论文部分内容阅读
在矿区废弃地直接种植食用农作物存在很大的安全风险,矿区土壤中的有害物质很容易通过土壤-农作物系统进入食物链而对人体健康造成危害。本文对广西八一、荔浦和平乐三锰矿恢复区土壤的营养状况、重金属含量和农作物食用部分的重金属含量进行了分析,并采用污染指数法和潜在生态危害指数法对三锰矿恢复区土壤和农作物的重金属含量进行污染评价,进而对广西锰矿区废弃地目前采用农业利用恢复模式的安全性作出检测分析。通过研究得出以下结论:（1）三锰矿恢复区土壤的pH值和EC值符合农作物生长的基本要求。从土壤TOM、TN、TP三项指标来看,荔浦矿区均达到了土壤肥力分级指标的较好等级;而八一和平乐两矿区分别只有TOM和TP两项含量较高,TN等含量较低,属较差等级。与非矿区对照地相比,三锰矿恢复区土壤TOM和TN含量显著低于对照地。（2）三锰矿恢复区土壤的Mn、Pb、Zn、Cr、Cu和Cd六种重金属元素全量均超过相应广西土壤背景值。其中,Mn和Zn全量均值最高的是平乐矿区,分别为18558.9和227.49 mg·kg-1;Pb和Cr全量均值最高的是荔浦矿区,分别为252.72和200.02 mg·kg-1;Cd和Cu全量均值最高的是八一矿区,分别为28.21和41.47 mg·kg-1。说明不同矿区土壤的重金属含量间存在较大差异。（3）采用0.1M HCl对三锰矿恢复区土壤的Mn、Pb、Zn、Cr、Cu和Cd六种重金属元素进行提取,所提取的有效态含量较低,活化率<8%（活化率=有效态含量/全量×100%）,但Mn和Cd有效态的绝对含量仍达到或超过了广西土壤背景值和全国土壤环境质量二级标准值。其中,Mn和Cu有效态含量均值最高的是平乐矿区,分别为449.1和4.38mg·kg-1;Pb和Zn有效态含量均值最高的是荔浦矿区,分别为6.10和8.24mg·kg-1;Cr和Cd有效态含量均值最高的是八一矿区,分别为3.63和1.19mg·kg-1。（4）三锰矿恢复区土壤指标相关性分析表明:八一矿区的Mn全量与其有效态含量,Cd全量与其有效态含量,呈极显著正相关性,相关系数分别为0.862和0.765;八一矿区Cu与Zn的全量,Mn与Zn、Zn与Cd的有效态含量,相关系数分别为0.908、0.912和0.929,亦呈极显著正相关性;荔浦矿区Cd与Cu的全量, Zn与Cu的有效态含量,相关系数分别为0.726和0.756,呈极显著正相关性;平乐矿区Mn与Cu、Zn与Cd的全量,呈极显著正相关性,相关系数分别为0.751和0.721;平乐矿区Mn与Zn、Mn与Cd、Zn与Cd三组元素的有效态含量间,亦呈极显著正相关性,相关系数均>0.78。（5）采用污染指数法和潜在生态危害指数法,分别以广西土壤背景值和全国土壤环境质量（GB15618-1995）二级标准值为评价标准,对三锰矿恢复区土壤Pb、Cr、Zn、Cu和Cd五种元素的评价结果表明:三锰矿恢复区土壤存在严重污染（或很强生态风险）,受重金属污染（或生态风险）大小顺序为:八一矿区>荔浦矿区>平乐矿区。三锰矿恢复区土壤最主要的污染（或潜在生态风险）因子是Cd。此外,三锰矿恢复区土壤还存在严重的Mn污染和受Pb、Cr或Zn不同程度的污染。（6）从三锰矿区农作物的重金属含量看,各元素的含量范围为:Mn 0.39-402.27 mg·kg-1,Pb 0.23-21.71 mg·kg-1,Cr未检出-16.31 mg·kg-1,Zn 0.59-39.56 mg·kg-1,Cu未检出-7.35 mg·kg-1,Cd未检出-2.90 mg·kg-1。其中,农作物中Mn、Pb和Cr含量平均值最高的均为平乐矿区,分别为44.04、5.45和2.41 mg·kg-1;Cu含量最高的是八一矿区,为2.37 mg·kg-1;Cd含量最高的是荔浦矿区,为0.75 mg·kg-1。从豆类、薯类、水果和蔬菜四种农作物类别来看,除平乐矿区的Mn和Cd外,其余的Pb、Cr、Zn和Cu四种元素在三矿区农作物体内的含量最高的均为豆类作物。（7）以我国食品卫生限量值为标准,采用综合污染指数法评价结果表明:三锰矿区农作物受污染率达100%,重污染率均在76%以上,综合污染指数值大小顺序均为:Pb>Cd>Cr>Zn>Cu;从单因子污染指数平均值来看,三锰矿区农作物未受Zn和Cu的污染,但Pb、Cr和Cd污染指数值均达到严重污染等级。因此,三锰矿区农作物主要污染元素为Pb、Cd和Cr。其中,农作物受Pb污染最重,总污染率达98.4%,其次是Cr和Cd,受污染率分别为88.9%和63.5%。（8）从三锰矿区农作物对重金属的富集情况看,各元素富集系数平均值均小于0.4,总体较低。其中,荔浦和平乐矿区富集系数最大的元素均为Cd（分别为0.37和0.21）,表明Cd可能是农作物食用安全的主要威胁。八一矿区富集系数最大的是Zn为0.27,最小的是Cr为0.04。八一矿区茶的叶对Mn和Zn具有较强的富集能力,富集系数分别为2.08和1.09。荔浦矿区的花生、木薯根和甘蔗茎对Cd富集系数>1。（9）对三锰矿恢复区土壤和农作物食用部分的重金属含量分析得出:在锰矿区采用种植食用农作物恢复模式风险大,需采取土壤基质改良、生物修复和跟踪监测等措施,以避免或降低农产品的安全风险。因此,现阶段采用该恢复模式具有一定难度。建议在锰矿区采用苗圃、用材林和经济林、水土保持、公园化景观或多种恢复目标混合等恢复模式,以避免重金属通过食物链对人畜产生危害。