1、某銅礦區(qū)土壤重金屬污染評(píng)價(jià)某銅礦區(qū)土壤重金屬污染評(píng)價(jià)張永康12，曹耀華12，高照國(guó)12，劉承勇3，馮乃琦12，閆小換12（1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，鄭州450006；2.國(guó)土資源部多金屬礦評(píng)價(jià)與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州450006；3.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，鄭州450000）摘要摘要：分析測(cè)試了青海某銅礦區(qū)土壤重金屬元素(As、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni)含量，研究了對(duì)照區(qū)土壤似背景值

2、，采用單因子指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法、地累積污染指數(shù)法評(píng)價(jià)了礦業(yè)活動(dòng)區(qū)土壤重金屬污染狀況。結(jié)果表明，除廢石堆場(chǎng)周邊區(qū)域極個(gè)別的土壤樣品As、Pb、Cu、Cd元素超標(biāo)外，礦業(yè)活動(dòng)區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量良好；對(duì)照區(qū)土壤似背景值與青海省土壤元素背景值相當(dāng)，不是重金屬高背景區(qū)。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：礦業(yè)活動(dòng)區(qū)；重金屬污染；土壤似背景值中圖分類號(hào)：中圖分類號(hào)：X825文獻(xiàn)標(biāo)志碼：文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：文章編號(hào)：10077545（2018）08000000

3、AssessmentofHeavyMetalPollutioninOneCopperMiningAreaZHANGYongkang12CAOYaohua12GAOZhaoguo12LIUChengyong3FENGNaiqi12YANXiaohuan12(1.ZhengzhouInstituteofMultipurposeUtilizationofMineralResourcesCAGSZhengzhou450006China2.Key

4、LabatyofEvaluationMultipurposeUtilizationofPolymetallicesMinistryofLResourcesZhengzhou450006China3.No.2InstituteofGeoenvironmentSurveyofHenanZhengzhou450000China)Abstract：Contentsofheavymetalelements(AsCdHgPbCuZnCrNi)ins

5、oilsamplesfromonecopperminingactivityareainQinghaiProvincewereanalyzedmeasured.Backgroundlikevaluesofthesoilincontrolareawerestudied.ContentsofheavymetalelementswereevaluatedbasedonSingleFactIndexMethodNemerowMultiFactIn

6、dexMethodMuller’sGeoAccumulationPollutionIndexMethod.TheresultsshowthatthesoilqualityinminingactivityareaisgoodexceptthatcontentsofAsPbCuCdelementsinasmallamountofsamplesfromareasaroundwasterockyardarehigherthanthesecond

7、arystardofGB156181995.BackgroundlikevaluesofsoilincontrolareaaresimilartothoseofsoilelementsinQinghaiProvinceprovinganonheavymetalhighbackgroundarea.Keywds：miningactivityareaheavymetalpollutionbackgroundlikevalueofsoil土壤

8、是人類的衣食之源和生存之本，是最基本的生產(chǎn)要素[1]，土壤環(huán)境污染防治是目前研究的熱點(diǎn)[23]。土壤中的重金屬通過(guò)自然風(fēng)化、揚(yáng)塵、降雨淋溶等方式進(jìn)一步擴(kuò)散到周邊水體和土壤中，嚴(yán)重影響區(qū)域土壤的質(zhì)量，進(jìn)而通過(guò)食物鏈影響人類[46]，因此對(duì)以重金屬為評(píng)價(jià)指標(biāo)的土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)研究尤為重要。青海省西部祁漫塔格地區(qū)位于青藏高原東北部，柴達(dá)木盆地西南緣，是青海省重要的鐵、銅、鉛、鋅多金屬成礦帶[78]，已探明銅、鉛、鋅、鐵、鎳等大型礦產(chǎn)資源多處。

9、目前，正在大力開(kāi)發(fā)銅、鉛、鋅、鐵、鎳等礦產(chǎn)資源。據(jù)報(bào)導(dǎo)，該地區(qū)前期的礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)已造成了一定程度的環(huán)境破壞和土壤污染[9]。該地區(qū)屬于高寒荒漠區(qū)，氣候惡劣，生態(tài)環(huán)境十分脆弱，環(huán)境恢復(fù)能力差，一旦生態(tài)環(huán)境遭到破壞將很難修復(fù)，目前，針對(duì)該地區(qū)土壤重金屬污染研究較少。為了進(jìn)一步了解該地區(qū)的土壤質(zhì)量狀況，本文選取區(qū)內(nèi)典型的銅礦區(qū)為研究區(qū)域，分析研究了區(qū)域內(nèi)土壤重金屬元素及對(duì)照區(qū)似背景值[1011]，檢測(cè)分析了礦區(qū)土壤中8種重金屬的含量（Hg、A

10、s、Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr），并對(duì)其質(zhì)量狀況進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)。1研究區(qū)簡(jiǎn)介研究區(qū)簡(jiǎn)介研究區(qū)屬于銅多金屬礦區(qū)，區(qū)內(nèi)氣候?qū)俚湫偷母吆?、干旱?nèi)陸高原盆地氣候，多風(fēng)、少雨，蒸發(fā)強(qiáng)烈，冬長(zhǎng)夏短，晝夜溫差懸殊，年平均降水量低于200mm，蒸發(fā)量達(dá)2500mm，年平均氣溫低于0℃，最低氣溫34℃。常年西北風(fēng)不斷，年八級(jí)以上風(fēng)日多達(dá)105d以上。區(qū)內(nèi)海拔一般在4000~4500m，呈現(xiàn)典型高寒荒漠景觀，生態(tài)環(huán)境脆弱。土壤以第四系覆蓋物為主，常

11、見(jiàn)類型為高山寒漠土、高山草原土、風(fēng)沙土等，植被生長(zhǎng)稀疏，覆蓋率低，一般小于20%，以紫花針茅、高原嵩草等耐寒耐旱草本植物為主，群落簡(jiǎn)單，生長(zhǎng)周期短。收稿日期收稿日期：20180322基金項(xiàng)目基金項(xiàng)目：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目（DD20160073）doi：10.3969j.issn.10077545.2018.08.018用對(duì)土壤背景值的影響，還考慮了人為因素對(duì)土壤環(huán)境的影響。其計(jì)算公式為：Igeo=log2[Cn(KBn)]式中，I

12、geo為地累積污染指數(shù)；Cn為元素n的濃度；Bn為對(duì)照區(qū)土壤似背景值；K為修正系數(shù)，一般取1.5。地累積污染指數(shù)分析評(píng)價(jià)土壤污染程度的具體標(biāo)準(zhǔn)參見(jiàn)文獻(xiàn)[1819]。3結(jié)果與討論結(jié)果與討論3.1單因子指數(shù)污染評(píng)價(jià)單因子指數(shù)污染評(píng)價(jià)土壤樣品各重金屬元素基本參數(shù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。表1土壤重金屬基本參數(shù)統(tǒng)計(jì)土壤重金屬基本參數(shù)統(tǒng)計(jì)Table1Statisticparametersofheavymetalsinsoil元素最大值最小值平均值中位數(shù)標(biāo)準(zhǔn)方差

13、變異系數(shù)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（GB156181995）超標(biāo)個(gè)數(shù)Hg0.0890.0140.0260.0250.0100.50As64.59.8214.3614.101.050.07302Cu95012.6022.5820.7076.042.581002Pb3788.3119.3818.9029.331.373001Zn12330.351.8351.0011.380.212500Cd0.310.060.10.100.040.340.31Cr69.42

14、0.542.0442.508.460.202000Ni36.812.720.0620.103.770.19500注：表中各元素實(shí)測(cè)含量和標(biāo)準(zhǔn)限值單位均為mgkg從表1可以看出，土壤樣品中各重金屬元素實(shí)測(cè)含量中位數(shù)和平均數(shù)差異很小，除Cu、Pb元素標(biāo)準(zhǔn)方差較大外，其他元素標(biāo)準(zhǔn)方差和變異系數(shù)均較小，說(shuō)明各實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)離散個(gè)數(shù)少，分布較平均；參照土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（GB156181995）限值可知，各重金屬元素含量平均值均小于二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值，僅A

15、s、Cu、Pb、Cd元素個(gè)別樣本超標(biāo)。對(duì)照各樣品采集記錄信息，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)樣品共計(jì)3件，1件Cd元素超標(biāo)，另外2件樣品As、Cu、Pb超標(biāo)，且超標(biāo)樣品均分布在廢石堆場(chǎng)周邊200m區(qū)域內(nèi)。由此可見(jiàn)，礦業(yè)活動(dòng)區(qū)內(nèi)重金屬元素超標(biāo)區(qū)分布在廢石堆場(chǎng)周邊200m區(qū)域內(nèi)，超標(biāo)面積較小?？傮w而言，礦業(yè)活動(dòng)區(qū)土壤質(zhì)量良好，除廢石堆附近區(qū)域極個(gè)別樣品重金屬超標(biāo)，其他區(qū)域土壤質(zhì)量滿足土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。3.2內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)根據(jù)內(nèi)梅

16、羅綜合污染指數(shù)法計(jì)算公式對(duì)150件土壤樣品重金屬元素實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，計(jì)算結(jié)果表明，土壤樣品中As、Hg、Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Ni等元素的Pi值分別為0.49、0.05、0.29、0.06、0.21、0.35、0.21、0.39，元素的Pi值均小于1，區(qū)內(nèi)土壤內(nèi)梅羅指數(shù)綜合污染指數(shù)PN值為0.39，PN值小于0.7，表明該地區(qū)土壤質(zhì)量達(dá)到清潔程度。根據(jù)單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果，可知礦業(yè)活動(dòng)區(qū)土壤質(zhì)量良好，

17、僅廢石堆周邊區(qū)域極個(gè)別樣品重金屬元素超標(biāo)，超標(biāo)元素為As、Cu、Pb、Cd。3.3地累積污染指數(shù)法評(píng)價(jià)地累積污染指數(shù)法評(píng)價(jià)有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，自然成礦巖作用強(qiáng)烈的地區(qū)，可能導(dǎo)致區(qū)內(nèi)土壤中重金屬元素背景值偏高[21]。礦業(yè)活動(dòng)區(qū)自然成礦巖作用強(qiáng)烈，背景值可能偏高，這可能是個(gè)別樣品中As、Cu、Pb、Cd超標(biāo)的原因。為了進(jìn)一步明晰As、Cu、Pb、Cd等重金屬元素超標(biāo)原因，在礦業(yè)活動(dòng)區(qū)西部約4km處，選擇了一處土壤似背景值對(duì)照區(qū)，該區(qū)不受礦業(yè)活動(dòng)影

18、響、基本無(wú)人類活動(dòng)且地質(zhì)背景條件與礦業(yè)活動(dòng)區(qū)相似。在對(duì)照區(qū)采集了4組典型土壤剖面樣品，分析了超標(biāo)元素As、Cu、Pb、Cd的似背景值。參照文獻(xiàn)[1011]，在某一剖面深度上土壤重金屬含量變化趨于穩(wěn)定時(shí)，可選擇此深度上元素含量平均值作為似背景值。通過(guò)分析4組典型土壤剖面樣品重金屬元素含量，發(fā)現(xiàn)土壤深度大于20cm，各元素含量變化不大，且趨于穩(wěn)定（如圖2所示），因此將20cm土壤深度元素含量平均值作為似背景值。對(duì)照區(qū)各元素似背景值如表2所示