潼关县废弃金矿周围土壤重金属研究

潼关县废弃金矿周围土壤重金属研究
李庚飞
【摘要】[目的]确定吸收各种重金属的植物种类,建立人工湿地生态系统.[方法]以潼关县废弃金矿周围土壤为研究对象,测定土壤受重金属污染的种类、程度.[结果]不同距离不同深度的土壤样品中As、Hg、Cd等3种重金属含量均超过国家土壤重金属含量的最高限值；重金属Pb在土壤表层中的含量较高,而在深层土壤中含量较低；金属元素Zn和Cr的含量均在国家土壤重金属含量的允许范围内；在不同距离不同深度的土壤样品中均检测到放射性元素Rb,其含量在78 ～ 88 mg/kg波动.[结论]在进行矿区的植物修复时,As、Hg、Cd是需要重点考虑的重金属元素,主要考虑土壤表层Pb的吸收,不需要重点考虑Zn、Cr.%[Objective] The research aimed to determine the plant species that could absorb all sorts of heavy metal and establish the man-made wetland ecosystem. [Method]The soil of abandoned gold mine around Tongguan County was chosen as the research object,and the type and the degree of the heavy metal in polluted soil were determined. [Result]For the soil samples with different distance and different depth,the content of heavy metal As Hg, Cd were more than the highest value of content standard of the heavy metal in the soil. The content of the heavy metal Pb in the surface soil was higher,and lower in deep soil. Metal elements of Zn and Cr were within the permitted content of the heavy metal in the soil. The radioactive elements Rb in the soil samples with different distance and different depth was detected,whose content was 78 -88 mg/kg. [ Conclusion ] The heavy metal element must be considered for the ecological restoration in mining area. The absorption
of Pb in surface soil should be mainly focused on. The influence of Zn and Cr could be neglected.
【期刊名称】《安徽农业科学》
【年(卷),期】2012(040)002
【总页数】3页(P825-827)
【关键词】重金属;植物修复;矿区
【作者】李庚飞
【作者单位】渭南师范学院,陕西渭南714000
【正文语种】中文
【中图分类】X503.23
随着科技的进步、经济的发展，重金属污染已经成为全球性的灾难［1－2］。

重金属元素在痕量时对环境没有毒害作用，但当其浓度超过人或其他生物体所能承受的范围时就会产生毒害作用。

在我国很多地区都检测出蔬菜、水稻等农作物产品中重金属超标现象［3－6］。

通过生物富集作用，经过生物链浓缩，重金属元素浓度可提高千万倍，对人体产生很强的毒害作用［7－9］。

所以，重金属的污染治理是全球研究的热点之一。

潼关地处秦岭北麓，渭河岸边，处于渭河流入黄河的交叉口，所以潼关段湿地的污染、生态状况直接影响黄河湿地的生态状况。

20世纪80年代中后期以来，黄河两岸中小型企业相继兴建，仅潼关段大小金矿就有10余个。

这些企业不仅需要大量的水资源，而且排放大量的废渣和污水，污染了河川径流、地下水。

笔者以潼关县废弃金矿的废渣周围土壤为主要研究对象，研究不同距离不同深度的土壤受各种
重金属的污染程度，以期为进一步确定吸收各种重金属的植物种类、建立人工湿地生态系统治理污染提供基本依据［10］。

1.1 研究区概况研究区域位于距潼关县安乐乡已经停产近2年的金矿周围区域。

该区域地理坐标34°23'～34°35'N，110°9'～110°25'E。

海拔高度为400～500 m。

土壤主要为黄土质棕壤，属暖温带大陆性半干旱季风气候。

光能资源较充足，热量和降水量偏少，累年日照时数平均2 269 h。

年平均气温12.8℃，年平均降
水量625 mm，年植被蒸发量1 193 mm，四季多风，年平均风速 3.2 m/s。

1.2 研究方法
1.2.1 土壤的采集。

以略高于矿渣的东北侧土地为研究对象，分别距离矿渣土5、10、20、25 m为采土区。

根据地块形状，在每个采土区内采取“S”法，分别采集0～10、10～20、20～30、30 ～40、40 ～50、50 ～60、60 ～70、70 ～80、80 ～90、90 ～100 cm深度的土壤。

每个区域不同深度的样点分别由5个样点混合，经四分法保留0.5 kg，装入PE塑料袋内。

1.2.2 样品的预处理。

采回的土壤样品在室内常温风干，去除动植物残体、石块等
杂物，用玛瑙研钵粉碎，过100目尼龙筛，装入PE塑料袋中备用。

1.2.3 样品的测定。

采用便携式土壤重金属测量仪(ALPHA-4000，美国）直接测定。

2.1 Pb 由表1可知，不同距离的表层土壤样品中Pb含量较高，最高值为189～207 mg/kg，10～20 cm深度范围内Pb含量骤降至90 mg/kg以内，30～100 cm范围内趋于稳定，均在17～40 cm附近波动。

根据《土壤环境质量标准》(GB15618-1995），在进行生态修复时重点考虑对土壤上层特别是表层中Pb的
吸收，所以在选择吸收性植物时可以重点选择低矮植物，特别是草本植物。

2.2 Cd 由表2可知，不同距离的土壤样品中Cd含量都很高，最高值为112
mg/kg，平均值77～85 mg/kg，均超出《土壤环境质量标准》(GB15618-1995）对重金属Cd元素所要求的最高限值。

Cd是进行生态修复时重点考虑的重金属种
类。

表2还表明，土壤表层0～20 cm范围 Cd含量较高，随着土壤深度的增加虽然有所波动，但总体有下降的趋势。

在选择修复性植物时，应该选择深根性的高大乔木、灌木和低矮的草本植物混合搭配，共同吸收不同深度过量的重金属Cd。

2.3 Zn 由表3可知，表层土壤中Zn含量较高，最高值达69～95 mg/kg，20
cm以下土壤中Zn含量相对稳定，均在20～70 mg/kg波动，土壤样品中Zn含
量距离矿渣堆越远有下降趋势。

根据《土壤环境质量标准》(GB15618-1995）对
重金属Zn的最高限值要求，Zn含量均在国家允许自然背景范围内，不需要特意
选择某种植吸收。

2.4 Rb 由表4可知，不同距离的土壤中都含有放射性金属元素Rb，最低含量为
67 mg/kg，最高含量为100 mg/kg。

Rb含量在78～88 mg/kg波动，没有明
显的随着土壤深度的增加或距离矿渣堆远近而升高或降低的趋势。

根据对我国放射性元素的相关资料调查，发现我国对放射性元素Rb没有国家要求的统一限定标准。

在对矿区周围土壤进行生态修复时，应着重考虑植物对放射性元素Rb的吸收。

2.5 As 由表5可知，不同距离土壤样品中As含量最高值达70 mg/kg，均值为25～35 mg/kg。

粗测结果显示，As含量超过《土壤环境质量标准》(GB15618-1995）的二级限制值要求，是需要重点考虑的被处理的重金属种类。

土壤分布状
态显示，土壤表层As含量较高，而20 cm以下土壤As含量明显降低，但并不随着采样深度的增加而有下降的趋势，基本都在25～30 mg/kg变动。

所以，在选
择植物吸收时，重点考虑土壤表层的As吸收，并结合各深度土壤的适当吸收。

2.6 Cr 由表6可知，不同距离土壤样品中Cr含量在50～300 mg/kg波动，最高值出现在20 m距离的90～100 cm深度，并且在5和20 cm距离处总体上都随着土壤深度的增加而增加。

这可能是由于该地块本身重金属元素Cr含量较高，而并非受到土壤矿渣的影响。

虽然有些测定结果超过《土壤环境质量标准》
(GB15618-1995）自然条件允许的含量要求，但是还在一级标准的限制值范围之
内，所以在选择吸收性植物时无需重点考虑对Cr的吸收。

2.7 Hg 由表7可知，不论是表层土壤还是深层土壤，Hg含量最高值达5～9
mg/kg，数值较稳定，而且样品最高值均远远超过《土壤环境质量标准》
(GB15618-1995）的Hg规定最大限值。

在对该矿区的生态修复过程中，Hg是需要重点考虑被处理的重金属种类。

因各距离各深度土壤Hg含量都较高，若采取单一的植物吸收方法则可能会对植物体产生伤害，不宜栽培，所以采取物理吸收与植物吸收相结合的方法处理。

选择植物时，根据Hg在土壤各深层中的分布规律，应选择高大乔木、灌木和低矮的草本植物混合搭配共同吸收不同深度过量的金属Hg。

(1）试验样品距离远近的选取是根据堆积矿渣周围环境的地势而定的。

堆积矿渣的地方是在两座山的山脚沟谷附近，地势较复杂。

取样地点是略低于废渣最高点的临近小块未开垦平地，因面积较小，土壤距离对多数重金属元素都没有表现出明显变化的趋势。

为寻找不同元素在距离上存在的差异，较远处的开垦土地更有待于进一步研究。

在距离选择上可以更远，并且可以测定农作物中重金属含量。

这对生态大循环更有切实意义。

(2）土壤重金属可以通过风媒传播，不仅影响空气质量，而且会造成其他地区污染［11－12］。

该研究所有土壤样品的选择均在非矿渣水流过区，只有风力可能带
动矿渣飘到测定区，所以没有矿渣水的干扰。

如果渗透到地下深层，那么主要是飘过该地块的矿渣经过雨水等自然因素的迁移。

(3）目前处理放射性元素对人类和自然危害的方法主要是多层防护、有意识的防范，尽可能远离放射源。

具体哪些植物能够有效地吸收放射性元素Rb，还有待于进一步研究。

该试验是治理废弃金矿矿渣污染的第一步。

根据试验结果，可以为进一步生态修复的植物筛选做准备。

【相关文献】
［1］ABRAHAMS P W.Soils:their implications to human health［J］.Sci Tot Environ，2002，291(1/3）:1 －32.
［2］ADRIANO D C.Trace Elements in the Terrestrial Environment.Biogeochemistry ［M］.2nd ed.Springer，New York:Bioavailability and Risks of Metals，2001.
［3］王小骊，张永志，王钢军，等.蔬菜中有害重金属元素污染研究进展［J］.浙江农业学报，2004，16(5）:259 －262.
［4］林升清，蔡一新，赵道辉，等.福建省2001年各类食品化学性污染监测分析［J］.海峡预防
医学杂志，2001，7(6）:50 －51.
［5］李光德，朱鲁生，王玉军，等.泰安市蔬菜中重金属污染调查研究［J］.山东农业大学学报，1998，29(3）:330 －334.
［6］许炼烽，郝兴仁，冯显湘.城市蔬菜的重金属污染及其对策［J］.生态科学，2000，
19(1）:80 －85.
［7］NICHOLSON F A，SMITH S R，ALLOWAY B J，et al.An inventory of heavy metals inputs to agricultural soils in England and Wales［J］.Sci Total Environ，2003，311:205 －219.
［8］KABATA-PENDIAS A，MUKHERJEE A B.Trace Elements from Soil to Human
［M］.Berlin:Springer-Verlag，2007.
［9］CCME(Canadian Council of Ministers of the Environment）.Canadian soil quality guidelines for the protection of environmental and human health:summary tables
［S］.Winnipeg:Canadian Environmental Quality Guidelines，CCME，1999.
［10］IGWE J C，ABIA A A.A bioseparation process for removing heavy metals from waste water using biosorbents［J］.Afr.J.Biotechnol，2006，5:1167 －1179.
［11］GRAY C W，MC LAREN R G，ROBERTS A H C.Atmospheric accessions of heavy metals to some New Zealand pastoral soils［J］.The Science of the Total Environment，2003，305:105 －115.
［12］CYRYS J，STOLZEL M，HEINRICH J，et al.Elemental composition and sources of fine and ultrafine ambient particles in Erfurt［J］.Germany.The Science of the Total Environment，2003，305:143－156.
［13］张德刚，刘艳红，全舒舟.云南省绿春县哈尼梯田土壤重金属分布与潜在生态风险［J］.西南农业学报，2010(6）:1980 －1984.
［14］张福金，尤美云，刘建平，等.内蒙古城郊菜地土壤重金属污染状况分析［J］.内蒙古农业科技，2008(5）:74 －75，88.
［15］骆斌，罗晓梅，张美，等.城市绿地重金属污染模糊综合评价［J］.西南农业学报，
2011(3）:1009－1012.
［16］张福金，姚一萍，崔燕，等.内蒙古城市土壤－蔬菜系统重金属的富集与评价［J］.内蒙古农业科技，2008(6）:62－63.
［17］雷丽萍，夏振远，方敦煌，等.玉溪烟叶几种重金属含量状况研究［J］.西南农业学报，
2011(4）:1612－1614.
［18］王琳，吴珊，李春林.粪便、沼液、沼渣中重金属检测及安全性分析［J］.内蒙古农业科技，2010(6）:56－57.。