張學(xué)禮，徐樂昌，張 輝

核工業(yè)北京化工冶金研究院，北京 101149

某鈾尾礦庫周圍農(nóng)田土壤重金屬污染潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

張學(xué)禮，徐樂昌，張 輝

核工業(yè)北京化工冶金研究院，北京 101149

為能夠定量評(píng)價(jià)鈾尾礦庫周圍農(nóng)田土壤重金屬污染程度及其潛在生態(tài)危害性，采用Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)土壤中重金屬進(jìn)行綜合污染評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，鈾尾礦庫周圍部分農(nóng)田土壤中重金屬Cd、Ni、As、Cu、Hg、Zn含量存在積累和超標(biāo)情況，尤以Cd的污染最嚴(yán)重，Ni、As次之；Pb、Cr含量能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)限值要求。潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，鈾尾礦庫周圍農(nóng)田土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高，主要潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子為Cd，其次是Hg、As，Cr、Pb、Ni、Cu、Zn并不構(gòu)成潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。鈾尾礦庫周圍農(nóng)田土壤中較高水平的Cd在構(gòu)成環(huán)境污染的同時(shí)，也構(gòu)成了較嚴(yán)重的生態(tài)危害，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)重金屬Cd、Hg的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)防治。

鈾尾礦庫；農(nóng)田土壤；重金屬污染；潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

礦產(chǎn)資源采冶活動(dòng)是造成土壤和水體環(huán)境重金屬污染的主要原因之一。為了解礦產(chǎn)資源開發(fā)帶來的土壤重金屬污染狀況，已有一些學(xué)者對(duì)土壤重金屬污染開展了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究。目前，國內(nèi)外關(guān)于土壤重金屬污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法主要有Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法、地積累指數(shù)法、富集系數(shù)法、沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)比較法、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)代碼法、隨機(jī)模糊理論等[1-5]。不同的評(píng)價(jià)方法均有其局限性[6]，傳統(tǒng)的指數(shù)平均法和模糊評(píng)價(jià)法等缺少將污染物與其生物毒性、生態(tài)危害有機(jī)結(jié)合的、兼有現(xiàn)時(shí)與潛在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究層次[7]。目前土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中采用的單因子指數(shù)法或綜合指數(shù)法只能說明超標(biāo)情況，而不能確定重金屬污染的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。而Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法能將重金屬的生態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)與毒理學(xué)聯(lián)系在一起，不僅考慮了污染物的環(huán)境影響，也反映了多種污染物的復(fù)合效應(yīng)，并可定量評(píng)價(jià)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)危害程度，是綜合反映土壤重金屬對(duì)生態(tài)環(huán)境影響潛力的指標(biāo)。Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法是目前國內(nèi)外學(xué)者用來評(píng)價(jià)土壤(沉積物)中重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的先進(jìn)方法之一[8]，已廣泛應(yīng)用于評(píng)價(jià)濕地土壤、水體沉積物、礦區(qū)和工業(yè)園周邊土壤等的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度[9-13]。

鈾礦石水冶過程中會(huì)產(chǎn)生大量的固體廢棄物—鈾尾礦。鈾尾礦中除含大量放射性核素外，還含有很多含量較高的非放射性重金屬[14]而成為一個(gè)重金屬的復(fù)合污染源。鈾尾礦中的重金屬有可能通過滲漏水、揚(yáng)塵、生態(tài)遷移或人為因素(如濫用尾礦、滲出水灌溉)等造成附近區(qū)域的土壤和水體環(huán)境污染。鈾尾礦的放射性污染問題向來一直是各方關(guān)注的重點(diǎn)。近年來，對(duì)于重金屬污染問題已有較多的研究[15-21]，現(xiàn)有的研究主要集中在鈾礦山環(huán)境中重金屬的形態(tài)、形成機(jī)制、遷移規(guī)律、地球化學(xué)分析等方面。在鈾礦區(qū)土壤重金屬污染評(píng)價(jià)方面，針對(duì)鈾礦山企業(yè)廠界內(nèi)的水冶廠、尾礦壩、礦井周邊區(qū)域土壤重金屬污染狀況評(píng)價(jià)也已有報(bào)道[22-25]，但對(duì)有關(guān)鈾尾礦庫壩外附近稻田土壤重金屬污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面的研究相對(duì)較少，尤其對(duì)生物毒性系數(shù)較大的重金屬Hg、As污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面鮮有報(bào)道。

本研究在某鈾尾礦庫周圍稻田采集土壤樣品，考慮到其鈾尾礦中污染物特征和評(píng)價(jià)目的，以8種重金屬元素(Cd、Ni、As、Cu、Hg、Zn、Pb、Cr)為研究對(duì)象，以土壤背景值和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)探討了其污染狀況，并采用Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法評(píng)價(jià)了土壤重金屬的潛在生態(tài)危害，以期為全面了解該鈾尾礦庫周邊稻田土壤重金屬污染現(xiàn)狀提供基礎(chǔ)資料，為今后指導(dǎo)該鈾尾礦庫退役治理和周邊重金屬污染土壤的生態(tài)修復(fù)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

某鈾尾礦庫位于低山丘陵地形的剝蝕堆積延伸凹地內(nèi)。在子午線方向被峽谷分割，谷底為稻田，丘陵頂為緩坡，坡度為5°～15°，絕對(duì)標(biāo)高75～85 m。該區(qū)屬中亞熱帶大陸性季風(fēng)濕潤氣候，春季陰雨低溫，盛夏初秋高溫少雨，冬寒期短，間有冰雪。年平均氣溫18.9 ℃，年平均降水量1 557 mm，年平均風(fēng)速為1.8 m/s，年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)。

該鈾尾礦庫運(yùn)行多年來，由于自然和人為因素，局部壩體出現(xiàn)了滲漏，為減少對(duì)周圍環(huán)境的污染，已沿滲漏壩段的壩坡修建了滲水收集渠、泵房等。鈾尾礦庫周圍環(huán)境中土壤多為酸性紫色土，以種植水稻和蔬菜為主。污染途徑主要是污水滲漏。目前，該鈾尾礦庫正待退役，庫內(nèi)大部分尾礦仍呈裸露狀態(tài)，庫內(nèi)高處干燥，低處灘面積水[25]。

1.2 數(shù)據(jù)來源

于2013年11月秋收后在某鈾尾礦庫周圍稻田采集了98個(gè)土壤樣品。在土壤樣品經(jīng)風(fēng)干、磨碎、過篩等預(yù)處理后，對(duì)Cd、Ni、As、Cu、Hg、Zn、Pb、Cr共8種重金屬元素含量、pH進(jìn)行了測定。樣品測定方法、質(zhì)量控制措施、測定結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析詳見文獻(xiàn)[25]。

1.3 評(píng)價(jià)方法

不同重金屬元素對(duì)農(nóng)作物及人體健康的毒性不同，即使土壤中具有相同含量的不同重金屬，其對(duì)農(nóng)作物和人體健康的危害也有差別。文章采用Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)土壤中重金屬的潛在生態(tài)危害，該指數(shù)不僅反映某一特定環(huán)境中各種污染物對(duì)環(huán)境的影響及多種污染物的綜合效應(yīng)，而且用定量的方法劃分出潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的程度。其計(jì)算公式為

(1)

表1 重金屬的參照值和生物毒性系數(shù)

表2 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分級(jí)

表1中的土壤參照值與《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618—1995)相比，各重金屬的含量都不超過一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，說明此參照值下的土壤未受到重金屬污染，可以作為土壤重金屬的背景參照值。

2 結(jié)果與分析

2.1 重金屬污染狀況及分析

將98個(gè)土壤樣品中各重金屬含量測定結(jié)果分別與《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618—1995)和當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸颠M(jìn)行比較，可得出各重金屬元素污染狀況(表3)。

表3 土壤中重金屬元素污染情況

注：“—”表示Pb、Cr均未超標(biāo)。

由表3可見，以GB 15618—1995中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值(為保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，維護(hù)人體健康的土壤限制值)衡量，部分測點(diǎn)土壤中重金屬Cd、Ni、As、Cu、Hg、Zn含量超標(biāo)，特別是Cd的點(diǎn)位超標(biāo)率(72%)最大，Ni(21%)、As(12%)次之；土壤中Pb、Cr含量均未超標(biāo)。而與當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸迪啾龋瑯悠分械?種重金屬均存在超背景值情況。這除了反映出人為活動(dòng)引起庫區(qū)周圍農(nóng)田土壤中重金屬含量升高之外，還因土壤重金屬背景值不超過GB 15618—1995中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值，故與背景值比較時(shí)各重金屬的污染程度就顯得更為嚴(yán)重。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，鈾尾礦庫周圍農(nóng)田土壤中的重金屬污染特征與鈾尾礦中的重金屬污染特征基本一致，均存在Cd、As、Ni污染較嚴(yán)重，表明鈾尾礦庫是重金屬污染源[25]，說明長期的礦石水冶活動(dòng)、尾礦風(fēng)化與淋溶可能是導(dǎo)致其周邊土壤中重金屬發(fā)生累積性污染的原因之一。

2.2 重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.2.1 單指標(biāo)潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)

由潛在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模式計(jì)算得到鈾尾礦庫周圍農(nóng)田土壤潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子值如表4、圖1～圖4所示。其頻數(shù)分布見表5。由表4和表5可以對(duì)尾礦庫周邊的土壤重金屬污染單指標(biāo)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。由表4可見，在鈾尾礦庫周圍農(nóng)田土壤中，除Cd、Hg、As外，其余5種重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子值均低于30，并不構(gòu)成潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。Cd在該區(qū)土壤環(huán)境中的相對(duì)毒性較其他重金屬明顯更高，初步揭示出Cd對(duì)該區(qū)土壤農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的潛在威脅。Cd的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子值為11～376，均值為114(C級(jí))，且各采樣點(diǎn)A～E級(jí)都有分布(表5)。其中，Cd的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度A級(jí)(低)占16%，B級(jí)(中等)占29%，C級(jí)(較高)占30%，D級(jí)(高)占23%，E級(jí)(很高)占2%。土壤中Hg的潛在生態(tài)危害性也較強(qiáng)，其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子值為2.1～297，其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度A級(jí)(低)占45%，B級(jí)(中等)占39%，C級(jí)(較高)占13%，D級(jí)(高)占3%。As的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子值為2.6～70，僅有4% 的土壤樣品中As的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度為B級(jí)(中等)，其余96%的樣品均為A級(jí)(低)。尾礦庫周圍農(nóng)田土壤中各重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子值排序?yàn)镃d>Hg>As>Cr>Pb>Ni>Cu>Zn。這與各重金屬的污染程度排序不太一致，可能是由于各重金屬對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的毒性強(qiáng)度不同所引起。尾礦庫周圍農(nóng)田土壤中Ni、Cu、Zn雖含量較高，但作為生物必需的微量元素及其較低的生物毒性系數(shù)，其對(duì)生態(tài)的潛在風(fēng)險(xiǎn)較低。土壤總體上的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)仍以Cd、Hg為主，Cd、Hg的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他重金屬元素，而積累較顯著的Ni生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)并不大，這與Cd、Hg具有的生物毒性系數(shù)較大，而Ni的生物毒性系數(shù)較小有關(guān)。如鈾尾礦庫周圍農(nóng)田土壤中Ni的最高含量(255 mg/kg)超過背景值7.0倍，超過二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值5.4倍，而此時(shí)Ni的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子值為23.9，其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)低，因此Ni在土壤中并不是主要生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子。

表4 土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子評(píng)價(jià)結(jié)果

表5 土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子頻數(shù)分布

圖1 各測點(diǎn)處Cd的風(fēng)險(xiǎn)因子值

圖2 各測點(diǎn)處Hg的風(fēng)險(xiǎn)因子值

圖3 各測點(diǎn)處As的風(fēng)險(xiǎn)因子值

圖4 Cr、Pb、Ni、Cu、Zn的風(fēng)險(xiǎn)因子值統(tǒng)計(jì)

2.2.2 綜合潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)

土壤環(huán)境中的重金屬元素之間會(huì)發(fā)生各種作用(如協(xié)同作用、拮抗作用等)且相互影響。土壤作為一個(gè)復(fù)雜的整體，其質(zhì)量會(huì)受到多種重金屬作用的總和影響。RI體現(xiàn)了生物有效性和相對(duì)貢獻(xiàn)比例等特點(diǎn)，綜合反映了土壤中重金屬的污染水平及潛在生態(tài)危害性。土壤中重金屬綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果見表6、圖5。

表6 土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)頻數(shù)分布

由表6可以看出，重金屬復(fù)合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度A級(jí)(低)占33%，B級(jí)(中等)占45%，C級(jí)(較高)占21%，D級(jí)(高)占1%。由圖5可見，RI的范圍為66～664，占三分之二樣點(diǎn)處的RI均超過150(表6)?？偟膩碚f，鈾尾礦庫周圍農(nóng)田土壤重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高。需要指出的是，土壤中重金屬的存在形態(tài)會(huì)影響其污染效應(yīng)進(jìn)而影響到環(huán)境的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，尤其是重金屬的生物可利用態(tài)(可交換態(tài)和水溶態(tài))對(duì)土壤中植物的影響更重要，應(yīng)該重點(diǎn)考慮。文章僅從重金屬的總量進(jìn)行土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，可能會(huì)高估重金屬污染的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

圖5 各測點(diǎn)處的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)值

圖6 各元素對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的貢獻(xiàn)率

2.3 污染途徑分析

2.3.1 廢水滲漏

據(jù)調(diào)查，在水冶生產(chǎn)期間，該鈾尾礦庫壩體滲水量達(dá)106m3/a，其中大部分經(jīng)壩坡上的集水渠和泵房收集后返回尾礦庫，少部分在尾礦庫附近滲入地下，致使?jié)B水嚴(yán)重的地方形成小面積沼澤，這應(yīng)是尾礦庫廢水對(duì)周圍造成污染的主要途徑。多段壩體曾出現(xiàn)過滲水沿外坡下流，使壩體全部飽和，外坡全部沼澤化，導(dǎo)致多次出現(xiàn)流砂、塌方、局部滑坡現(xiàn)象。從尾礦庫向南的廢水排放管道，也曾有多處因爆管而漏水。這些都造成附近的稻田受到污染。

2.3.2 人為污染

人為因素是各種對(duì)尾礦庫有意和無意的侵?jǐn)_，從而造成尾礦庫內(nèi)礦砂或污染物擴(kuò)散。據(jù)調(diào)查，該鈾尾礦庫周圍村民曾經(jīng)強(qiáng)行挖掘部分外坡壩段的尾礦運(yùn)走他用(如取尾礦砂與黏土摻合燒磚、鋪路、填坑等)。另外，周圍村民在干旱季節(jié)也曾破壞過排水設(shè)施，用廢水灌溉稻田；在鈾尾礦庫中放牧水牛等情況也時(shí)有發(fā)生。這些都會(huì)使尾礦污染得以擴(kuò)散。

需要指出的是，導(dǎo)致土壤重金屬污染的來源是多方面的，包括自然來源、工業(yè)源與農(nóng)業(yè)源等。前文僅就作為污染源之一的鈾尾礦庫對(duì)其周圍環(huán)境的污染途徑進(jìn)行了初步分析，而其他方面的來源(如有機(jī)肥、復(fù)合肥、磷肥、農(nóng)藥、除草劑及污泥農(nóng)用等)還有待進(jìn)一步深入研究。

2.4 人群健康調(diào)查及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

目前，該鈾尾礦庫附近2 km范圍內(nèi)有村民4 600多人。據(jù)現(xiàn)場初步調(diào)查，近5 a內(nèi)村民患惡性腫瘤42例，涉及惡性腫瘤類型較多，包括胃癌、乳腺癌、子宮癌、肝癌、肺癌、腦瘤、鼻咽癌、舌癌、淋巴癌、白血病，尤以胃癌(14例)、乳腺癌(11例)居多?；颊吣挲g在31～75歲。在這些惡性腫瘤患者中，發(fā)現(xiàn)病癥時(shí)大多已是腫瘤晚期，除胃癌患者經(jīng)手術(shù)后生存率稍高外，其他惡性腫瘤患者死亡率100%，死于癌癥者占死亡總?cè)藬?shù)的22%左右。另外，周圍村民中也有數(shù)人患有尿毒癥、糖尿病。該鈾尾礦庫周圍村民存在的患惡性腫瘤與患病情況是否與土壤重金屬污染有關(guān)，尚需進(jìn)行土壤重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

參照文獻(xiàn)[29]，根據(jù)文獻(xiàn)[25]中的重金屬含量算術(shù)均值估算了土壤重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)。該鈾尾礦庫周圍農(nóng)田土壤中重金屬通過不同暴露途徑的非致癌風(fēng)險(xiǎn)和致癌風(fēng)險(xiǎn)如表7所示。由表7可以看出，各重金屬的危害商HQ和總非致癌風(fēng)險(xiǎn)HI值均小于1，且所有重金屬各途徑的疊加非致癌風(fēng)險(xiǎn)為0.468，也未超過1，表明該鈾尾礦庫周圍農(nóng)田土壤重金屬非致癌風(fēng)險(xiǎn)較小或可以忽略，不會(huì)對(duì)周圍人群健康構(gòu)成威脅。

通常認(rèn)為，可接受致癌風(fēng)險(xiǎn)范圍為10-6～10-4，小于10-6表示風(fēng)險(xiǎn)不顯著或可忽略不計(jì)，當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)大于10-4則認(rèn)為是不可接受的，有必要采取措施以降低風(fēng)險(xiǎn)。在4種致癌重金屬中，As的致癌暴露風(fēng)險(xiǎn)為3.71×10-5，雖有一定的致癌風(fēng)險(xiǎn)，但在可接受范圍之內(nèi)；而Cd、Ni、Cr致癌風(fēng)險(xiǎn)均小于10-6，表示這3種重金屬的致癌風(fēng)險(xiǎn)較低，在現(xiàn)有土壤環(huán)境狀態(tài)下不會(huì)對(duì)人體造成致癌危害。

表7 非致癌暴露和致癌暴露風(fēng)險(xiǎn)值

注：“—”表示該元素不具有蒸氣暴露途徑；“+”表示該元素不屬于致癌重金屬。

眾所周之，致癌因素是多種多樣的，包括物理、化學(xué)和生物等因素，也涉及人的行為習(xí)慣等。從該鈾尾礦庫周圍村民存在的患有多種類型惡性腫瘤情況來看，其致癌因素應(yīng)是復(fù)雜多樣的。欲查清該鈾尾礦庫周圍村民患癌病因，需進(jìn)一步開展詳細(xì)的流行病學(xué)、人群健康狀況、生活習(xí)慣、生態(tài)環(huán)境狀況等調(diào)查研究。

3 討論

文獻(xiàn)[25]采用地積累指數(shù)、內(nèi)梅羅污染指數(shù)法評(píng)價(jià)了該鈾尾礦庫周圍稻田土壤重金屬污染情況。通過與本文采用的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行比較不難發(fā)現(xiàn)，各重金屬元素的污染程度與其產(chǎn)生的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)并不完全一致。如地積累指數(shù)、內(nèi)梅羅污染指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果均表明，該鈾尾礦庫周圍稻田土壤受Cd的污染最嚴(yán)重(或污染貢獻(xiàn)率最大)，Ni、As次之；而潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果卻顯示，Hg是僅次于Cd的第二大潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)元素，Ni并不構(gòu)成潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。產(chǎn)生這一差異的原因在于，3種評(píng)價(jià)方法的側(cè)重點(diǎn)不同。當(dāng)然，這3種方法均能用于該鈾尾礦庫周圍稻田土壤重金屬污染狀況評(píng)價(jià)。應(yīng)綜合考慮這些評(píng)價(jià)結(jié)果，才能更全面、真實(shí)地反映該鈾尾礦庫周圍稻田土壤重金屬的污染狀況。

該鈾尾礦庫周圍土壤存在重金屬含量超標(biāo)情況，與其流域土壤重金屬污染特征相符，即表現(xiàn)為以Cd為主的多種重金屬混合污染[30-32]。對(duì)農(nóng)田土壤而言，重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)達(dá)到中度以上(包括中度)水平時(shí)都會(huì)在一定程度上影響到農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量[33]，應(yīng)引起人們的重視。因此，針對(duì)上述生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，在該鈾尾礦庫附近進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)，土壤重金屬中的主要污染控制對(duì)象為Cd、Hg。土壤中Cd、Hg通常認(rèn)為來自污染企業(yè)的廢水排放[34]，其積累可能同稻田土壤對(duì)污水中重金屬的過濾、吸附等作用密切相關(guān)。另外，國內(nèi)農(nóng)田Cd含量超標(biāo)率普遍較高，這可能與土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中Cd的含量標(biāo)準(zhǔn)劃分相對(duì)嚴(yán)格也有密切關(guān)系[35]；而進(jìn)口磷肥及復(fù)合肥的施用，也可能引起土壤Cd污染[36]。

Cd在氧化環(huán)境和酸性條件下易于搬運(yùn)和遷移。環(huán)境中低濃度Cd的長期攝入，在人體內(nèi)蓄積可致慢性中毒。稻田中的Cd因土壤淹水、頻繁農(nóng)業(yè)活動(dòng)的作用和稻米對(duì)Cd易吸收累積等特點(diǎn)而具有較強(qiáng)的遷移轉(zhuǎn)化特性，易使稻米籽粒Cd含量超標(biāo)而產(chǎn)生“鎘米”，引起人體健康風(fēng)險(xiǎn)[37]。Hg是非生命元素，對(duì)生命體具有劇毒，特別是在自然環(huán)境中微生物的作用下可使汞甲基化，形成劇毒的甲基汞，并可通過食物鏈富集。

因此，在該鈾尾礦庫周圍稻田土壤重金屬Cd、Hg污染防治中，除了應(yīng)從源頭控制Cd、Hg輸入稻田以減少重金屬積累之外，還應(yīng)采取物理、化學(xué)或生物技術(shù)(包括多種修復(fù)技術(shù)的聯(lián)用)對(duì)受到污染的土壤進(jìn)行綜合修復(fù)治理，減少土壤中Cd、Hg的含量，降低重金屬污染潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論與建議

1)鈾尾礦庫周圍部分農(nóng)田土壤中重金屬Cd、Ni、As、Cu、Hg、Zn含量超標(biāo)，Pb、Cr含量均未超標(biāo)；重金屬點(diǎn)位超標(biāo)率大小順序?yàn)镃d>Ni>As>Cu>Hg>Zn，Cd的超標(biāo)率為72%，其最大超標(biāo)倍數(shù)為6.1。

3)綜合潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)結(jié)果表明，鈾尾礦庫周圍農(nóng)田土壤重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高；RI的范圍為66～664，占三分之二樣點(diǎn)處的RI均超過150，具有中等以上潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)危害；鈾尾礦庫周圍農(nóng)田土壤總體上的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)仍以Cd、Hg為主，兩者對(duì)RI值的貢獻(xiàn)最突出，分別為49.0%、25.5%。當(dāng)?shù)卦谶M(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)，優(yōu)先控制的污染元素應(yīng)該是Cd，其次為Hg。

4)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鈾尾礦壩體和相關(guān)設(shè)施(防洪、排洪、回水等設(shè)施)的管理、維護(hù)與觀測，確保其安全運(yùn)行，控制尾礦庫廢水滲漏而污染周圍環(huán)境。

5)加強(qiáng)同周圍村民的溝通與環(huán)保宣傳，讓周圍村民共同維護(hù)尾礦庫安全環(huán)保設(shè)施，杜絕人為污染；嚴(yán)禁將鈾尾礦運(yùn)走他用，禁止用尾礦廢水進(jìn)行農(nóng)田灌溉、禁止在庫內(nèi)放牧等。

6)針對(duì)當(dāng)?shù)厮嵝酝寥?，可在稻田中施用石灰等物質(zhì)來調(diào)節(jié)土壤pH，以降低稻田中Cd的活性；再配施鈣鎂磷肥以降低水稻中Cd含量。

7)因Hg在淹水狀態(tài)下對(duì)土壤的污染會(huì)增強(qiáng)，故受Hg污染的土地相對(duì)適合旱作，不適合用作稻田。通過改變農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)或模式，種植一些排異型作物或改種非食用作物，可以中斷重金屬污染向食物鏈轉(zhuǎn)移，降低重金屬污染潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

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Potential Ecological Risk Assessment of Heavy Metals Contamination in Farmland Soils near an Uranium Tailings Pond

ZHANG Xueli，XU Lechang，ZHANG Hui

Beijing Research Institute of Chemical Engineering and Metallurgy, CNNC, Beijing 101149, China

The potential ecological risk index (RI),asthequantitativediagnostictools,wereusedtoevaluatethecontaminationsituationofvariousheavymetals(Cd,Hg,Ni,Zn,Cu,As,PbandCr)inpaddysoilsnearanuraniumtailingspond.TheresultsshowedthatsomeheavymetalssuchasCd,Ni,As,Cu,Hg,zincelementscontentswereaccumulatedinfarmlandsoilandthefarmlandsoilwaspollutedaccordingtocommonsoilassessmentstandards.ItwasalsodiscoveredthatthecontaminationlevelofthefarmlandsoilpollutedbyCdwasmostseriousespecially,followedbyNiandAs.PbandCrelementscontentsinthesoilscouldmeettherequirementsofstandardlimit.TheassessmentresultsbyRIshowedthattheecologicalriskofheavymetalsinthefarmlandsoilsurroundingthetailingswashighandthemainfactorcausedtheecologicalhazardwascadmium,followedbyHgandAs.TheotherheavymetalssuchasCr,Pb,Ni,Cu,Znelementsdidnotconstituteapotentialecologicalrisk.TheecologicalriskofheavymetalssuchasCr,Pb,Ni,Cuandzincelementswereinlowlevel.ThisstudysuggestedthathigherlevelsofCdelementinthesoilnotonlyconstitutedenvironmentalpollution,butalsoconstitutedaseriousecologicalhazard.TheecologicalriskpreventionandcontrolofCdandHgelementsshouldbestrengthen.

uranium tailings pond；paddy soil；heavy metals contamination；potential ecological risk

2015-10-20；

2015-11-14

國家國防科技工業(yè)局核設(shè)施退役及放射性廢物治理專項(xiàng)(20101520)；環(huán)境保護(hù)部核設(shè)施、核基地放射性污染防治專項(xiàng)(DC201413)

張學(xué)禮(1973-)，男，四川渠縣人，博士，高級(jí)工程師。

X825

A

1002-6002(2016)06- 0076- 08

10.19316/j.issn.1002-6002.2016.06.12