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1、矿区周边土壤重金属含量监测与污染评价 学学 生：生：指导老师：指导老师：主要内容主要内容二 材料与方法三 测定结果与分析四 污染评价五 结论六 建议一 引言 引言含钙高CaO55.0%56.04%部分米黄系列含有铬、镉等金属矿区位于北川、江油两县（市）交界处属中山中切割地貌区，矿物成分以方解石为主。该矿区大理石经过国家石材协会认证是我国比较罕有的大理石品种，与会专家在观看样品及听取介绍后分别对公司开发的四川江油米黄系列大理石进行了评价，并一致认为金时达米黄系列大理石的三个品种分别与莎安娜米黄、西班牙米黄、意大利木纹非常相似，可望弥补国内中高档米黄大理石品种的空白。目前人们趋向于研究大理石的材质
2、，美观，还很少研究其开采对周边环境产生影响。引言 引言引言现矿区处于大力开采阶段，但矿区的开采是否会对周边生态环境带来重金属污染，进而危害人体健康的问题一直困扰着矿区周边的群众，同时也是当地政府十分关注的问题，因此研究该矿区开采对周围土壤中重金属含量的影响具有重大的现实意义。目前，对于金属矿开采和选冶导致矿区周围环境遭受重金属严重污染的问题以及对其治理，已成为国内外环境、土壤科学家们的研究热点。其研究着重在重金属元素通过各种途径进入土壤和植物中，在土壤和植物体内发生迁移转化，使其存在形式发生重要的改变；土壤、土壤-植物系统的迁移转化特征及生态修复等方面开展了诸多研究。李亮亮（2007）：土壤重
3、金属元素在土壤中的垂直分布规律为，重金属元素含量随土壤深度呈降低趋势，并在一定深度低于背景值。表土层的重金属含量明显高于20 cm以下土层的重金属含量，体现强烈的表聚性。不同的重金属元素在不同的土层深度形态分布是不同的，随着土层深度的增加交换态Cd、Pb含量明显下降，残渣态Cu、Cd和Pb的比例明显提高。同一剖面点Cd的迁移率明显高于其他元素，而Pb在土壤中迁移性较差。所有元素迁移的深度均为达到60-80cm。大多数学者的分析表明，重金属在土壤剖面中的垂直分布具有一定的规律性。一般重金属污染主要是对表层土壤造成影响。引言引言材料与方法 研究区概况江油市位于四川盆地西北部，涪江上游，龙门山脉东南
4、。处于属亚热带湿润季风气候区，年均日照总数1367小时，年均降雨量1100毫米，年无霜期280天，年均气温16.2。江油以平坝和丘陵的地貌为主，自然条件优越，农副产品丰富。这里气候温和，冬暖春早，夏长秋短，无霜期长，是国家重要的商品粮基地,能源基地，冶金基地，建材基地。江油市香水乡耳子山矿区地理位置较为特殊，矿区位于北川、江油两县（市）交界处，属中山中切割地貌区，矿物成分以方解石为主。土样采集和处理土样采集和处理 从采矿区开始，顺下坡方向设置3条采样线，以20m左右为间距设置样品采集点，共设置采样点30个。以每个采样点为中心，在22m的正方形的四角点和中心上按1010cm大小，分0-2cm，2
5、-5cm，5-10cm三个层次进行土壤采集。每个层的土样采集混合样品400g。土壤样品室温风干，粉碎，过20目筛，用以分析土壤pH值，另取少量土样磨细，全部过100目筛，用以测定Cr、Cd、Zn、Pb和Cu全量。测测定定项项目目分析方法分析方法主要主要仪仪器器方法来源方法来源Cu、ZnHCl-HNO3-HF-HClO4混酸消解混酸消解电热电热板、聚四氟乙板、聚四氟乙烯烯坩坩埚埚GB/T171381997Pb、CdHCl-HNO3-HF-HClO4混酸消解混酸消解电热电热板、聚四氟乙板、聚四氟乙烯烯坩坩埚埚GB/T171411997CrHCl-HNO3-HF-HClO4混酸消解混酸消解电热电热板
6、、聚四氟乙板、聚四氟乙烯烯坩坩埚埚HJ 4912009试验方法表表1 供试样品监测项目处理方法供试样品监测项目处理方法测定方法监测项监测项目目监测监测方法方法方法来源方法来源监测监测范范围围最低最低检检出限出限pH玻璃玻璃电电极法极法土壤理化分析土壤理化分析含水率含水率作差法作差法土壤理化分析土壤理化分析Cu火焰原子吸收分光光度法火焰原子吸收分光光度法GB/T17138-19970.220mg/L0.04mg/LPb火焰原子吸收分光光度法火焰原子吸收分光光度法GB/T17141-19970.320mg/L0.06mg/LCr火焰原子吸收分光光度法火焰原子吸收分光光度法HJ 49120092.5
7、mg/kg0.05mg/LZn火焰原子吸收分光光度法火焰原子吸收分光光度法GB/T17138-19970.23.0mg/L 0.05mg/LCd火焰原子吸收分光光度法火焰原子吸收分光光度法GB/T17141-1997 0.5一一4.0ug/L0.1ug/L测定方法表表2 供供试样试样品品监测项监测项目分析目分析测测定方法定方法试验方法 结果计算结果计算 土壤样品中所测重金属的含量W（Cu，Zn，Pb，Cr，Cd，mg/kg）按下式计算：C试液的吸光度减去空白试液的吸光度，然后在标准曲线上查得重金属的含量（mg/L）；V试液定容的体积，mL；m称取土壤试样的重量，g；f试样的水分的含 量，%；分
8、析方法分析方法单个采样点污染评价方法单个采样点污染评价通常采用均方根综合污染指数评价法P为污染综合指数；n为参加评价的污染物种类；Ci为污染物i的实测值，Si为污染物i的评价标准。污染程度划分及环境评价：根据P数值的大小，把污染程度划分为未污染(P1)、轻污染(1P2)、中度污染(2P4)、重污染(46)区域污染评价方法区域污染评价方法单因子指数法Pi为土壤中污染物i的环境质量指数；Ci为污染物i的实测值；Si为污染物i的评价标准。区域污染评价方法区域污染评价方法综合污染指数法 为全面反映各污染物对土壤的作用，突出高浓度污染物对环境质量的影响，目前国内普遍采用内梅罗综合污染指数法。污污染等染等
9、级级污污染指数染指数污污染等染等级级污污染水平染水平1P综综0.7安全安全清清洁洁20.7P综综1警戒警戒级级尚清尚清洁洁31P综综2轻污轻污染染土壤土壤轻污轻污染作物开始受染作物开始受到到污污染染42P综综3中中污污染染土壤作物均受中度土壤作物均受中度污污染染5P综综3重重污污染染土壤作物均受土壤作物均受污污染已相染已相当当严严重重区域污染评价方法区域污染评价方法土壤综合污染指数分级标准 pH7.5Cu50100100Zn200250300Pb250300350Cd0.300.601.0Cr150200250评价因子 按照国家标准，结合研究区实际，选取在研究区影响较大的5种重金属污染元素（Z
10、n、Cu、Cd、Pb、Cr）和pH作为研究区的土壤环境质量评价因子。评价标准mg/kg土壤环境质量二级标准值(GB15618-1995)金属金属CuZnCrPbCd范围范围mg/kgmg/kg30.84-51.34122.69-179.63121.22-210.7830.38-58.470.16-0.67平均值平均值mg/kgmg/kg39147.11153.3240.630.39表层最高含量表层最高含量mg/kgmg/kg40.6140.61147.11160.5543.310.46二级标准二级标准mg/kgmg/kg50502001502500.3 研究区土壤中研究区土壤中Cu、Zn、Pb
11、的含量均达到二级标准，不会对该的含量均达到二级标准，不会对该区域土壤造成污染；但区域土壤造成污染；但Cr、Cd的含量均超过国家土壤环境质量评的含量均超过国家土壤环境质量评价二级标准，可能会对该地区土壤造成污染，并有可能对种植的价二级标准，可能会对该地区土壤造成污染，并有可能对种植的农作物造成污染，进而影响该地区粮食安全。在垂直分布上，各农作物造成污染，进而影响该地区粮食安全。在垂直分布上，各金属均表现为表层含量最高，随土壤深度的增加而降低的规律金属均表现为表层含量最高，随土壤深度的增加而降低的规律。基础数据统计结果与分析基础数据统计结果与分析元素元素/含含量量mg.kg-1四川土壤含量范四川土
12、壤含量范围围四川土壤四川土壤平均平均值值全国土壤全国土壤A层背景值层背景值研究区含量均值研究区含量均值Cu10.0115.029.722.639Zn36.9195.282.174.2142.21Cr35.8210.373.761153.32Pb9.9120.428.92640.63Cd0.0100.1500.0750.0970.39背景值统计结果与分析 研究区研究区Cu、Zn、Pb含量虽达到国家土壤环境质量二级标准，含量虽达到国家土壤环境质量二级标准，但是均高于四川土壤平均值和全国土壤但是均高于四川土壤平均值和全国土壤A层背景值；试验区层背景值；试验区Cr、Cd的含量已超过国家土壤环境质量二级
13、标准，远高于四川省土的含量已超过国家土壤环境质量二级标准，远高于四川省土壤壤Cr、Cd含量的平均值，同时也远高于全国土壤含量的平均值，同时也远高于全国土壤Cr、Cd含量含量A层背景值，因此可以推测，该矿区开采对该区域土壤中层背景值，因此可以推测，该矿区开采对该区域土壤中Cr和和Cd含量造成了较大的影响，有可能是该区域含量造成了较大的影响，有可能是该区域Cr和和Cd超标的直超标的直接原因。接原因。单个采样点污染评价1、2、3号采样线上绝大部分样点污染综合指数都小于1，整体上属于未污染范围。1号采样线样点1污染综合指数最高，为1.04，其次是3号采样线的样点1，综合污染指数为1.02，这两个样点属
14、于轻污染范围。3条采样线上均表现为样点1综合污染指数最高，沿取样点依次呈下降趋势。由此可以推断，距离矿区的远近与土壤受污染的程度呈一定的正相关性。现阶段矿区整体上对周边环境影响不大，但随着后续开发和开采，重金属有可能累积增加，可能会对土壤造成污染。区域污染评价CuZnCrPbCd1号号采采样样线线P综综0.270.771.110.181.212号号采采样样线线P综综0.290.801.060.181.553号号采采样样线线P综综0.280.771.060.171.60污污染染等等级级污污染指染指数数污污染等染等级级污污染水平染水平1P综综0.7安全安全清清洁洁20.7P综综1警戒警戒级级尚清尚
15、清洁洁31P综综2轻污轻污染染土壤土壤轻污轻污染作物染作物开始受到开始受到污污染染42P综综3中中污污染染土壤作物均受中土壤作物均受中度度污污染染5P综综3重重污污染染土壤作物均受土壤作物均受污污染已相当染已相当严严重重土壤综合污染指数分级标准土壤综合污染指数分级标准综合污染指数统计表综合污染指数统计表 研究区土壤受到Cr和Cd的轻度污染，应考虑采用相应的办法治理，降低区域内Cr和Cd的含量，使其恢复到正常范围。该区域虽然暂时未受到Zn的污染，但Zn的含量已经接近轻度污染的标准，应给予关注和监测，同时考虑采取相应的应对措施。该区域土壤中Cu和Pb的含量未构成污染，处于相对比较安全的范围。区域污
16、染评价扩展分析 对重金属元素Cr、Cd的污染，应采取矿产资源的开采与环境协调发展的途径。合理有效地利用矿产 资源。加快清洁开采和洁净技术的开发和推广应用，可尝试就地溶浸、就地采选等新工艺进行采矿。针对污染的处理，尾矿区域的尾矿应及时处置，避免其流失、扩散；农田区域的土壤污染，可通过适当调节土壤理化性质。加强土壤的施肥管理来减轻重金属元素的活性，农民可在田间施用一定量的石灰，土壤中施用的有机肥中的腐殖酸等成分能与重金属离子可形成螯合物,从而使重金属离子更有利于吸附在土壤矿物上。同时应根据土壤污染的程度，采用一定富集或耐性能力强的植物进行修复或开发利用，既减少Cd对环境的污染又促进经济的发展，达到
17、双赢的效果。结论 该矿区的开采对区域内土壤重金属含量的增加有一定的影响，现阶段影响效果不是很明显。矿区周边重金属含量均高于四川地区背景值，但整体上不构成污染。Cu、Zn、Pb含量相对处于安全状态，达到国家土壤环境质量二级标准；Cr、Cd含量相对偏高，已经超过国家土壤环境质量二级标准。土壤中土壤中CrCr、CdCd存在一定程度的污染，存在一定程度的污染，污染级别属于轻污染污染级别属于轻污染，污染水平达到土，污染水平达到土壤轻污染，作物开始受到污染。矿区周壤轻污染，作物开始受到污染。矿区周边重金属含量呈规律性变化，即靠近矿边重金属含量呈规律性变化，即靠近矿区的区域，重金属含量相对较高，随着区的区域
18、，重金属含量相对较高，随着距离的增加，含量呈递减的趋势。距离的增加，含量呈递减的趋势。建议 由于实验条件的限制，本次监测可能存在一定的误差，但结果总体上是可靠的。实验结果表明矿区的开采对周边土壤中重金属的含量有一定的影响，虽然现阶段研究区域整体上未受到重金属污染，但Cr、Cd含量已经超标，并存在污染土壤和污染农作物的可能，应注意监控和治理。且随着矿区的开发和开采，该地区重金属含量有可能会继续增加，对该地区生态环境造成污染和破坏，进而对区域内生态环境和耕作安全造成影响。因此应考虑改进开采工艺，减少采矿带来的污染。对于重金属污染，应采取预防为主，防治结合的方针，即保证经济效益，又兼顾环境保护，合理开发利用矿区资源。