣留存;3)可氧化態(tài),向第2步的殘渣中加30%的H2O25 mL,室溫反應(yīng)1 h,偶爾振蕩,(85±2)℃下水浴硝化1 h,蒸發(fā)至體積少于2 mL,補加5 mL H2O2,重復(fù)操作,體積減少到大約1 mL,冷卻后加1.0 molL NH4OAc溶液25 mL,室溫下振蕩16 h,在3 000 rmin離心20 min,取上清液待測,殘渣留存;4)殘渣態(tài),方法同全量檢測方法。所有試驗均設(shè)置3組平行試驗。所用樣品中重金屬濃度采用iCAP6000 SERIES型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-AES)進行檢測。

數(shù)據(jù)分析過程中,X射線衍射譜(X-ray diffraction,XRD)物相分析和鑒定結(jié)果輸出采用X’Pert HighScore軟件,XRD圖譜及數(shù)據(jù)分析圖采用Origin 8.5繪制。

1.3土壤重金屬污染評價

1.3.1單因子污染指數(shù)法

單因子污染指數(shù)法是國內(nèi)外普遍采用的對土壤中某一污染物的污染程度進行評價的方法之一[19],其計算公式為:

Pi=ciSi

(1)

式中:Pi為土壤中污染物i的單因子污染指數(shù);ci為污染物i的實測濃度,mgkg;Si為污染物i的評價標準,mgkg。

1.3.2內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法可全面反映土壤中各污染物的平均污染水平,也突出了污染最嚴重的污染物給環(huán)境造成的危害[15],其計算公式為:

(2)

式中:P為監(jiān)測點的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù);Pjmax為j監(jiān)測點污染物單因子污染指數(shù)中的最大值;Pjave為j監(jiān)測點所有污染物單因子污染指數(shù)平均值。依據(jù)單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法可將土壤重金屬污染劃分為5個等級,如表1所示。

表2為GB 15618—1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》,選用國家土壤質(zhì)量二級標準作為評價標準。

表1 土壤重金屬污染分級標準

1.4土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險

沉積物重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險評價采用瑞典科學(xué)家Hakanson提出的評價方法[20],該方法綜合考慮了多元素協(xié)同作用、毒性水平、污染物濃度以及環(huán)境對重金屬污染敏感性等因素,消除了區(qū)域差異及異源污染的影響,在沉積物重金屬污染質(zhì)量評價方面應(yīng)用廣泛[21-22],其計算公式如下:

(3)

(4)

表2 《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》各級標準限值

Table 2 Environmental standard for soils mgkg

表2 《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》各級標準限值

重金屬一級自然背景(pH)二級pH<6.56.5≤pH≤7.5pH>7.5三級pH>6.5Cd0.20.30.30.61As1540302540Cu3550100100400Pb35250300350500Cr90150200250300Zn100200250300500Ni40405060200

(5)

表3 不同重金屬的毒性響應(yīng)系數(shù)

表4 不同生態(tài)風(fēng)險水平的劃分

2 結(jié)果與分析

圖2 土壤樣品的X射線衍射譜Fig.2 X-ray diffraction patterns of soils

鉛鋅礦渣土的XRD圖譜見圖2。由圖2可知,該樣品主要礦物質(zhì)成分包括石英(quartz)、長石(feldspar potassian)、高嶺石(kaolinite)、蒙脫石(montmorillonite)等。濃度最高的無機礦物質(zhì)成分是石英,石英是最穩(wěn)定的硅酸鹽,即二氧化硅(SiO2),晶體屬三方晶系的氧化物礦物,對金屬離子的吸附能力較弱[23];長石族礦物屬于架狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽,具有明顯的孔道結(jié)構(gòu)礦物特征;高嶺石屬于黏土礦物,主要是長石和其他硅酸鹽礦物天然蝕變的產(chǎn)物;蒙脫石晶體屬單斜晶系的含水層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物。

土壤的礦物組成相對復(fù)雜,但不同類型的土壤含有的基本礦物相同,雋英華等[24]對4種不同典型土壤類型進行了礦物成分分析,發(fā)現(xiàn)其基本礦物成分是石英,與本研究結(jié)果一致。根據(jù)土壤類型的不同,可能會含有不等量的蒙脫石、高嶺石及云母等成分,本研究土壤類型為壤土,除石英外主要成分為高嶺石、蒙脫石和長石等。

2.1重金屬污染水平

對采集的24個樣品進行檢測分析,土壤中重金屬濃度統(tǒng)計結(jié)果如表5所示。

表5 土壤中重金屬濃度統(tǒng)計分析結(jié)果

從表5可以看出,Zn濃度為367.94~6 228.72 mgkg,Pb濃度為147.45~1 964.25 mgkg,Cd濃度為106.28~711.98 mgkg,Cr濃度為70.16~293.56 mgkg,Cu濃度為33.09~666.47 mgkg,Ni濃度為131.55~2 045.90 mgkg,As濃度為1.52~128.03 mgkg,各重金屬平均濃度為Zn>Pb>Ni>Cd>Cu>Cr>As。鉛鋅礦區(qū)周邊土壤重金屬累積平均濃度均高于中國土壤元素背景值,這主要是因為Pb和Zn在開采冶煉過程中,會大量侵入周圍土壤環(huán)境中,Cd是伴生元素,因此其濃度也遠高于背景值。由表5的偏度和峰度系數(shù)可知,除Cu外,Ni、Cr、Zn、Pb、As和Cd的濃度基本服從正態(tài)分布,Cu濃度主要是正偏態(tài),右側(cè)尾部較長。從變異系數(shù)分析,該鉛鋅礦區(qū)土壤中的7種重金屬的變異系數(shù)整體較低,其中Cr的變異系數(shù)為38.47%,屬于低等變異強度,分布較均勻;其余幾種重金屬的變異系數(shù)均為40%~100%,屬于中等變異強度。表明土壤中重金屬分布不均勻,具有明顯的離散性,這說明該區(qū)域內(nèi)土壤重金屬濃度分布受到外部行為影響。

當(dāng)土壤中的重金屬濃度明顯偏高,與本地土壤重金屬背景值差別很大,且不同重金屬的來源較為相近時,那么污染可能來源于礦山開采、礦石冶煉、礦區(qū)廢水排放、廢渣堆積以及尾礦淋濾等,重金屬通過降塵、淋濾、殘渣等方式進入到礦區(qū)土壤中;個別重金屬與其他重金屬有較大差別時可能來源于巖石風(fēng)化[25]。因此,礦區(qū)及冶煉廠等周圍的土壤極易受到污染[26-27],且污染水平一般較高。

2.2重金屬形態(tài)分析

化學(xué)形態(tài)連續(xù)提取法(sequential extraction procedure, SEP)是基于重金屬與土壤表面結(jié)構(gòu)或土壤中組分及其他基團結(jié)合強度的不同[28],利用一系列提取劑對重金屬在土壤中的存在形態(tài)進行劃分,通過連續(xù)提取法可以更好地揭示重金屬在土壤中的存在特性。對樣品進行BCR逐級提取,土壤重金屬形態(tài)分布見圖3。

圖3 土壤重金屬形態(tài)分布Fig.3 Distribution of heavy metal fractions in soils

由圖3可知,礦區(qū)土壤重金屬賦存形態(tài)所占比例差別很大:Cd、Pb和Zn 3種重金屬特征類似,殘渣態(tài)所占比例低而酸可提取態(tài)所占比例高,酸可提取態(tài)所占比例最大的重金屬是Zn,達71.84%;As、Cr和Ni 3種重金屬的殘渣態(tài)所占比例較大且均超過50%,重金屬Ni的殘渣態(tài)所占比例最高,達76.11%;Cu主要是以可氧化態(tài)存在??山粨Q態(tài)所占比例為Cd>Zn>Pb>Cu>As>Cr>Ni,可交換態(tài)重金屬容易遷移和轉(zhuǎn)化,被植物體吸收,造成對人體或自然的危害,應(yīng)提高重視。

土壤中存在不同的礦物成分,不同礦物成分擁有獨特的結(jié)構(gòu),石英的基本結(jié)構(gòu)單元為硅氧四面體,表面只暴露橋氧和≡Si—O-1,金屬離子在石英表面有2種吸附構(gòu)型:1)每個金屬離子羥基絡(luò)合物多面體與包含≡Si—O-1官能團上的硅氧四面體共頂點相連;2)每個金屬羥基絡(luò)合物多面體以一條棱上的2個頂點連接石英表面2個相鄰硅氧四面體的頂點(≡Si—O-1官能團上的非橋氧)[23]。長石是架狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物,其硅氧四面體骨干中四配位的鋁部分取代硅,取代的結(jié)果使骨干中連鋁橋氧多帶負電荷,金屬離子可以產(chǎn)生離子交換位吸附或空位產(chǎn)生吸附。重金屬在土壤中以不同的方式或形態(tài)存在,是其在連續(xù)提取試驗中呈現(xiàn)出不同提取態(tài)的原因。

2.3土壤重金屬污染評價分析

基于檢測分析結(jié)果,利用單因子污染指數(shù)法〔式(1)〕和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法〔式(2)〕評價土壤重金屬污染情況,得到土壤重金屬污染評價指數(shù),如表6所示。由表6可知,鉛鋅礦區(qū)土壤中不同重金屬已經(jīng)對土壤環(huán)境產(chǎn)生了不同程度的污染,各重金屬導(dǎo)致的污染程度為Cd>Pb>Zn>Ni>Cu>As>Cr,單因子污染指數(shù)整體偏高,土壤受重金屬污染十分嚴重,除了Cr污染等級為土壤輕度污染外,其他元素均為重度污染。其中污染程度最嚴重的Cd的單因子污染指數(shù)為2 083.11,是土壤受污染嚴重單因子限值的694.37倍。該鉛鋅礦區(qū)內(nèi)土壤重金屬的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為1 472.98,是土壤綜合受污染嚴重限值的490.99倍,該區(qū)域土壤整體上受多種重金屬綜合污染嚴重。

表6 土壤重金屬污染評價指數(shù)

2.4土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險分析

表7 土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)

分析發(fā)現(xiàn),盡管是污染濃度很高的重金屬,其污染水平和潛在生態(tài)風(fēng)險評價仍存在差異。產(chǎn)生差異的原因是不同重金屬的毒性響應(yīng)系數(shù)不同,對于毒性效應(yīng)高的重金屬,盡管其富集倍數(shù)較低,但潛在生態(tài)風(fēng)險仍然很高;反之,如果重金屬的毒性響應(yīng)系數(shù)較低,其富集倍數(shù)較高時也依舊可能存在較小的潛在生態(tài)風(fēng)險。如Zn作為一種重要的植物營養(yǎng)元素,其毒性響應(yīng)系數(shù)最小(為1),因而其生態(tài)風(fēng)險隨之降低[27]。當(dāng)重金屬的毒性效應(yīng)高時,生態(tài)風(fēng)險上升迅速,反之變化趨勢緩慢,這使得不同重金屬在生態(tài)風(fēng)險中的排序相較富集倍數(shù)略有差異。另外,應(yīng)該重視對礦區(qū)土壤中重金屬賦存形態(tài)的研究,不同的存在形態(tài)可能會影響到重金屬的危害程度,筆者利用BCR連續(xù)提取法對土壤重金屬進行分析,發(fā)現(xiàn)酸可提取態(tài)所占比例最高的元素為Cd、Pb、Zn,因此在該區(qū)域潛在生態(tài)風(fēng)險及環(huán)境保護治理方面應(yīng)更加重視土壤中這3種重金屬。

3 結(jié)論

(1)礦區(qū)土壤中各重金屬平均濃度為Zn>Pb>Ni>Cd>Cu>Cr>As,重金屬平均累積濃度均高于中國土壤元素背景值;從偏度和峰度系數(shù)可知,除Cu外,Ni、Cr、Zn、Pb、As和Cd的濃度基本服從正態(tài)分布;土壤中7種重金屬的變異系數(shù)除Cr外,均屬于中等變異強度,表明土壤中重金屬分布不均勻,具有明顯的離散性,證明該區(qū)域內(nèi)土壤重金屬濃度分布受到外部行為影響。

(2)通過BCR法對重金屬形態(tài)分析發(fā)現(xiàn),礦區(qū)土壤中不同重金屬的賦存形態(tài)差別較大,可交換態(tài)所占比例為Zn>Pb>Cd>Cu>Ni>As>Cr,可交換態(tài)重金屬容易遷移和轉(zhuǎn)化,造成對人體或自然的危害。其中Ni、As和Cr的殘渣態(tài)所占比例均超過50%,Ni殘渣態(tài)所占比例最高,達76.11%,存在形式較為穩(wěn)定。

(3)通過單因子污染指數(shù)分析發(fā)現(xiàn),各重金屬污染指數(shù)為Cd>Pb>Zn>Ni>Cu>As>Cr,其中除Cr污染等級為輕度污染外,其他重金屬均為重度污染;內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為1 472.98,是土壤綜合受污染嚴重限值的490.99倍,表明該區(qū)域土壤整體上受多種重金屬綜合污染嚴重。

(4)土壤中各重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險為Cd>Pb>Ni>As>Cu>Zn>Cr,生態(tài)風(fēng)險指數(shù)最高的重金屬為Cd,達24 997.33,屬于極高生態(tài)風(fēng)險,超出極高風(fēng)險閾值312.47倍;RI高達25 380.63,超出高生態(tài)風(fēng)險閾值211.51倍。

[1]REYNDERS H,BERVOETS L,GELDERS M,et al.Accumulation and effects of metals in caged carp and resident roach along a metal pollution gradient[J].Science of the Total Environment,2008,391(1):82-95.

[2]CHOPIN E I,ALLOWAY B J.Trace element partitioning and soil particle characterisation around mining and smelting areas at Tharsis,Ríotinto and Huelva,SW Spain[J].Science of the Total Environment,2007,373(3):488-500.

[3]ZHENG N,LIU J S,WANG Q C,et al.Mercury contamination due to zinc smelting and chlor-alkali production in NE China[J].Applied Geochemistry,2011,26(2):188-193.

[4]OLAWOYIN R,OVEWOLE S A,GRAYSON R L.Potential risk effect from elevated levels of soil heavy metals on human health in the Niger Delta[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2012,85:120-130.

[5]彭建,蔣一軍,吳健生,等.我國礦山開采的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)及土地復(fù)墾典型技術(shù)[J].地理科學(xué)進展,2005,24(2):38-48.

PENG J,JIANG Y J,WU J S,et al.Eco-environmental effects of mining and related land reclamation technologies in China[J].Progress in Geography,2005,24(2):38-48.

[6]SAHUQUILLO A,RIGOL A,RAURET G.Overview of the use of leachingextraction tests for risk assessment of trace metals in contaminated soils and sediments[J].Trends in Analytical Chemistry,2003,22(3):152-159.[7]YENILMEZ F,KUTER N,EMIL M K,et al.Evaluation of pollution levels atan abandoned coal mine site in Turkey with the aid of GIS[J].International Journal of Coal Geology,2011,86:12-19.

[8]范拴喜.寶雞市長青鎮(zhèn)冶煉廠周圍土壤重金屬分布特征與污染評價[J].環(huán)境化學(xué),2014,33(5):861-862.

[9]石寧寧,丁艷鋒,趙秀峰,等.某農(nóng)藥工業(yè)園區(qū)周邊土壤重金屬含量與風(fēng)險評價[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)雜志,2010,21(7):1835-1843.

SHI N N,DING Y F,ZHAO X F,et al.Heavy metals content and pollution risk assessment of cropland soils around a pesticide industrial park[J].Chinese Journal of Applied Ecology,2010,21(7):1835-1843.

[10]孫慧珍,陸小靜,陳明月,等.哈爾濱市不同類型人工林土壤重金屬含量[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2011,22(3):614-620.

SUN H Z,LU X J,CHEN M Y,et al.Soil heavy metals concentration in different type plantation in Harbin city[J].Chinese Journal of Applied Ecology,2011,22(3):614-620.

[11]李繼寧,魏源,趙龍,等.銻礦區(qū)土壤重金屬生物可給性及人體健康風(fēng)險評估[J].環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報,2014,4(5):412-420.

LI J N,WEI Y,ZHAO L,et al.Bioaccessibility and human health risk assessment of heavy metals in soils of antimony mine area[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2014,4(5):412-420.

[12]趙淑蘋,陳立新.大慶地區(qū)不同土地利用類型土壤重金屬分析及生態(tài)危害評價[J].水土保持學(xué)報,2011,25(10):195-199.

ZHAO S P,CHEN L X.Soil heavy content analysis and ecological risk assessment of different landuse types in Daqing region[J].Journal of Soil and Water Conservation,2011,25(10):195-199.

[13]張霖琳,梁宵,魏復(fù)盛.汀江某河段底泥中重金屬含量的測定及生態(tài)風(fēng)險評價[J].環(huán)境化學(xué),2012,31(7):945-951.

ZHANG L L,LIANG X,WEI F S.Determination of heavy metal contents and evaluation of the ecological risk of the sediments of Tingjiang River[J].Environmental Chemistry,2012,31(7):945-951.

[14]田林鋒,胡繼偉,秦樊鑫,等.紅楓湖沉積物重金屬元素地球化學(xué)特征及風(fēng)險評價[J].環(huán)境化學(xué),2011,30(9):1590-1598.

TIAN L F,HU J W,QIN F X,et al.Geochemical characteristics and risk assessment of heavy metals in sediments from Hongfeng Lake[J].Environmental Chemistry,2011,30(9):1590-1598.

[15]陳巖,季宏兵,朱先芳,等.北京市得田溝金礦和崎峰茶金礦周邊土壤重金屬形態(tài)分析和潛在風(fēng)險評價[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2012,31(11):2142-2151.

CHEN Y,JI H B,ZHU X F,et al.Fraction distribution and risk assessment of heavy metals in soils around the gold mine of Detiangou-Qifengcha,Beijing City,China[J].Journal of Agro-Environment Science,2012,31(11):2142-2151.

[16]孫海,張亞玉,孫長偉,等.林下參土壤中重金屬形態(tài)分布及生態(tài)風(fēng)險評估[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2014,33(5):928-934.

SUN H,ZHANG Y Y,SUN C W,et al.Form distribution and potential ecological risk assessment of heavy metals in understory ginseng soils[J].Journal of Agro-Environment Science,2014,33(5):928-934.

[17]TESSIER A,CAMPBELL P G C,BISSON M.Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals[J].Analytical Chemistry,1979,51(7):844-851.

[18]URE A M,QUEVAUVILLER P,MUNTAU H,et al.Speciation of heavy metals in soils and sediments:an account of the improvement and harmonization of extraction techniques undertaken under the auspices of the BCR of the Commission of the European Communities[J].International Journal of Environmental Analytical Chemistry,1993,51(1234):135-151.

[19]陳懷滿.環(huán)境土壤學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2005:522-523.

[20]HAKANSON L. An ecological risk index for aquatic pollution control a sediment ecological approach [J].Water Research,1980,14(8):996.

[21]于云江,胡林凱,楊彥,等.典型流域農(nóng)田土壤重金屬污染特征及生態(tài)風(fēng)險評價[J].環(huán)境科學(xué)研究,2010,23(12):1523-1527.

YU Y J,HU L K,YANG Y,et al.Pollution characteristics and ecological risk assessment of heavy metals in farmland soils of a typical basin[J].Research of Environmental Sciences,2010,23(12):1523-1527.

[22]劉志杰,李培英,張曉龍,等.黃河三角洲濱海濕地表層沉積物重金屬區(qū)域分布及生態(tài)風(fēng)險評價[J].環(huán)境科學(xué),2012,33(4):1182-1188.

LIU Z J,LI P Y,ZHANG X L,et al.Regional distribution and ecological risk evaluation of heavy metals in surface sediments from coastal wetlands of the Yellow River Delta[J].Environmental Science,2012,33(4):1182-1188.

[23]賈木欣,孫傳堯.幾種硅酸鹽礦物對金屬離子吸附特性的研究[J].礦冶,2001,10(3):25-30.

JIA M X,SUN C Y.Study on adsorption behavior of meetal ions on some silicate minerals[J].Mining & Metallurgy,2001,10(3):25-30.

[24]雋英華,武志杰,陳利軍,等.東北4種典型土壤粘粒礦物的初步表征[J].光譜學(xué)與光譜分析,2010,30(7):1918-1921.

JUAN Y H,WU Z J,CHEN L J,et al.Preliminary characterization of clay minerals from four typical soils of northeast China[J].Spectroscopy and Spectral Analysis,2010,30(7):1918-1921.

[25]張愛星,聶義寧,季宏兵,等.北京市水源涵養(yǎng)區(qū)上游萬莊金礦田土壤重金屬空間分布、形態(tài)特征及污染評價[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2014,33(12):2321-2328.

ZHANG A X,NIE Y N,JI H B,et al.Spatial distribution fractionation and pollution assessment of heavy metals in Wanzhuang gold mining field in upstream part of water conservation area of Beijing,China[J].Journal of Agro-Environment Science,2014,33(12):2321-2328.

[26]龍安華,劉建軍,倪才英,等.貴溪冶煉廠周邊農(nóng)田土壤重金屬污染特性及評價[J].土壤通報,2006,37(6):1312-1317.

LONG A H,LIU J J,NI C Y,et al.Assessment on the characteristic of heavy metals contam inated farm land soil around Guixi smeltery Jiangxi province[J].Chinese Journal of Soil Science,2006,37(6):1312-1317.

[27]石占飛,王力.神木礦區(qū)土壤重金屬含量特征及潛在風(fēng)險評價[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2013,32(6):1150-1158.

SHI Z F,WANG L.Contents of soil heavy metals and evaluation on the potential pollution risk in Shenmu mining area[J].Journal of Agro-Environment Science,2013,32(6):1150-1158.

[28]RAO C R M,SAHUQUILLO A,SANCHEZ J F L.A review of the different methods applied in environmental geochemistry for single and sequential extraction of trace elements in soils and related materials[J].Water Air & Soil Pollution,2008,189(1):291-333.

[29]陳濤,常慶瑞,劉京,等.長期污灌農(nóng)田土壤重金屬污染及潛在環(huán)境風(fēng)險評價[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2012,31(11):2152-2159.

CHEN T,CHANG Q R,LIU J,et al.Pollution and potential environment risk assessment of soil heavy metals in sewage irrigation area[J].Journal of Agro-Environment Science,2012,31(11):2152-2159.□

王磊,香寶,蘇本營,等.城市污泥應(yīng)用于我國北方沙地生態(tài)修復(fù)的探討[J].環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報,2016,6(5):484-492.

WANG L, XIANG B, SU B Y, et al.Application of urban sludge in restoration of sandy-land in north of China:a viewpoint[J].Journal of Environmental Engineering Technology,2016,6(5):484-492.

Pollution Characteristics and Pollution Risk Evaluation of Heavy Metals in Soil of Lead-zinc Mining Area

HE Xuwen1, WANG Yuxiang1, FANG Zengqiang2, CUI Xiaoyu1,3, ZHANG Siyu1

1.School of Chemical & Environmental Engineering, China University of Mining & Technology(Beijing), Beijing 100083, China 2.Center for International Economic and Technological Cooperation, Ministry of Industrial and Information Technology, Beijing 100846, China 3.Department of Urban Water Environmental Research, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China

In order to analyze the pollution characteristics and evaluate the pollution risk of heavy metals in soil in lead-zinc mining areas, soil samples in a lead-zinc mining area in Hunan province were collected and analyzed. The mineral compositions were analyzed by X-ray diffraction (XRD) method. The soil samples were digested by microwave digestion instrument, and then the concentration of heavy metals detected by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The heavy metal forms were analyzed by method proposed by the European Communities Bureau of Reference (BCR). Finally, the heavy metal pollution potential environmental risk was assessed. The results show that the soil components mainly include quartz, feldspar, kaolinite and montmorillonite, etc. The pollution level for different heavy metals is in the order of Zn>Pb>Ni>Cd>Cu>Cr>As. The heavy metals have different leaching behaviors in different leaching experiments, and Ni possesses the highest proportion of residual state, while Zn has the highest proportion of acid extractable state. The pollution index and potential ecological risk index of heavy metals in soil are high on the whole. Cd possesses the highest single pollution index with the Nemerow comprehensive index of 1 472.98. Cd also possesses the highest environmental risk coefficient with the comprehensive pollution indexRIof up to 25 380.63 that exceeds the high ecological risk threshold by 211.51 times.

Hunan province; soil contamination; heavy metal; leaching characteristic; BCR; contamination index; potential ecological risk

2016-01-10

北京市自然科學(xué)基金項目(8152025);河北省科技計劃項目(15274006D)

何緒文(1964—),男,教授,博士,主要研究方向為水處理及重金屬污染修復(fù),hexuwen@sina.com.cn

X53

1674-991X(2016)05-0476-08

10.3969j.issn.1674-991X.2016.05.070

猜你喜歡
重金屬污染土壤
土壤
重金屬對膨潤土膨脹性的影響
靈感的土壤
識破那些優(yōu)美“擺拍”——鏟除“四風(fēng)”的土壤
堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)
堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)
測定不同產(chǎn)地寬筋藤中5種重金屬
6 種藥材中5 種重金屬轉(zhuǎn)移率的測定
靈感的土壤
再生水回灌中DOM對重金屬遷移與保留問題研究