贵州丹寨-三都汞矿区土壤-玉米系统重金属分布特征及环境影响评价

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丹寨汞矿是贵州主要的汞矿采矿区,长期开采产生了大量的汞矿尾矿渣。实地调查发现,矿区建立的尾矿库有限,仍有大量汞尾矿渣沿矿区周边斜坡堆积,当地居民在尾矿渣上种植玉米,汞矿尾矿(渣)对玉米有无重金属污染,值得深入研究。近年来,有关丹寨-三都汞矿区土壤-玉米系统重金属污染的研究工作较少,涉及矿渣、土壤、玉米中重金属和As、Se分布特征、有益元素和潜在生态风险、食用健康风险评价等方面还需要进一步深入研究。因此,本文以丹寨-三都汞矿区作为研究区,通过野外调查,采集的样品包括基岩、土壤、矿渣和农作物(以玉米为主)等,电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和原子发射光谱仪(ICP-AES)对采集的样品综合测试分析,并对尾矿渣和土壤p H值、有机质等进行测试。结合贵州省土壤背景值、国家土壤环境标准和国家食品安全标准,结合生态风险和食用玉米健康风险评价等研究方法,分析丹寨-三都汞矿区土壤(矿渣)、玉米中重金属和As、Se分布特征、污染状况以及食用健康风险。1.矿渣中As、Hg、Sb、Se、Sn、Zn等元素平均含量超过贵州省土壤背景值,而Cd、Cr、Cu、Mo、Ni、Pb元素平均含量未超过。矿渣土中As、Cu、Hg、Mo、Ni、Pb、Sb、Sn、Se、Zn等元素平均含量超过贵州省土壤背景值,而Cd、Cr等元素平均含量未超过。土壤(风化石灰土)中As、Cu、Hg、Mo、Pb、Sb、Se、Sn、Zn等元素平均含量超过贵州省土壤背景值,而Cd、Cr、Ni等元素平均含量未超过。2.矿区土壤As、Hg单因子指数平均值大于3,Hg地累积指数平均值大于3,As、Hg、Sb富集因子平均值大于3,已受到As、Hg等严重污染。大寨、王家寨、高排、排庭、水家湾、拉峨等采样点也已受到As、Hg污染。3.在矿渣土上种植的玉米籽粒中Cu、Mo、Se、Zn等元素含量高于石灰土上种植的玉米籽粒。玉米籽粒中As、Cr、Pb、Hg等元素含量未超过国家食品安全标准(GB 2762-2017)和欧盟和WHO/FAO标准中元素相应限量值。玉米籽粒中Cu、Zn元素分别含量未超过国家食品安全标准(GB 15199-1994)、(GB 13106-1991)和WHO/FAO标准元素限量值。玉米籽粒中Se元素平均含量超过国家粮食及制品标准(NY 861-2004)中元素限量值。4.研究发现,汞矿尾矿渣土上种植的玉米,其富集Cu、Mo、Se、Zn有益元素,而有害元素As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb均不富集。这现象可能是矿渣中加了大量的石灰粉(调节p H值),或种植玉米土壤为石灰土(p H值为弱酸至弱碱性),其抑制了As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb等元素活化,而有利于Cu、Mo、Se、Zn活化迁移、富集于玉米籽粒。这一发现对开发该区域富硒、锌、钼玉米具有重要意义。5.As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn元素成人食用玉米籽粒每日摄入量(ADD)小于儿童每日摄入量(ADD)。As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn元素成人健康风险指数(HQ)小于1,没有健康风险。As的儿童健康风险指数(HQ)大于1,有健康风险,应少食用。
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