废弃铜矿周边农田土壤重金属污染特征及风险评价.pdf
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1、中国资源综合利用China Resources Comprehensive UtilizationVol.41 No.82023 年 8 月-165-环境保护废弃铜矿周边农田土壤重金属污染特征及风险评价许妍妍1,李璞1,刘江1,王鹤1,刘钟森1,吴聪聪1,陈学礼2(1.河南省地质环境勘查院有限公司,郑州450051;2.赣南师范大学场地污染控制与修复研究室,江西赣州341000)摘要:本文以某废弃铜矿为研究对象,对矿区农田土壤进行取样分析,从重金属污染特征及生态风险水平对矿区重金属污染情况进行研究。结果表明,表层土壤中 Cd、Cu 和 Cr 三种重金属污染严重,平均含量分别为土壤环境背景值的
2、1.25 倍、13.15 倍和 1.31 倍,Cu 在矿区内富集最为严重,相较农用地风险筛选值,其超标率达到 29.55%。内梅罗综合污染指数显示,矿区内达到中度和重度污染的点位分别占 10.29%和30.88%。综合潜在生态风险指数结果表明,超过 17%的点位达到中度及以上风险级别,矿区局部区域存在极强的生态风险。关键词:农田土壤;重金属;污染程度;风险评价中图分类号:X53文献标识码:A文章编号:1008-9500(2023)08-0165-04DOI:10.3969/j.issn.1008-9500.2023.08.046Pollution Characteristics and Ris
3、k Assessment of Heavy Metals in Farmland Soil around an Abandoned Copper MineXU Yanyan1,LI Pu1,LIU Jiang1,WANG He1,LIU Zhongsen1,WU Congcong1,CHEN Xueli2(1.Geological Environment Exploration Institute Co.,Ltd.of Henan,Zhengzhou450051,China;2.Site Pollution Control and Remediation Laboratory,Gannan N
4、ormal University,Ganzhou341000,China)Abstract:Taking a abandoned copper mine as the research object,this paper conducts sampling analysis on the farmland soil in the mining area,and studies the heavy metal pollution situation in the mining area from the characteristics of heavy metal pollution and e
5、cological risk level.The results show that the pollution of three heavy metals(Cd,Cu,and Cr)in the surface soil is severe,with an average content of 1.25 times,13.15 times,and 1.31 times of the soil environmental background value,respectively,and Cu is most severely enriched in the mining area,and i
6、ts exceeding rate reaches 29.55%compared to the risk screening value of agricultural land.The Nemero comprehensive pollution index shows that 10.29%and 30.88%of the points in the mining area have reached moderate and severe pollution,respectively.The results of the comprehensive potential ecological
7、 risk index indicate that over 17%of the points reach moderate or above risk levels,and there are extremely strong ecological risks in local areas of the mining area.Keywords:farmland soil;heavy metals;pollution level;risk assessment随着经济快速发展,城市化和工业化持续推进,环境污染问题日益突出,尤其是土壤重金属污染,直接威胁生态安全和人体健康。调查结果显示,全国土
8、壤总的点位超标率为 16.1%,其中,Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni 8 种重金属污染物超标点位数占全部超标点位的 82.8%1。近年来,全国农用地土壤环境状况有所好转,但由于重金属污染影响较大,农用地土壤环境质量不容乐观,尤其是矿区周边的农田土壤环境更是面临风险。研究表明,大多数重金属具有毒性高、隐蔽性强以及降解难等特点,会通过各种途径进入土壤,经过不断累积,在动植物体内富集,进而通过食物链进入人体,产生不可逆的危害。收稿日期:2023-06-24基金项目:河南省土壤污染防治专项资金(H2020411523T1-20005);江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ211424)
9、。作者简介:许妍妍(1995),女,河南焦作人,硕士。研究方向:环境污染与修复。中国资源综合利用第 8 期-166-环境保护近年来,矿区重金属污染研究不断涌现。程睿2以铜矿弃渣场下游农田土壤为研究对象,发现农田受重金属污染严重,重金属 As 和 Cd 容易造成人体健康风险。陈航等3对铜山矿区周边农田土壤重金属的污染程度及来源进行解析,结果显示,矿山开采和农业活动是土壤重金属污染物的主要来源。陶美霞等4以铜矿废弃地块土壤环境为研究对象,开展土壤重金属污染特征、来源及人体健康风险调查,指出地块土壤受 Cu 和 Cd 污染严重,各重金属具有相同的来源,重金属 Cr 对人体产生的健康风险较大。可见,矿
10、山的开采冶炼会释放大量重金属元素,造成周边农田土壤污染,产生严重生态问题。目前,河南省废弃铜矿对周边农田土壤环境影响的研究还很少见。信阳市某废弃铜矿位于大别山矿区,具有较高的重金属背景,加之早期矿区开采冶炼不规范,对周边农田土壤环境造成严重威胁。该废弃铜矿周边农田种植蔬菜、油菜、水稻和玉米等农作物,土壤环境直接影响区域生态环境及人体健康。因此,有必要摸清该矿区周边农田土壤重金属污染和生态风险,加强土壤环境监测与治理,改善区域生态环境,保护人体健康。1材料与方法1.1研究区概况该废弃铜矿位于豫南大别山腹地,地形以浅山、丘陵为主,岩性主要为变质岩和岩浆岩。研究区地势西南高、东北低,地表水及地下水随
11、地势由西南向东北流动。地层岩性由上向下依次为杂填土、黏土和风化岩,土地利用类型以林地、草地和耕地为主,其中耕地占研究区面积的 33.50%。矿区主要土壤类型有黄棕壤、水稻土和潮土,主要种植水稻、油菜等农作物。1.2样品采集与测试根据研究区场地地形情况,布设 71 个表层土壤采样点,采集 71 个表层土壤样品。样品转运至实验室后,将样品置于阴凉通风处自然风干,然后对土样进行压碎、翻动,拣出碎石、沙砾及植物残体等杂质,之后进行研磨,过孔径 100 目筛,开展土壤元素分析。土壤样品检测项目为 8 种重金属,包括 Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、Ni、As。1.3样品分析方法1.3.1土壤中重金属
12、的测定根据相关标准,As、Hg 的测定采用原子荧光法,Cd、Pb 的测定采用石墨炉原子吸收分光光度法,Zn、Cu、Ni和Cr的测定采用火焰原子吸收分光光度法。1.3.2重金属污染评价方法采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法5对土壤重金属污染进行评价,以河南省土壤重金属背景值6作为评价标准。单因子污染指数法采用式(1)进行计算,内梅罗综合污染指数法采用式(2)进行计算。=iiiCPS(1)()22max=2iPPP+综(2)式中:Pi为重金属单因子污染指数;P综为内梅罗综合污染指数;Ci为重金属含量的实测值,mg/kg;Si为重金属 i 的土壤环境标准值,mg/kg;P为单因子污染指数Pi
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