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        典型鉈礦區(qū)廢礦污染現(xiàn)狀調(diào)查研究

        2014-03-10 08:16:16張云鳳
        資源節(jié)約與環(huán)保 2014年12期
        關(guān)鍵詞:目標(biāo)區(qū)礦山重金屬

        張云鳳

        (貴州省黔東南苗族侗族自治州環(huán)境監(jiān)測中心站 貴州省黔東南苗族侗族自治州 556000)

        鉈是一種帶藍(lán)光的白色過度重金屬,化學(xué)性質(zhì)活潑。鉈作為毒性極強的重金屬元素,隨著人類活動的加劇,在某些特定的環(huán)境中累積越來越多,背景值越來越高,給區(qū)域環(huán)境和當(dāng)?shù)厝罕姷纳眢w健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅[1]。本文對發(fā)生在貴州局部地區(qū)因廢棄礦井及尾礦堆存而導(dǎo)致周圍土壤鉈污染的現(xiàn)狀進行調(diào)查研究,得出了明確結(jié)論。

        1 調(diào)查研究方法

        1.1 調(diào)查地點及概況

        以貴州省興仁縣回龍鎮(zhèn)回龍村鉈礦點附近耕地土壤為調(diào)查研究對象,采取實地調(diào)查、采集樣品檢測分析的方式,對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境鉈污染現(xiàn)狀進行調(diào)查研究。結(jié)合本研究的目的、內(nèi)容和研究區(qū)域?qū)嶋H情況,將研究區(qū)分為礦渣堆積附近點、礦井附近點、廢礦周圍、礦山斜坡沖集點及外圍等。礦渣點采用梅花布點的方式進行采樣,廢礦點、斜坡沖擊點采用蛇形布點的方式進行采樣,采樣位置為0cm~20cm 的耕作土。土壤樣品按上述劃分區(qū)域采集,共采集土壤樣品39 個。

        1.2 樣品采集及處理

        本研究土壤樣品采集及制備按《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T166-2004)進行。

        1.3 土壤樣品消解

        土壤樣品采用沙浴鍋消解,具體步驟為:準(zhǔn)確稱取0.2500g 風(fēng)干土樣(裝入聚四氟乙烯坩堝(+HNO35ml、HF 8ml(加熱消解至約2ml(+HNO33ml(加熱消解至約1ml(HNO32ml(加熱消解至約1ml(定容到25ml(過濾(ICP-MS 檢測Tl。

        1.4 分析方法

        ICP-MS 測Tl 含量,ICP-MS(美國PerkinElmer 公司)儀器參數(shù):型號:DRC-e 分析條件:RF 功率:1.2kw,冷卻氣流量:15L/min,霧化器氣流量:0.7L/min 輔助氣氣流量1.0L/min。

        2 結(jié)果分析與討論

        礦山周圍所采表層土壤樣品檢測結(jié)果,用單因子指數(shù)法評價結(jié)果顯示,鉈污染均為重污染等級,總體污染情況見下表。土壤樣品檢測結(jié)果、單因子指數(shù)及污染等級

        礦渣點共采集耕作層土壤樣品7 個,所采土壤樣品鉈濃度范圍在45.4~169mg/kg,借鑒國外耕地土壤鉈含量安全限制1mg/kg土壤的評價標(biāo)準(zhǔn),污染指數(shù)的范圍為45.0~169.0,污染等級均為重污染。

        廢礦堆積點在礦山下稍高的山堡上,其附近的下方有居民和大面積的耕地,在此區(qū)域共采集土壤樣品13 個,檢測結(jié)果表明,鉈元素主要隨水流遷移,采樣點距離山下水流溝越近,土壤樣品檢測結(jié)果鉈含量越高,反之則越低。土壤對重金屬的吸附作用可阻滯重金屬在土壤中運移,水的彌散動力可促進重金屬在土壤中的運移[2],在土壤的阻滯作用、水的彌散動力促進作用等綜合因素的影響下,導(dǎo)致土壤中鉈含量高低與水流溝的距離的密切關(guān)系。

        這說明廢礦隨意露天堆放、日曬雨淋,對環(huán)境造成的危害非常大,且影響范圍廣,應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M行處理。

        礦山斜坡沖積點,即礦山南面的斜坡,雨水長年沖刷,泥沙被水流沖到山下堆積,或進入沿途耕地,影響耕地及糧食作物的安全性。在此處斜面長度約800m 范圍內(nèi),采集土壤樣品6 個,檢測數(shù)據(jù)表明,從山上往下,土壤鉈含量呈基本增加的趨勢。王正輝等(2000)相關(guān)實驗結(jié)果表明,淋濾作用對礦石中的鉈遷移作用很大,且與淋濾介質(zhì)濃度、作用時間和溫度等因素有關(guān),在環(huán)境介質(zhì)的淋濾作用下Tl 遠(yuǎn)比Cd、Pb 進入環(huán)境的速率快。吳穎娟等(2002)相關(guān)研究表明,淋濾時間、淋濾液pH 值等影響廢渣表面鐵氧化物的水解,從而影響廢渣中鉈的釋放。楊春霞等(2005)研究了自然淋濾過程中鉈的遷移與釋放,結(jié)果表明,在自然淋濾條件下,廢渣中Tl 有很強遷移釋放能力。研究目標(biāo)區(qū)礦山長年在雨水的沖刷淋濾下,鉈隨水流遷移到山下土壤耕地中累積,所以導(dǎo)致了這一調(diào)查結(jié)果。

        3 研究區(qū)外圍耕地土壤鉈污染狀況

        礦區(qū)外圍土壤樣品是指在距采礦點約1000m~1500m 范圍內(nèi)環(huán)繞礦山采集的,這些采樣點都處于相對較高的地勢,礦山雨水基本不會對這些點產(chǎn)生影響。土壤樣品檢測結(jié)果表明,此區(qū)域土壤Tl 含量相對較低,但都超過了1mg/kg 的土壤鉈含量安全限制,其中有些點鉈含量也相對較高,是土壤環(huán)境背景值的幾倍至幾十倍,這種結(jié)果應(yīng)該與當(dāng)?shù)氐某赏聊纲|(zhì)有直接的關(guān)系。

        從單因子土壤污染評價指數(shù)來看,外圍采樣點中有兩個點屬于中度污染等級,一個點屬于輕污染等級,這說明在廢礦井、礦山的外圍土壤鉈污染程度相對較輕。

        4 結(jié)論與討論

        本實驗通過對研究目標(biāo)區(qū)土壤進行實地調(diào)查取樣,根據(jù)研究目標(biāo)區(qū)不同種類污染源的分布情況和研究目的的具體需要,將研究目標(biāo)區(qū)分為:礦渣堆積附近點、礦井附近點、廢礦周圍附近點、礦山斜坡沖集點及外圍五個部分。詳細(xì)分析檢測結(jié)果數(shù)據(jù),了解了當(dāng)?shù)赝寥楞B污染及其它重金屬元素污染的具體情況。根據(jù)單因子污染指數(shù)評價方法,礦渣和廢礦堆放點、采礦點礦山周圍及外圍的污染指數(shù)分別為:105、52.4、92.3、68.2、7.00,全部為重污染等級,可見耕地土壤鉈污染相當(dāng)嚴(yán)重,但外圍的部分點污染等級屬中等或輕微污染。為了解研究目標(biāo)區(qū)土壤重金屬污染的具體狀況,以下用單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)評價法分別對個點的土壤重金屬污染情況進行評價,具體單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)見下表。

        各點的多因子綜合污染指數(shù)在5.11~129.4 范圍之間,比照污染等級劃分標(biāo)準(zhǔn),都在重污染等級范圍之內(nèi),在多因自綜合污染指數(shù)中Tl 的貢獻(xiàn)率最大??傮w來看研究目標(biāo)區(qū)土壤重金屬污染Tl、As 污染最嚴(yán)重,Cd 次之。從單因子來看,土壤Tl、As、Cd 污染很嚴(yán)重,應(yīng)引起有關(guān)部門的重視。

        [1]陳永亨,謝文彪,吳穎娟,等.中國含鉈資源開發(fā)與鉈環(huán)境污染[J].深圳大學(xué)學(xué)報:理工版,2001,18(1):57-64.

        [2]馮紹元,齊志明,王亞平.排水條件下飽和土壤中鉈運移實驗及其數(shù)值模擬[J].水利學(xué)報,2004,(10):8,9-94.

        [3]吳穎娟,陳永亨,王正輝.環(huán)境介質(zhì)中鉈的分布和運移綜述[J].地質(zhì)地球化學(xué),2001,29(1):52-57.

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