鐘雪梅，于　洋，陸素芬，楊子杰，康凱麗，匡薈芬，宋　波，3，4*

（1.桂林理工大學地球科學學院，廣西 桂林 541004；2.桂林理工大學環(huán)境科學與工程學院，廣西 桂林 541004；3.廣西環(huán)境污染控制理論與技術重點實驗室，廣西 桂林 541004；4.巖溶地區(qū)水污染控制與用水安全保障協(xié)同創(chuàng)新中心，廣西 桂林 541004）

金屬礦業(yè)密集區(qū)廣西南丹土壤重金屬含量特征研究

鐘雪梅1，于洋1，陸素芬2，楊子杰2，康凱麗2，匡薈芬2，宋波2，3，4*

（1.桂林理工大學地球科學學院，廣西 桂林 541004；2.桂林理工大學環(huán)境科學與工程學院，廣西 桂林 541004；3.廣西環(huán)境污染控制理論與技術重點實驗室，廣西 桂林 541004；4.巖溶地區(qū)水污染控制與用水安全保障協(xié)同創(chuàng)新中心，廣西 桂林 541004）

為評估礦業(yè)活動對“錫都”南丹耕地土壤重金屬含量的影響，并評估其潛在生態(tài)風險，分別抽樣采集自然土壤、礦區(qū)和非礦區(qū)耕地土壤、尾砂及河流底泥樣品72、172、129、24、6個，測定其As、Pb、Cd、Cu、Zn和Sb含量，并進行空間分布特征分析和風險評估。結果表明：南丹縣土壤偏弱酸性，As、Pb、Cd、Cu、Zn和Sb的背景值均值分別為17.74、40.78、0.503、17.94、81.40、3.004 mg·kg-1，Cd背景值明顯偏高，比全國土壤背景值高4.16倍；耕地土壤中82.0%的點位存在超標現(xiàn)象，Cd、Sb、As、Zn、Pb和Cu的超標率依次為79.1%、68.3%、56.8%、36.1%、22.8%和9.44%，礦區(qū)耕地土樣中各重金屬含量顯著高于非礦區(qū)采集的土樣；Sb和Cd對南丹縣耕地土壤的生態(tài)風險貢獻率最大，其中大廠鎮(zhèn)、車河鎮(zhèn)及刁江沿岸存在較高生態(tài)風險。南丹縣耕地土壤重金屬的污染來源主要是大廠和車河鎮(zhèn)礦業(yè)活動，需要加強管控。

南丹；土壤；高背景地區(qū)；重金屬；生態(tài)風險；空間插值

鐘雪梅，于洋，陸素芬，等.金屬礦業(yè)密集區(qū)廣西南丹土壤重金屬含量特征研究［J］.農業(yè)環(huán)境科學學報，2016，35（9）：1694-1702.

ZHONG Xue-mei，YU Yang，LU Su-fen，et al.Evaluation of heavy metal contamination in soils in mining-intensive areas of Nandan，Guangxi［J］.Journal of Agro-Environment Science，2016，35（9）：1694-1702.

2014年7月環(huán)境保護部和國土資源部聯(lián)合發(fā)布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，全國土壤環(huán)境狀況不容樂觀，農田土壤環(huán)境質量令人堪憂，而礦產業(yè)廢棄用地的土壤污染問題十分突出，且這是造成全國性土壤污染或超標的主要原因之一。在調查的70個礦區(qū)的1672個點位中，超標點位占33.4%，有色金屬礦區(qū)周邊土壤As、Pb和Cd等污染較為嚴重。

南丹被譽為“有色金屬之鄉(xiāng)”、“中國的錫都”，蘊藏著多金屬礦產資源［1］，有色金屬儲量超過50萬t。南丹縣有色金屬礦開采利用歷史遠久，近半個多世紀以來開采強度急劇增強，造成礦區(qū)及其周圍地區(qū)土壤環(huán)境存在較大的健康風險［2-3］。雖然對某礦區(qū)農田土壤重金屬污染進行調查的數(shù)據(jù)不少［4-6］，但至今尚未見到針對南丹全縣耕地土壤重金屬污染狀況調查和評價的研究，尤其缺少對Sb污染狀況的調查。為了探討當?shù)赝寥乐亟饘俸繝顩r，對南丹自然土壤和耕地土壤展開較全面的調查，分析其包括Sb在內的6種重金屬含量，以了解耕地土壤重金屬的污染狀況和環(huán)境風險等級，旨在為耕地土壤污染的有效防控和農作物的安全生產提供科學依據(jù)。

1　材料和方法

1.1調查區(qū)域概況

南丹縣位于廣西壯族自治區(qū)西北部，地處107°01′～107°55′E、24°42′～25°37′N，地勢北高南低，地形復雜?？h內Sn、Sb、Zn、Au、Ag、Cu、Fe、In、W等20多種有色金屬總儲量1100萬t，其中Sn儲量144萬t以上，居全國首位，伴生的砷資源占全國總保有儲量的17.1%［7］。南丹有色金屬的采選冶煉自成體系，已具有7000 t·a-1的Sn、Sb、Zn綜合選礦能力，具備年產2 萬t Sb，1萬t Sn、Pb和Zn的冶煉能力，是目前全國最大的錫鋅生產基地［1，8］。全縣共有各類生產礦山8座，其中有色礦山7座，其他礦山1座，有色金屬礦石年產量達300多萬t［1］，主要集中在大廠鎮(zhèn)、車河鎮(zhèn)，屬刁江的源頭區(qū)［8］。礦產地區(qū)有色金屬礦區(qū)密集，礦業(yè)活動頻繁［9］，給周邊耕地土壤帶來重金屬污染。

1.2樣品采集與分析

圖1　樣點分布圖Figure 1 Soil sampling sites and study areas

在南丹縣全境采集373個土壤表層（0～20 cm）樣品（圖1）：在遠離礦區(qū)等污染源的林區(qū)和荒地采集的自然土壤樣品72個；礦業(yè)活動密集區(qū)的大廠鎮(zhèn)、車河鎮(zhèn)、芒場鎮(zhèn)、沿刁江流域一帶及零星采礦場周邊礦業(yè)影響區(qū)耕地樣點172個；除上述礦業(yè)影響區(qū)之外的非礦業(yè)影響區(qū)耕地樣點129個；刁江底泥6個；主要尾砂庫采集的尾砂樣品24個。土壤樣品采取多點混合法，各取耕作層（0～20 cm）的土壤約1 kg，混合后用四分法取1 kg，采樣過程避免與金屬工具接觸，并用GPS（Garmin Oregon 550，中國）確定樣點地理位置。土壤樣品風干后去除碎石與植物殘體等雜物，四分法取適量，研磨過0.149 mm尼龍篩，備用。

用pH計測定土壤pH值。土壤樣品采用美國環(huán)保署推薦的HNO3-H2O2方法［10］消解，用原子熒光光譜法（AFS-9700）測定As和Sb含量，用石墨爐原子吸收光譜法（AA700，美國P.E公司）測定Pb和Cd含量，用等離子電感耦合法（Optima 7000DV）測定Cu和Zn含量。分析過程中加入國家標準土壤樣品（GSS-6）和空白進行質量控制，所用試劑均為優(yōu)級純，所用水均為超純水。測定偏差控制在±10%以內，選10%的樣品做重復測試，相對誤差在±5%以內。

1.3數(shù)據(jù)處理及評價方法

采用ArcGIS軟件進行克里格插值和空間分析；正態(tài)分布和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析檢驗運用SPSS軟件來完成。樣本均值采用符合正態(tài)分布的算術或幾何均值表征；非正態(tài)分布的數(shù)據(jù)進行正態(tài)性轉換，假設檢驗采用方差分析，相關性分析計算Pearson相關系數(shù)。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

非礦區(qū)土壤樣點的單因子指數(shù)法評價以《土壤環(huán)境質量標準》（GB15618—1995）二級標準作為耕地土壤質量參比值，礦區(qū)土壤樣點的單因子指數(shù)法評價則以《土壤環(huán)境質量標準》（GB15618—1995）三級標準作為耕地土壤質量參比值，并對應各個土壤點位的pH值選擇不同的二級評價標準。Sb元素的土壤質量參比值參考《農用地土壤環(huán)境質量標準》（征求意見稿）和《土壤環(huán)境質量標準》（修訂）（GB15618—2008）的參考值。

耕地土壤重金屬污染狀況采用單因子指數(shù)法［11］、內梅羅綜合污染指數(shù)法［12］及地累積指數(shù)法評價，生態(tài)風險評價采用Hakanson潛在生態(tài)風險指數(shù)［13］，其中As、Pb、Cd、Cu和Zn毒性響應系數(shù)參照Hakanson提出的參考值［14］，Sb毒性響應系數(shù)參照美國2006版飲用水標準和健康建議提出的參考值。

2　結果與分析

2.1重金屬含量特征

2.1.1背景土壤

在南丹礦區(qū)土壤環(huán)境質量調查的基礎上，對其中采自清潔區(qū)（主要是遠離人類活動密集區(qū)的林地、荒地、山地等自然土壤）的72個背景土壤進行統(tǒng)計分析，土壤pH值符合正態(tài)分布，經對數(shù)轉換后各重金屬含量值均符合正態(tài)分布。南丹縣背景土壤中6種重金屬含量統(tǒng)計結果如表1所示。采用Grubbs檢驗法（檢出水平α=95%）共剔除9個異常值：As（165.9、152.8 mg·kg-1）、Pb（579.5 mg·kg-1）、Cd（4.048 mg·kg-1）、Cu（196.3、135.0 mg·kg-1）、Zn（368.1 mg·kg-1）和Sb （76.08、45.91 mg·kg-1）。

南丹縣背景土壤pH值呈中性或偏弱酸性，在72個樣點中，只有7個點位pH值在7.00～8.06之間，其余點位pH值均呈中性或弱酸性，變異系數(shù)為22.0%。南丹縣土壤pH為5.31，As、Pb、Cd、Cu、Zn和Sb的背景值分別為 17.74、40.78、0.503、17.94、81.40、3.004 mg·kg-1。與前人的研究結果（n=2）相比［15］，本研究中As、Pb、Cd、Cu和Zn分別高于對應背景值6.85%、43.3%、71.3%、7.55%和10.9%，均高于前人的研究結果，但后者由于樣本數(shù)偏少，不排除存在一定的偶然性。另外，增加了對南丹縣土壤Sb背景值的研究，其含量超過我國土壤銻背景值［15］（0.38～2.98 mg·kg-1），但低于世界衛(wèi)生組織（WTO）推薦的土壤中銻的最大允許濃度（3.5 mg·kg-1）。

2.1.2耕地土壤、底泥重金屬污染評價

從南丹縣耕地土壤樣品重金屬含量統(tǒng)計結果來看（表1），As、Pb、Cd、Cu、Zn和Sb這六種重金屬含量均呈偏態(tài)分布，但經對數(shù)轉換后均符合正態(tài)分布，因此可用幾何均值來表征。各重金屬的變異系數(shù)范圍為0.77～2.21，屬于中-強變異，說明各類型土壤樣本存在于高含量區(qū)域，與平均值偏離較遠。且在P＜0.01水平下遠遠高于調查得出的背景值，呈現(xiàn)高累積狀況。

南丹縣耕地土壤呈弱酸性或中性，其pH值范圍在4.38～7.66之間，變異系數(shù)為17.5%。在非礦區(qū)采集的129個耕地土壤樣品中，有94個樣品存在至少有一種重金屬超標，超標率為72.8%。重金屬超標率高低依次為Cd＞Sb＞Cu＞As＞Zn＞Pb；土壤Cd和Sb污染指數(shù)均值均大于1，為南丹縣非礦區(qū)耕地土壤的主要污染元素，其次為砷。綜合而言，南丹縣非礦區(qū)耕地土壤重金屬的內梅羅綜合污染指數(shù)為1.36，屬輕微污染水平。

在礦區(qū)172個耕地土壤樣本中，有159個土壤樣品至少有一個元素超標，超標率為92.7%。除Cu外，其余5種重金屬均存在超標情況，超標率由高到低依次為As＞Sb＞Cd＞Zn＞Pb；從單因子污染指數(shù)均值比較來看，As、Sb和Cd遠高于其他重金屬，均達重度污染水平，為需優(yōu)先控制的污染物。綜合而言，南丹縣礦區(qū)耕地土壤重金屬的內梅羅綜合污染指數(shù)為3.59，亦達到重度污染水平。

通過礦區(qū)耕地土壤與非礦區(qū)耕地土壤重金屬含量對比分析發(fā)現(xiàn)：各重金屬P=0.00＜0.01，兩種類型土壤重金屬存在極顯著差異。因此，可以說明該地區(qū)土壤重金屬含量受到礦業(yè)活動的影響。

在南丹縣大廠鎮(zhèn)、車河鎮(zhèn)、芒場鎮(zhèn)以及刁江沿岸采集尾砂樣品24個和刁江河流底泥樣品6個，并對其重金屬含量進行統(tǒng)計分析（表1）。從結果來看，底泥的As、Cd和Sb超標最嚴重，且單項污染指數(shù)均達到100左右，其綜合污染指數(shù)高達84.6，存在較大的生態(tài)風險。尾砂中As、Pb和Cd的均值分別高達30 640、5856、91.87 mg·kg-1，因而需要加強對尾礦庫的安全監(jiān)控，加固堤壩，避免尾礦庫潰壩的安全事故發(fā)生。若監(jiān)管不力，造成高重金屬含量的尾砂釋放到環(huán)境中，必將對水體和下游農田生態(tài)環(huán)境造成極大的負面影響。

2.2土壤重金屬空間分布

由于土壤是一個不均勻、具有高度空間變異性的混合體，采集的土壤樣本往往不能代表整個區(qū)域土壤，只能代表樣本點本身的土壤質量狀況，而利用ArcGIS軟件結合Kriging插值法可以直觀地了解研究區(qū)重金屬污染和生態(tài)風險的空間分布。本文采用Kriging對南丹土壤重金屬單項污染指數(shù)進行空間插值（圖2），并對其空間結構特性和空間自相關性進行了分析（表2）。塊金值占基臺值的比值可以揭示區(qū)域化變量的空間相關程度，該比值小于25%表明空間相關性很強，大于75%表明空間相關性較弱［16］。本研究中6種元素的比值在21.7%～87.9%不等。除Zn外，其他5種元素具有中等以上程度的空間自相關性，其中Pb的比值為21.7%，小于25%，因而南丹土壤中的Pb含量空間自相關性較強。從前述的分析可以看出，相比其他元素而言，南丹土壤鉛和銅含量受人類活動影響較小；但二者空間結構性卻并不一致，土壤鉛含量具有良好的空間自相關性。

表1　南丹縣土壤重金屬特征（mg·kg-1）Table 1 Characteristics of heavy metal content in soil in Nandan County，Guangxi（mg·kg-1）

圖2　廣西南丹縣土壤不同重金屬單項污染指數(shù)分布圖Figure 2 Distribution of heavy metal contamination in soil of Nandan County，Guangxi

表2　重金屬含量變異函數(shù)理論模型及其相關參數(shù)Table 2 Semivariogram theoretical models of heavy metals and corresponding parameters

南丹縣土壤的6種重金屬的單項污染指數(shù)空間分布具有各自不同的分布特征（圖2）。結合各元素的變異性、含量分布以及元素的地球化學特征，對重金屬的污染情況進行描述。As是南丹縣土壤污染最嚴重及面積較廣的元素，在車河、大廠、長老、羅富、吾隘等鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)了重度污染，特別是在車河和大廠鎮(zhèn)及刁江沿岸土壤As出現(xiàn)最大程度污染；在八圩、里湖、六寨等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的大部分區(qū)域呈現(xiàn)中度污染，只有六寨和八圩的少部分區(qū)域表現(xiàn)為清潔狀態(tài)。Cd是南丹縣土壤污染面積第二大元素，表現(xiàn)出區(qū)域性污染特征，在南丹縣部分區(qū)域呈中-重度污染，在羅富鄉(xiāng)、吾隘鎮(zhèn)和八圩鄉(xiāng)的區(qū)域呈現(xiàn)清潔狀況，但在南丹縣中南部的芒場鎮(zhèn)、城關鎮(zhèn)、車河和大廠鎮(zhèn)周邊土壤Cd出現(xiàn)重度污染現(xiàn)象。Sb是南丹縣土壤污染程度偏重的元素，在長老、車河、大廠、城關等鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)了重度污染，特別是位于刁江下游的長老鎮(zhèn)周邊土壤Sb污染達到極重程度；在八圩、里湖、芒場、羅富等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的大部分區(qū)域呈現(xiàn)中度污染，在八圩、里湖、六寨、月里、中堡的大部分區(qū)域表現(xiàn)為清潔狀態(tài)。土壤Pb、Cu和Zn各元素表現(xiàn)為清潔-輕度污染狀態(tài)。土壤Pb和Zn只有在南丹縣局部地區(qū)呈現(xiàn)重度污染，且都位于大廠鎮(zhèn)周邊的下部分區(qū)域，其中Zn在大廠、車河、城關、羅富和長老的局部地區(qū)出現(xiàn)中度污染。不過，Pb、Cu和Zn大部分區(qū)域總體屬于清潔水平。

圖3為南丹縣耕地土壤重金屬綜合污染空間分布。南丹縣土壤在不同區(qū)域的污染程度不同：少部分地區(qū)屬于清潔-輕微污染狀態(tài)，主要分布在六寨鎮(zhèn)、羅富鄉(xiāng)和八圩鄉(xiāng)；全縣大部分土壤達到中-重度污染程度，且礦業(yè)密集區(qū)的車河鎮(zhèn)和大廠鎮(zhèn)土壤重金屬達到極度重污染程度。不過，由于內梅羅綜合指數(shù)過分突出污染指數(shù)最大的污染物對環(huán)境質量的影響和作用，即突出污染程度最為嚴重的重金屬，使其對環(huán)境質量評價的靈敏性不夠高［17］。南丹縣土壤As和Cd在綜合污染指數(shù)中占據(jù)了很大的比重，其綜合污染指數(shù)污染趨勢與As和Cd的單項污染指數(shù)趨勢相似，使得評價結果在一定程度上增大了重度污染的范圍和程度。

圖3　廣西南丹縣土壤重金屬綜合污染分布Figure 3 Comprehensive contamination distribution of heavy metals in soil of Nandan County，Guangxi

2.3重金屬的地累積指數(shù)

地質累積指數(shù)（Geoaccumulation Index）通常稱為Muller指數(shù)［18］，考慮了自然地質及人為活動對重金屬污染的影響，廣泛用于研究沉積物及其他物質中重金屬污染程度的定量指標［19］。其表達式如下：

式中：Cn為樣品中元素n的濃度；1.5為修正指數(shù)，通常用來表征沉積特征、巖石地質及其他影響；BEn為背景濃度。As、Pb、Cd、Cu、Zn、Sb的土壤背景值分別取17.74、40.78、0.503、17.94、81.40、3.004 mg·kg-1。

對南丹縣土壤重金屬元素進行地累積指數(shù)法計算結果如表3所示。由統(tǒng)計結果可知，Cu在所有采樣點中，83.7%處于無污染-中度累積級別，而其他重金屬則分布在各累積程度中，且都存在相對較高的累積。從地積累的結果可以初步分析出，南丹縣耕地土壤重金屬受到人為因素的影響可能性較大，尤其是Sb、As、Cd和Pb這4種元素。

2.4重金屬生態(tài)風險評價

如表4結果所示，南丹縣耕地土壤Sb和Cd的風險等級屬于“很強”，其余元素均呈現(xiàn)“輕微”風險。全縣土壤重金屬污染潛在生態(tài)風險指數(shù)（RI）為335，達到“強”生態(tài)風險水平，其中Sb和Cd的貢獻率分別達到50.7%和29.2%，是構成耕地土壤生態(tài)風險最主要的污染元素。

表3　南丹縣耕地土壤重金屬含量地累積指數(shù)結果（%）Table 3 Geoaccumulation Index of heavy metals in soil of Nandan County，Guangxi

表4　廣西南丹縣耕地土壤重金屬污染生態(tài)風險評價Table 4 Ecological risk assessment of heavy metal contamination of farmland soil in Nandan County，Guangxi

為了解刁江底泥對底棲生物、上覆水生物產生毒性作用，針對采集的底泥進行生態(tài)評估，其中Cu和Zn的風險等級屬于中等，而Sb、Cd、As和Pb的風險等級達到“極強”的潛在生態(tài)風險，復合生態(tài)風險系數(shù)（RI）均到達“極強”的程度。

利用ArcGIS軟件結合Kriging插值法做出潛在生態(tài)風險指數(shù)分布（圖4），可見，“強”生態(tài)風險區(qū)有兩處：一是車河鎮(zhèn)和大廠鎮(zhèn)的北部及城關鎮(zhèn)的西南部，二是刁江流域的西南部。南丹縣近五分之一區(qū)域呈現(xiàn)“中等”以上生態(tài)風險，主要分布在中堡和月里鎮(zhèn)西南部及吾隘和羅富鎮(zhèn)的少部分區(qū)域。Sb污染程度及涉及面積最為嚴重，且在潛在生態(tài)風險評價中Sb的毒性系數(shù)最高，表明潛在生態(tài)風險分布與Sb的單項污染指數(shù)的分布相一致。

圖4　廣西南丹縣土壤重金屬生態(tài)風險分布Figure 4 Ecological risk distribution of heavy metal contamination of soil in Nandan County，Guangxi

3　討論

3.1南丹縣土壤重金屬狀況

南丹縣各重金屬背景值均高于前人研究的河池市地區(qū)土壤背景值和南丹縣背景值［15，20］，也高于鄰縣環(huán)江［21］、都安［15］和刁江下游的金洞村［20］的背景值。在不同環(huán)境、地質、地理條件下，其土壤重金屬含量背景值會有所不同［22］，在南丹縣境內廣泛分布富含多種金屬的頁巖和砂巖，在該類型巖石上發(fā)育的土壤重金屬含量將高于其他母巖發(fā)育的土壤。因此，該研究的Pb和Cd的背景值偏高。廣西土壤環(huán)境背景值的研究僅停滯于20世紀80—90年代，同時，前人在南丹縣僅采集兩個土壤樣品，對于背景值研究的樣本數(shù)偏少。該研究在南丹縣境內采集自然土壤樣品72個，樣本數(shù)遠遠大于前人研究，樣點在南丹大部分地區(qū)均有分布，更具有代表性。

一般來說，就礦區(qū)周邊的土壤而言，礦業(yè)活動是土壤重金屬污染的主要來源。污染物遷移的主要途徑包括大氣降塵和水力作用，而后者形式多樣，包括地表徑流和污水灌溉，對于降水量豐富的南方，尾砂隨洪水淹沒沿岸相對低洼的農田也很常見。與研究區(qū)域背景土壤重金屬含量比較，南丹礦區(qū)耕地土壤和刁江底泥中重金屬含量均積累顯著。從圖3和圖4可以看出，污染土壤主要在礦業(yè)密集區(qū)的車河鎮(zhèn)和大廠鎮(zhèn)，該區(qū)域周邊尾砂庫星羅棋布（圖1），其尾砂As、Pb和Cd含量分別高達30 640、5856、91.87 mg·kg-1，在人為擾動或風力作用下易通過大氣降塵等方式對周邊土壤造成污染。除了大氣沉降的影響外，水力作用也是重金屬遷移的重要影響因素。刁江起源于河車鎮(zhèn)塘漢打錫坡，20世紀80年代以來礦業(yè)活動較為無序，產生的廢水、廢渣等匯入刁江，并通過灌溉和洪水淹沒的方式影響兩岸農田，由于刁江的車河到長老鄉(xiāng)金洞河段落差大，沿途多為峽谷，對兩岸土壤影響也?。坏M入金洞村后，地勢平緩，河床也寬了數(shù)倍，洪水來臨時，攜帶廢水廢渣的洪水淹沒兩岸農田造成很大的影響，所以導致該區(qū)域土壤生態(tài)風險較高（圖4）。

南丹耕地土壤受As、Cd和Sb復合污染，尤其是Sb污染［5］，但目前國內外對土壤中Sb含量的研究較少［23］。南丹縣土壤各重金屬污染均高于全國耕地土壤點位的超標率，統(tǒng)計6種重金屬的綜合污染指數(shù)得出南丹縣土壤47.6%的樣點達到重度污染水平以上；地累積統(tǒng)計結果顯示As、Cd和Sb的累積程度較高，分別為24.7%、21.3%和30.1%，達到中等污染水平以上。上述兩種評價方法對地質高背景導致的超標和人為活動產生的污染評價結果表現(xiàn)不同［24］。結合重金屬的生物毒性影響得出的生態(tài)風險評價結果顯示，44.9%的樣點達到重度風險的水平，與綜合污染評價的結果相一致。總體評價得出：As、Cd和Sb是南丹縣的主要污染元素。

3.2成因分析

對土壤重金屬進行相關性分析用來評估重金屬污染是否存在同源關系［25］。所采集的耕地土壤6種重金屬相互之間正相關顯著（P＜0.01），說明它們之間可能具有一定的同源性。

調查數(shù)據(jù)顯示：南丹縣境內土壤As、Pb、Cd和Sb含量最高點主要分布在大廠和車河鎮(zhèn)，且各評價得出的高風險區(qū)域均分布在大廠、車河鎮(zhèn)和刁江流域沿岸。車河和大廠鎮(zhèn)是重礦業(yè)活動的聚集點，共300多家采選礦企業(yè)［26］，且大量礦區(qū)的粗放式開采，造成鄰近土壤的破壞和引起土壤重金屬的污染，導致鄉(xiāng)鎮(zhèn)周邊土壤重金屬含量偏高。大廠鎮(zhèn)礦山開采和選冶、廢棄（尾）礦渣的堆放已成為礦山礦區(qū)及其周邊環(huán)境As 和Sb嚴重的潛在危害［5］。對暴露在外的廢砂進行重金屬測定，其As、Pb、Cd、Sb含量分別高達30640、5856、91.87、547.8 mg·kg-1，廢砂通過雨水沖刷、人為擾動和交通運輸?shù)确绞綐O易對周邊的河流和土壤造成污染；而不受礦業(yè)活動影響或影響很小的鄉(xiāng)鎮(zhèn)（六寨、里湖、羅富、吾隘和八圩），其生態(tài)風險就遠遠低于車河鎮(zhèn)和大廠鎮(zhèn)。

針對土壤各重金屬分級標準都給予了比較明確的規(guī)定，但是針對其他可能會對土壤-植物-人體產生毒害作用的重金屬分級標準尚無明確規(guī)范，土壤中Sb對生態(tài)的毒性響應系數(shù)也仍未明確規(guī)定，而且單從土壤的重金屬污染水平仍不足對大環(huán)境總體評價。因此，在條件允許的情況下進一步完善土壤-植物-人體標準體系是值得關注的問題。

4　結論

（1）南丹縣土壤As、Pb、Cd、Cu、Zn、Sb的背景值分別為17.74、40.78、0.503、17.94、81.40、3.004 mg·kg-1，其中Pb和Cd的背景值含量顯著高于全國和廣西土壤背景值。

（2）南丹縣耕地土壤中Sb、As和Cd的超標較嚴重，環(huán)境生態(tài)風險較高的區(qū)域主要集中在大廠和車河鎮(zhèn)及沿刁江一帶。

（3）根據(jù)潛在風險評價結果可以看出，南丹縣土壤大部分區(qū)域表現(xiàn)為清潔-輕微生態(tài)風險程度，同時在個別地區(qū)出現(xiàn)生態(tài)風險程度稍高地帶。這與南丹周邊的礦業(yè)活動及高背景有著一定的關系。

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Evaluation of heavy metal contamination in soils in mining-intensive areas of Nandan，Guangxi

ZHONG Xue-mei1，YU Yang1，LU Su-fen2，YANG Zi-jie2，KANG Kai-li2，KUANG Hui-fen2，SONG Bo2，3，4*
（1.College of Earth Sciences，Guilin University of Technology，Guilin 541004，China；2.College of Environmental Science and Engineering，Guilin University of Technology，Guilin 541004，China；3.Guangxi Key Laboratory of Environmental Pollution Control Theory and Technology，Guilin 541004，China；4.Collaborative Innovation Center for Water Pollution Control and Water Safety in Karst Area，Guilin 541004，China）

Nandan county is famous for its nonferrous metals in China，especially arsenic and lead．This study was conducted to investigate the concentrations of heavy metals in soil and to assess the ecological risks posed by elevated concentrations of heavy metals.Total 72 background soil，301 farmland soil，24 tailing and 6 sediment samples were collected to determine the concentrations of arsenic，lead，copper，cadmium，zinc，and antimony.Results showed that the geometric mean concentrations of As，Pb，Cd，Cu，Zn，and Sb in background soil samples were 17.74，40.78，0.503，17.94，81.40，and 3.004 mg·kg-1，respectively.Heavy-metal pollution of soil in Nandan County became serious．In 82.0%of the soil samples，more than one of those metals was higher than the GradeⅡof National Soil Environmental Quality Standard（GB 15618—1995）.Specifically，there were 79.1%，56.8%，22.8%，9.44%，36.1%，and 68.3%of soil samples exceeding the standard for Cd，As，Pb，Cu，Zn，and Sb，respectively.Cadmium and Sb were priority control pollutants in Nandan County.Dachang Town and Chehe Town and the surrounding Diaojiang River coastal area showed high ecological risks.The heavy metal contamination of farmland soils in Nandan County happened in Dachang Town and Chehe Town.

Nandan；soil；high background；heavy metal；ecological risk；spatial interpolation method

X53

A

1672-2043（2016）09-1694-09doi：10.11654/jaes.2016-0351

2016－03－17

國家自然科學基金（41261082）；“八桂學者”建設工程專項經費資助；廣西自然科學基金項目（2013GXNSFEA053002）；廣西礦冶與環(huán)境科學實驗中心（KH2012ZD004），廣西高等學校高水平創(chuàng)新團隊及卓越學者計劃項目（002401013001）

鐘雪梅（1968—），女，湖南汝城人，副教授，主要從事區(qū)域環(huán)境調查與風險評估研究。E-mail：zxm_glite@163.com

宋波E-mail：songbo@glut.edu.cn