楊 豪

(上海合然環(huán)?？萍加邢薰荆虾?200082)

1 引言

礦產(chǎn)資源的開發(fā)在促進當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展開發(fā)的同時，也會對當?shù)丨h(huán)境造成影響[1,2]。金礦的開采、運輸、冶煉及尾礦渣堆存等工序都會造成重金屬的釋放、遷移，重金屬進入土壤后，由于其沉積性、持久性和不可逆性等特點，既可能通過植物富集進入食物鏈并危害生態(tài)健康安全，又可能通過直接接觸人體皮膚、吸入和攝入等途徑危害人體健康[3～5]。

海南省中西部金礦帶是海南省重要的礦產(chǎn)開采區(qū)域，由于該區(qū)域內(nèi)金礦資源豐富，歷史上存在無序的民采煉金活動，民采的煉金方法較為原始落后，所使用的氰化鈉、氰化鉀均為劇毒物質(zhì)，氰化池內(nèi)的廢水肆意排放，冶煉后的尾礦渣隨意堆存等行為嚴重破壞了當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。對礦區(qū)周邊農(nóng)用地土壤及農(nóng)產(chǎn)品中重金屬的含量進行分析評價，有利于了解礦區(qū)周邊農(nóng)用地土壤重金屬污染狀況，對礦區(qū)周邊農(nóng)用地的安全利用具有指導意義[6,7]。

本研究選取海南省中西部某金礦區(qū)周邊土壤作為研究對象，并在土壤采集點位臨近區(qū)域采集相應農(nóng)產(chǎn)品樣品，均測定汞、砷、鉻、鎳、銅、鋅、鎘、鉛等8種重金屬，并對研究區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量及其潛在生態(tài)風險進行分析與評價，以獲取該礦區(qū)附近農(nóng)用地土壤污染現(xiàn)狀，了解土壤污染對農(nóng)產(chǎn)品風險、生態(tài)風險等的影響，為后續(xù)農(nóng)用地安全利用和風險管控(包括針對性修復治理)提供基礎數(shù)據(jù)支撐和依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)概況

本次調(diào)查研究區(qū)域位于海南隆起西部，區(qū)域性北東向戈枕斷裂(韌性剪切帶)南端的西北側(cè)，土壤主要是由沙頁巖、花崗巖、石灰?guī)r等發(fā)育而成的磚紅壤，地表風化強烈，基巖埋深較淺，覆土層基本在1 m左右。20世紀80年代末90年代初，礦區(qū)存在大面積的小規(guī)模民采活動，主要為私人豎井開采和氰化鈉池浸加工提金，由于煉金方法較為落后，對該區(qū)域土壤環(huán)境造成嚴重影響。90年代后期，民采逐漸叫停，原民采開采區(qū)及民采加工區(qū)逐漸轉(zhuǎn)為農(nóng)用地，大部分區(qū)域開墾種植芒果，少部分區(qū)域種植木瓜、香蕉、花生等其他經(jīng)濟作物。

2.2 樣品的采集

本研究樣品布點綜合考慮調(diào)查區(qū)域內(nèi)地形條件及現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)歷史遺留廢礦渣的分布情況，總體按照網(wǎng)狀布設土壤采樣點，采樣點位均盡量靠近渣堆區(qū)域。同時，在土壤采樣點位緊鄰區(qū)域采集相應芒果、木瓜、香蕉、茄子、秋葵、辣椒、花生等農(nóng)產(chǎn)品樣品。對采集的20個0～20 cm表層土壤樣品及20個對應農(nóng)產(chǎn)品樣品進行了pH值和8種重金屬(汞、砷、鉻、鎳、銅、鋅、鎘、鉛)的檢測。本次采樣及檢測工作均由廣西博測檢測技術服務有限公司嚴格按照相應國家標準完成。

2.3 潛在生態(tài)風險評價

本研究采用Hakanson提出的潛在生態(tài)風險評價方法定量分析土壤中重金屬對環(huán)境的潛在危害[8～10]。參比值采用《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風險管控標準(試行)》(GB 15618-2018)中其他用地類型的風險篩選值。各重金屬的毒性參數(shù)參考自徐爭啟等的研究[11]。土壤重金屬的潛在生態(tài)風險分級標準[12]見表1。

表1 土壤重金屬的潛在生態(tài)風險分級標準

3 結(jié)果與討論

3.1 土壤重金屬含量

研究區(qū)內(nèi)土壤樣品重金屬含量的測定結(jié)果見表2。

由表2可以看出，土壤中重金屬含量超標元素為砷、鎘、銅、鋅，超標率大小排序為：砷(60%)>鎘(20%)=銅(20%)>鋅(5%)，其中砷的含量最大檢出值為634 mg/kg，超出對應標準25.4倍，另外，銅、鋅、鎘的含量的最大檢出值分別為225 mg/kg、368 mg/kg和1.11 mg/kg，最大超標倍數(shù)分別為4.5倍、1.2倍和3.2倍。測定結(jié)果表明，研究區(qū)土壤受到不同程度的重金屬污染，其中砷污染最為嚴重，這與李隋等[13]的結(jié)果相一致，表明歷史民采活動對礦區(qū)土壤造成了較大程度的影響。

表2 研究區(qū)域土壤樣品重金屬含量統(tǒng)計

3.2 潛在生態(tài)風險評價

本研究采用Hakanson的潛在生態(tài)風險指數(shù)法對研究區(qū)土壤的生態(tài)風險進行了評價，結(jié)果見表3。

對研究區(qū)土壤重金屬污染的潛在生態(tài)風險評價統(tǒng)計結(jié)果見表3，由表3可知，從不同RI風險程度樣點數(shù)占樣點總數(shù)的比例來看，輕度生態(tài)風險樣點數(shù)占85%，中等生態(tài)風險樣點數(shù)占5%，強生態(tài)風險樣點數(shù)占10%。其中，中等及強生態(tài)風險指數(shù)結(jié)果中砷的貢獻率范圍為76.6%～81.9%，砷的生態(tài)風險程度均處于中等程度。結(jié)果表明，本研究區(qū)由于土壤污染，導致的生態(tài)風險水平總體較低，僅局部土壤污染嚴重區(qū)域，有中等至強的生態(tài)風險。

3.3 土壤協(xié)同農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量

本研究共采集了20組農(nóng)產(chǎn)品樣品(包括8組芒果樣品、2組木瓜樣品、3組香蕉樣品、1組茄子樣品、1組秋葵樣品、2組辣椒樣品和3組花生樣品)，重金屬含量檢測結(jié)果見表4。

表3 土壤重金屬潛在生態(tài)危險系數(shù)和潛在綜合生態(tài)風險指數(shù)結(jié)果統(tǒng)計

表4 農(nóng)產(chǎn)品樣品重金屬含量的檢測結(jié)果統(tǒng)計 mg/kg

由表4可知，8項重金屬在20組農(nóng)產(chǎn)品中均有不同程度的檢出，其中N14(茄子樣品)、N15(秋葵樣品)和N17(辣椒樣品)中的鎘均超過了《食品安全國家標準 食品中污染物限量》(GB2762-2017)中新鮮蔬菜的標準限量。通過計算農(nóng)產(chǎn)品樣品中關注污染物的濃度與對應的土壤表層樣品同一關注污染物濃度的比值，N14(茄子樣品)、N15(秋葵樣品)和N17(辣椒樣品)3個農(nóng)產(chǎn)品中鎘的富集系數(shù)分別為0.443、0.343和0.286，相比其他樣品均較高，而茄子、秋葵和辣椒均為一年生草本植物，說明新鮮蔬菜類較易吸收富集重金屬鎘。本研究采集的農(nóng)產(chǎn)品中，重金屬富集系數(shù)最高的依次為花生、秋葵、茄子和辣椒，其次為芒果、香蕉和木瓜。由此說明根莖(根果)類植物最易富集吸收重金屬，一年生新鮮蔬菜果實類較易吸收富集重金屬，而木質(zhì)或多年生水果類植物吸收富集重金屬的水平較低。這與楊劍洲等[14]、李佳桐等[15]的研究結(jié)果相一致。

以上結(jié)果表明，礦區(qū)周邊農(nóng)田種植的茄子、秋葵和辣椒等草本植物(低矮蔬菜)通過食物鏈進入人體所造成的健康風險不容忽視。

4 結(jié)論

(1)研究區(qū)存在土壤重金屬砷、鎘、銅、鋅污染，其中砷的污染程度最大，為調(diào)查區(qū)內(nèi)的首要關注污染物，最大檢出值為634 mg/kg，超出對應標準25.4倍。造成土壤中污染物濃度高的原因，主要為廢礦石、礦渣的地表堆放及礦渣灰塵的局部擴散，以及含污染物廢水的地表無序排放。

(2)本研究區(qū)內(nèi)由于土壤污染，導致的生態(tài)風險水平總體較低，僅局部土壤污染嚴重區(qū)域，有中等至強的生態(tài)風險。

(3)茄子、秋葵和辣椒樣品中的鎘的檢出濃度均高于GB2762-2017中新鮮蔬菜的標準限量，芒果、木瓜、香蕉和花生樣品中檢出的關注污染物均在GB2762-2017中新鮮水果或堅果類的標準限量之內(nèi)。在同等條件下，重金屬銅和鎘較易被植物吸收，新鮮蔬菜(草本植物)較水果類(木質(zhì)植物)更易吸收重金屬鎘。