范新瑞，謝 瑩

（1.銅陵市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站；2.銅陵市第五中學(xué)，安徽 銅陵 244000）

新橋礦業(yè)有限公司位于安徽省銅陵市東郊獅子山區(qū)新橋村，是一座以硫?yàn)橹?，伴生銅、鐵、金、銀、鉛、鋅等多種有用金屬元素的大型硫化物礦床。礦山采用坑露聯(lián)合開(kāi)采模式，目前己形成150萬(wàn)t生產(chǎn)能力（其中露采90萬(wàn)t/a，坑采60萬(wàn)t/a），同時(shí)建有處理能力120萬(wàn)t/a的銅選廠和處理能力60萬(wàn)t/a的選硫裝置，是我國(guó)重要的硫鐵礦生產(chǎn)基地之一。

1 材料和方法

1.1 樣品的采集

根據(jù)銅陵市新橋礦區(qū)的基本情況，在礦區(qū)周邊的村莊和廠界周邊農(nóng)田內(nèi)，筆者共選取9個(gè)采樣點(diǎn)，采集0～20 cm表層土壤。將樣品在自然條件下集中晾干，剔除樣品中的雜物，用研缽研至80目，裝入密封袋保存待測(cè)；在采集和處理過(guò)程中，樣品未與金屬器皿接觸。

1.2 分析測(cè)試方法

用電子分析天平稱(chēng)取樣品0.5 g，在100 mL三角瓶中用HNO3-HCl-HClO4混酸消化，用5%硝酸浸提于50 mL容量瓶中，稀釋定容后用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定Cu、Pb、Cr、Cd、Hg和As等6種金屬。樣品分別編號(hào)為1-1、1-2、2-1、2-2、2-3、3-1、3-2、3-3和3-4。分析結(jié)果如表1所示。

2 染評(píng)價(jià)方法與計(jì)算

2.1 地累積指數(shù)法

地累積指數(shù)法通常稱(chēng)為Muller指數(shù)，被廣泛用于研究重金屬污染程度的定量指標(biāo)，計(jì)算方法見(jiàn)如式（1）所示[1]。

表1 銅陵市新橋礦區(qū)周邊土壤重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)

式中，Lgeo為地累積指數(shù)；Ci為樣品元素實(shí)測(cè)含量值，mg/kg；BEi為樣品元素的背景值，mg/kg；1.5為修正指數(shù)。

地積累指數(shù)法污染級(jí)別劃分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 地質(zhì)累積污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（無(wú)量綱）

重金屬污染評(píng)價(jià)必須考慮土壤背景值，還應(yīng)考慮人對(duì)研究區(qū)域的外在污染，地累積指數(shù)法引入了修正指數(shù)使得評(píng)價(jià)結(jié)果更加準(zhǔn)確[2]。應(yīng)用地積累指數(shù)法對(duì)新橋礦區(qū)周邊土壤中的Cu、Pb、Cr、Cd、Hg和As等6種重金屬元素含量進(jìn)行計(jì)算分析，得出的分級(jí)結(jié)果如表3所示。

2.2 潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)方法

潛在生態(tài)危害指數(shù)法是從沉積學(xué)角度對(duì)土壤或沉積物中重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法。該方法不僅可以反映各種污染物的單個(gè)影響，也可以反映多種污染物的綜合影響，并且定量劃分出潛在的危害程度，是目前應(yīng)用很廣的一種方法，計(jì)算方法見(jiàn)如式（2）所示[3]。

式中，Eri為潛在生態(tài)危害單項(xiàng)系數(shù)；Tri為測(cè)定金屬的毒性響應(yīng)系數(shù)，毒性系數(shù)為：Cr=2，Cu=Pb=5，As=10，Cd=30，Hg=40[4]；Csi為單項(xiàng)污染系數(shù)；Cri為土壤重金屬濃度實(shí)測(cè)值；Cni為研究區(qū)域土壤背景值；RI為多種重金屬元素的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，詳情如表4所示[5]。

表3 新橋礦區(qū)周邊土壤重金屬元素的地積累指數(shù)與分級(jí)

表4 重金屬潛在生態(tài)危害指標(biāo)與分級(jí)關(guān)系

以銅陵土壤背景值為依據(jù)，應(yīng)用式（2）對(duì)新橋礦區(qū)周邊土壤重金屬含量進(jìn)行計(jì)算，可得Cu、Pb、Cr、Cd、Hg和As等6種重金屬元素的潛在生態(tài)危害指數(shù)Eri及綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)RI，詳情如表5所示。

3 分析與討論

由變異系數(shù)的分析數(shù)據(jù)可以看出，除Cr和Hg變異系數(shù)稍小外，Cu、Pb、Cd和As的變異系數(shù)都很大，說(shuō)明新橋礦區(qū)周邊土壤人為污染造成的影響很大。

由地積累指數(shù)法的評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，研究區(qū)域土壤重金屬污染的程度從高到低依次為Cd＞Cu＞As＞Pb＞Hg＞Cr。其中Cd的污染指數(shù)最高，屬于中等—極強(qiáng)污染；其次是Cu、As和Pb，屬于中等—強(qiáng)污染；而Hg和Cr的污染程度最小，基本沒(méi)有產(chǎn)生污染。由此可知，Cd、Cu、As和Pb是研究區(qū)域土壤中主要的污染因子，尤其是Cd不但污染程度較重，而且毒性影響較大。

由潛在生態(tài)污染指數(shù)法的評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，研究區(qū)域土壤中各重金屬的潛在生態(tài)危害程度從高到低依次為Cd＞Cu=As＞Pb=Hg＞Cr；從單個(gè)重金屬元素的潛在生態(tài)危害指數(shù)來(lái)看，主要是Cd，其次是Cu和As，而Pb和Hg的污染程度很小，Cr無(wú)污染；多種重金屬的生態(tài)系統(tǒng)的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（RI）表明：大多采樣點(diǎn)（6個(gè)）生態(tài)危害很重，其余3個(gè)采樣點(diǎn)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)150≤RI＜300，屬于中等生態(tài)危害范疇。各元素在兩種評(píng)價(jià)方法中的污染等級(jí)如表6所示。

表5 研究區(qū)域土壤重金屬的潛在生態(tài)危害指數(shù)

表6 各元素在兩種評(píng)價(jià)方法中的污染等級(jí)

由兩種土壤污染程度方法的對(duì)比可以看出，研究區(qū)域土壤中重金屬污染程度評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致。地積累指數(shù)法明確體現(xiàn)重金屬的富集程度及其污染級(jí)別，但其側(cè)重點(diǎn)較為單一；潛在生態(tài)危害指數(shù)法能夠反映出多種重金屬的綜合污染程度，但其元素毒性系數(shù)帶有一定的主觀性。本研究區(qū)內(nèi)，人為活動(dòng)對(duì)土壤中重金屬的干擾是主要因素，所以潛在生態(tài)危害指數(shù)更適合用于此區(qū)域污染程度的判定。

4 結(jié)論

在選取的6種重金屬中，Cd的污染相當(dāng)嚴(yán)重，6個(gè)土壤樣品中其含量在0.294～11.600 mg/kg，研究區(qū)域土壤普遍Cd含量超標(biāo)；按本文選取的2種評(píng)價(jià)方法，研究區(qū)域土壤污染程度達(dá)到重度生態(tài)危害水平，主要為Cd、Cu和As，其主要原因與硫鐵礦、銅礦的開(kāi)發(fā)密不可分；變異系數(shù)順序?yàn)锳s＞Cd＞Cu＞Pb＞1＞Hg＞Cr；說(shuō)明As、Cd、Cu和Pb受人為活動(dòng)干預(yù)更加強(qiáng)烈。