北京市得田沟和崎峰茶金矿周边土壤中重金属污染研究

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本文以分析测定了得田沟和崎峰茶金矿周边土壤中Cu.Zn.Cr.Mn.Ni. Ti、V、Pb、Cd、As、Hg11种金属元素的总量和Cu、Zn、Cr、Mn、Ni、Ti、V、 Pb、Cd9种金属元素的赋存形态,对金矿周边土壤中重金属的污染状况、生物有效性及不同粒级土壤重金属元素分布特征进行了分析。在此基础上,将富集系数法、污染负荷指数法、半方差函数和风险评价编码法(RAC)几种污染评价法相结合对重金属污染程度以及污染状况进行评价。得田沟和崎峰茶金矿周边土壤中重金属元素的含量水平为:Cu,10.59~296.10mg/kg;Zn,76.16~204.33mg/kg;Cr,40.35~572.36mg/kg;Mn,432.19~1299.7mg/kg;Ni,19.21~130.75mg/kg;Ti,2711.69~8773.16mg/kg;V,64.23~464.56mg/kg;Pb,5.5~45.67mg/kg;Cd,0.16~0.53mg/kg.As,2.64~8.29mg/kg;Hg,0.04~0.39mg/kg.其中,重金属元素含量最大值(除Ni和As外)都出现在尾矿石堆积处,且以尾矿堆积处为中心逐渐向四周减小。虽然堆积过的尾矿砂已被迁移走,但重金属元素已经向下迁移和富集,大多数重金属元素(除了Cd.Pb和As外)有随深度增加而增加的趋势,Cd.Pb和As含量随深度的增大而减小采用改进的Tessier五步连续萃取法(5种不同的化学形态:可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态)对土壤重金属的赋存形态进行研究,结果显示:土壤中Pb的铁锰氧化物结合态占总量的50%,其次为残渣态占33%;Cu的残渣态为72%,其次有机结合态为21%;Zn和Mn均以铁锰氧化物结合态和残渣态为主,分别占总量的93%和87%,其它重金属元素则以残渣态为主要形态。大部分重金属元素的可提取态的最大浓度分布在堆积过尾矿石的地方,表明了尾矿石的堆放造成了周边土壤污染。相关性分析结果表明,Cu.Zn.Cd.Mn.Ti.V含量之间存在显著正相关(p<0.01),Cr与Ni也呈显著正相关(p<0.01),Cu和Ni.Ni和Ti.Zn和Cr分别呈现中度正相关性(p<0.05),As.Hg和Pb分别与其它大多数元素呈负相关性,TOC和pH与其它元素相关性不明显。聚类分析和相关性分析表明,Cu. Zn.Cd.Mn.Ti和V的来源相同,Cr和Ni则有着共同的来源。运用斯托克斯沉降法研究土壤颗粒组成及重金属在不同粒径中的分布特征。结果表明,土壤颗粒主要以>0.15mm粒级为主,含量达到51.19%-79.75%,其次为0.05-0.15mm,含量为14.67-38.99%,粒级0.05-0.01mm土壤含量为0.18-7.6%,土壤粒级<0.01mm的含量仅占1.71-5.95%。除Ti外其它金属元素的含量具有明显的粒级效应,随着粒径的减小而增大,但大多数金属元素不在最细粒级上达到最大值,而是在0.002~0.001mm粒级上最大。金属元素在不同粒级上的累积效应与粒级上含量相一致,金属元素在较细粒级上累积作用明显强于粗粒级。细粒级土壤含有较高的金属含量,对人类健康危害极大,应积极采取有效措施防止极细粒级土壤进入空气和水源。采用富集系数法、污染负荷指数法、半方差函数和风险评价编码法(RAC)相结合对重金属污染程度以及污染状况进行评价,可以得出:研究区域重金属属于轻度到中度污染。其中,富集系数法可以得出Cr和Hg平均富集系数最大,但也属于中等污染,重金属元素没有明显的富集。污染负荷指数法可以得出Cr和Hg污染系数最高,23个采样点只有堆积尾矿处属于强污染,其它采样点属于中等污染;金属元素的RAC风险系数由强到弱为:Pb>Mn>Cd>Zn>Cu>Ni>Cr>V>Ti。重金属元素在研究区域内处于较低风险污染水平。半方差函数对研究区域土壤重金属进行空间分布研究,探讨空间变异规律,从另一角度说明研究区域受到人为污染等随机因素的影响很小,堆积过尾矿处重金属污染对周边土壤影响较小。总体上来说,尽管由于尾矿石搬离和生态环境治理,尾矿石中的重金属元素没有明显向周边环境扩散的趋势,但在尾矿石堆积处重金属含量偏高仍需引起注意,防止对环境造成危害。
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