南方重金属矿区重金属的污染特征及评价

分级标准 : Pi ≤1 ,非污染 ;1 < Pi ≤2 ,轻污染 ; 2 < Pi ≤3 ,中污染 ; Pi > 3 ,重污染 。 2. 3. 2 综合污染指数法
采用 内 梅 罗 ( N L Nemeiow ) 综 合 污 染 指 数 法[13] 进行重金属污染状况评价 ,表达式如下 :
P综 = { [ ( Ci / Si ) max 2 + ( Ci / Si ) ave 2 ]/ 2} 1/ 2 式中 : ( Ci/ S i) max 为土壤重金属元素中污染指数 最大值 ; ( Ci/ S i) ave 为土壤各污染指数的平均值 。
从表 1 、表 2 和表 3 可看出 ,福建不同重金属矿 区的铅含量存在较大差异 ,其中以尤溪铅锌矿矿区 Pb 含量最高 ,连城锰矿矿区 Pb 含量较低 。与对照 相比 ,连城铅锌矿不同片区 Pb 含量分别是对照区 的 23. 7～142. 9 倍 ;连城锰矿不同片区 Pb 含量是 对照区的 13. 5～49. 0 倍 ;尤溪铅锌矿不同片区 Pb 含量是对照区的 59. 0～152. 8 倍 。虽然不同矿区 Pb 的环境背景值各不同 ,但这些地区的 Pb 环境背 景值均属较高水平 。在较高环境背景值的情况下 , 这些南方重金属矿区的 Pb 含量依然高于环境背景 值数十倍 ,说明福建重金属矿区 Pb 污染较为严重 。
表 1 福建连城铅锌矿矿区 的重金属的污染特征 ( n = 8) (mg/ kg) Tab. 1 Heavy Metal Pollutio n in Mining
Areas of Liancheng Co unty
污染片区
Mn
Zn
Pb
Cd
生产车间 排污沟
19 530 ±29b
3 823 ±85b
分别采用单项污染指数法和综合污染指数法 , 根据国家土壤环境质量标准三级标准[11] 对南方重 金属矿区的重金属污染进行评价 。 2. 3. 1 单项污染指数法
单项污染指数法公式 :
Pi = Ci/ Si
式中 : Pi 为污染指数 ; Ci 为污染物实测值 ; S i 为污染物评价标准 ; i 代表某种污染物 。
南方重金属矿区重金属的污染特征及评价
常青山1 ,2 ,马祥庆1 3 ,王志勇2
(1. 福建农林大学林学院 ,福建 福州 350002 ; 2. 景德镇高等专科学校生化系 ,江西 景德镇 333000)
摘 要 :采用全面踏查和典型调查相结合的方法 ,对福建主要重金属矿区的尤溪铅锌矿 、连城铅锌矿和连城锰矿不 同片区重金属污染状况进行调查 。结果表明 :福建重金属矿区重金属污染极其严重 ,矿区中 Mn 、Zn 、Pb 、Cd 最高含 量分别达 92 546 、27 454 、23 792 和 248 mg/ kg ,是对照区的几倍至上百倍 。根据国家土壤环境质量三级标准 ,按照 重金属单项污染指数标准进行的污染评价表明 :南方重金属矿区 Zn 、Pb 、Cd 均达到重度污染标准 ,污染程度表现为 尤溪铅锌矿区 > 连城铅锌矿区 > 连城锰矿区 。按照综合污染指数评价标准 ,福建连城铅锌矿 、连城锰矿和尤溪铅锌 矿的综合污染指数也达到重度污染标准 ,分别是重度污染临界标准的 16. 5 、10. 6 和 53. 6 倍 ,不同矿区的重金属污染 程度大小排序为尤溪铅锌矿区 > 连城铅锌矿区 > 连城锰矿矿区 。
关键词 :重金属矿区 ; 重金属污染 ; 污染特征 ; 污染指数 ; 评价 文献标识码 :A
福建是我国南方重要的重金属矿区之一 ,分布 着大量优质铅锌矿和锰矿等重金属矿 ,长期以来 ,由 于资金和管理不善等原因 ,在开采过程中对矿区周 围环境造成的影响日益严重 ,特别是大量选矿后的 废弃物均堆放在矿区的尾矿库内 ,由于这些尾矿中 含有大量重金属 ,在地表生物地球化学作用下 ,通过 释放和迁移导致了土壤及河流严重的重金属污染 , 而这些受污染的水又通过灌溉方式进入农田 ,并通 过食物链进入人体 ,对矿区周围居民的身体健康和 生存环境构成了严重威胁[1～3 ] 。
3. 1 南方重金属矿区的重金属污染特征 3. 1. 1 锰污染
从表 1 和表 2 可看出 ,福建连城铅锌矿和锰矿 不同片区的 Mn 含量均较高 。连城铅锌矿不同片区 Mn 含量在 39 119～19 530 mg/ kg ,其中以尾矿库 Mn 含量最高 ,是对照区的 90. 3 倍 ,生产车间排污 沟 Mn 含量是对照区的 45. 1 倍 。而连城锰矿不同 片区 Mn 含量在 48 046～92 546 mg/ kg ,其中以生 产车间排污沟的 Mn 含量最高 ,是对照区的 180. 4 倍 ,生产车间排污沟 Mn 含量是对照区的93. 6倍 ,可 见连城锰矿不同片区的锰污染明显高于连城铅锌矿 区 ,但连城锰矿和铅锌矿矿区均存在严重的锰污染 。
与福建连城铅锌矿和锰矿相比 ,尤溪铅锌矿区 Zn 含量为 13 507～27 454 mg/ kg (表 3) ,不同片区 Zn 含量大小排序为 :尾矿库 > 生产车间排污沟 > 尾 矿库排水沟 > 对照区 ,其中尾矿库 Zn 含量是对照 区的 78. 9 倍 ,说明连城和尤溪重金属矿区均存在明 显的 Zn 污染 ,其中以尤溪矿区的污染最为严重 。 3. 1. 3 铅污染
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长江流域资源与环境 第 16 卷
意图见图 1 、图 2 、图 3 。表中数据为 8 个样品的平 均值 。
图 1 福建连城铅锌矿矿区采样示意图 Fig. 1 Dist ributio n of Soil Samples in t he Liancheng Pb and Zn Mine of Fujian Province
1 研究地区概况
调查地区选择在福建典型重金属矿区三明尤溪
县和龙岩连城县 。尤溪 (东经 117°48′～118°36′,北 纬 25°64′～26°24′) 位于福建戴云山西北面 ,属闽中 低山丘陵地貌 ,为中亚热带海洋性季风气候 ,年均降 雨量 1 599. 6 mm 。连城 (东经 116. 32′～111. 09′, 北纬 25. 13′～25. 56′) 位于福建西部 ,年平均雨量 1 679. 8 mm 。
分级标准 : P综 ≤1 ,未污染 ; 1 < P综 ≤2 , 轻污染 ; 2 < P综 ≤3 ,中污染 ; P综 > 3 ,重污染 。
3 结果与分析
图 3 福建尤溪铅锌矿矿区采样示意图 Fig. 3 Dist ributio n of Soil Samples in t he
Youxi Pb and Zn Mine of Fujian Province
第 16 卷第 3 期 长江流域资源与环境 Vol. 16 No . 3 2007 年 5 月 Reso urces and Enviro nment in t he Yangtze Basin May 2007
文章编号 :100428227 (2007) 0320395205
92
546
±1
424c
3 544 ±35c
7 271 ±64c 37 ±2b 2 009 ±292b 45 ±2c
对照区 513 ±20a
230 ±9a
148 ±6a 1 ±0பைடு நூலகம் 2a
表 3 福建尤溪铅锌矿矿区 重金属的污染特征 ( n = 8) (mg/ kg) Tab. 3 Heavy Metal Pollution in Mining
福建尤溪铅锌矿 、连城铅锌矿和连城锰矿是福 建有较长开采历史的老矿 。福建尤溪县铅锌矿是建 于 1958 年的重金属老矿 。连城铅锌矿和连城锰矿 始建于 1967 年 ,是有 38 年开采历史的福建著名重 金属老矿 。
2 研究方法
2. 1 样品的采样 在对福建重金属矿区分布状况全面调查基础
上 ,选择尤溪铅锌矿 、连城铅锌矿 、连城锰矿矿区作 为重金属污染特征研究的调查对象 。每个矿区的调 查区域面积为 5 km2 ,调查时把整个矿区分为重金 属尾矿库 、生产车间排污沟和未污染的对照区 3 个 类型 。在这 3 个类型区域内采用交叉间隔布点法采 集 0～20 cm 土层土壤 ,每个类型区域采集 8 个土 壤 ,共采集83个土样 ,带回室内分析测定 。采样示
福建尤溪铅锌矿不同片区 Mn 含量存在明显差 异 (表 3) 。不同片区 Mn 含量大小排序为 : 尾矿库 > 生产车间排污沟 > 尾矿库排水沟 > 对照区 ,其 中尾矿库 Mn 含量是对照区的 53. 8 倍 。相对而言 , 尤溪铅锌矿矿区 Mn 污染比连城铅锌矿和锰矿矿区
第 3 期 常青山等 :南方重金属矿区重金属的污染特征及评价
3 929 ±292b 46 ±1b
尾矿库 39 119 ±1 374c 7 405 ±234c 23 677 ±843c 77 ±2c
对照区 433 ±2a
312 ±5a
166 ±8a 2 ±0. 1a
注 :相同字母代表不同处理两两之间差异不显著 ,不同字母代表显著 (根据 L SD0. 05) ,下同.
2. 2 样品分析 土壤样品风干过筛后 ,采用 HNO32H F2HClO4
消煮法进行消煮 。即称取风干土 0. 25 g 于聚四氟 乙烯坩埚中 , 加入少许去离子水润湿 , 加入 10 mL HCl ,在电热板上低温加热 ,然后加入 15 mL HNO3 继续加热 ,至溶解物约 5 mL 时 ,加入 5 mL H F ,最
虽然目前国内对重金属矿区重金属污染方面的 研究较多[4～10] ,但有关福建不同重金属矿区这方面 的研究极少 。有鉴于此 ,本文选择南方典型的重金 属矿区福建尤溪铅锌矿 、连城铅锌矿和连城锰矿为 调查对象 ,采用全面踏查和典型调查相结合的方法 , 在对福建尤溪铅锌矿 、连城铅锌矿和连城锰矿矿区 Mn 、Zn 、Pb 、Cd 污染状况进行全面调查基础上 ,进 行南方重金属矿区重金属污染的评价 ,为揭示南方 重金属矿区的污染特征及污染治理提供科学依据 。
图 2 福建连城锰矿矿区采样示意图 Fig. 2 Dist ributio n of Soil Samples in t he
Liancheng Mn Mine of Fujian Province
后加入 5. 0 mL HClO4 加热至蒸发至近干 。再加入 HNO3 1 mL 加热溶解残渣 。最后用热水洗涤残渣 , 用定量滤纸过滤于 50 mL 容量瓶中 ,定容摇匀后作 为待测液 。采用原子吸收分光光度计测定 Mn 、Zn 、 Pb 、Cd 含量 ,所有试剂均为优级纯或基准试剂 。 2. 3 重金属污染的评价方法
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轻。 虽然以上 3 个重金属矿区中 Mn 的环境背景值
都比较高 ,但受污染矿区 Mn 含量仍然高于对照几 十倍至上百倍 ,说明这些矿区已受到明显的 Mn 污 染。 3. 1. 2 锌污染
从表 1 和表 2 可看出 ,福建不同重金属矿区 Zn 含量存在较大差异 。连城铅锌矿不同片区的 Zn 含 量为 3 823～7 405 mg/ kg ,其中以尾矿库的 Zn 含量 最高 ,是对照区的 23. 7 倍 ,生产车间排污沟 Zn 含 量是对照区的 12. 2 倍 。而连城锰矿不同片区 Zn 含量以生产车间排污沟为最高 ,是对照区的15. 4倍 , 可见福建连城铅锌矿锌污染比连城锰矿严重 。
收稿日期 :2006203207 ;修回日期 :2006204219 基金项目 :福建省科技厅重大科学基金资助项目 (2003 I004) 作者简介 :常青山 (1979～ ) ,男 ,河南省林州人 ,硕士 ,助教 ,主要从事重金属污染修复方面的研究. 3 通讯作者 E2mail :lxymxq @126. co m
表 2 福建连城锰矿矿区 重金属的污染特征 ( n = 8) (mg/ kg)
Tab. 2 Heavy Metal Pollution in
Mining Areas of Liancheng County
污染片区
Mn
Zn
Pb
Cd
洗矿池边 48 046 ±2 431b 2 315 ±223b
生产车间 排污沟