《华东电力》
土壤作为环境的主要组成部分,不仅提供人类生存所需的各种营养物质,而且接受来自工业和生活废水、固体废物、农药化肥及大气降尘等物质的污染[1]。我国土壤污染研究经历了两个典型时期,即20世纪70年代主要研究了以农药为主的有机物造成的土壤污染、底泥重金属污染和污灌对农田系统带来的影响;20世纪80年代国家组织全国范围内土壤背景值调查和环境容量研究等工作,这个时期的研究成果系统化、理论化,为土壤质量评价、土壤污染控制奠定基础[2]。矿山开发对区域环境影响的一个重要方面主要表现为对环境的污染,并且由此直接影响人们的生命健康安全[3]。土壤重金属污染是不可逆的,一旦重金属元素进入土壤环境,就很难消解或降低这些化合物对土壤结构和功能的不利影响[4]。近年来,针对华东某铀矿火山盆地深部铀资源的研究和勘查已取得显著进展,在一些勘探程度很高的地段已探获一些新的富大铀矿体,同时对一些基础地质问题提出新的认识[5]。我国对铀矿开采后矿区的污染评价主要集中在放射性污染。矿山开采对环境的影响大。研究区开采后的废水排放、废渣露天堆放会对矿区土壤造成一定污染。在前人对该区研究的基础上,笔者主要对华东某铀矿区土壤重金属镉污染进行评价,为今后铀矿区重金属污染评价治理及生态修复提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 样品采集 将采样区划分为采矿区、含矿未采区与尾矿坝区(图1)。样品采集与文献[6]相似但略有不同。采集0~20 cm表层土壤组样品,将所采集样品装入样品袋,用记号笔写好标签,使用GPS记录采样点坐标作为取样的点位置,同时在记录本上记录各样点取样的详细信息。
在整个研究区,共采集样品230个,其中采矿区共采集样品178个,含矿未采区共采集样品45个,尾矿坝采集样品7个,对照区(距离矿区60 km,远离矿区,不受矿区水系、大气、矿石运输等的影响)采集样品9个。
1.2 样品处理 将野外取得的土壤样品在实验室自然风干,待土壤样品干燥后将样品研碎,去除砂石、植物根茎、虫体、石子以及其他杂质;然后,进行初步研磨,过60目筛送检。测试前,采用四分法取样适量,研磨至200目,备用。将试样在60℃下干燥4 h后,准确称取0.050 0 g试样于聚四氟乙烯密封溶样罐中,先用少量水润湿,轻轻振动使样品均匀,加入3 ml氢氟酸、1 ml硝酸、1 ml高氯酸,盖上专用溶样罐盖,在低温电热板上200℃加热溶解24 h以上,打开溶样罐,在低温电热板上加热蒸至近干,视消解情况再次加入3 ml氢氟酸、1 ml硝酸、1 ml高氯酸,重复上述消解过程,再次蒸至近干后加入1∶1硝酸3 ml,盖上专用溶样罐盖,焖置一段时间以溶解可溶性残渣。用浓度1%硝酸提取至50 ml容量瓶中,摇匀后在ICP-MS上采用在线内标(Rh)法进行测量,得到各样品的测定结果。
1.3 评价方法与标准 运用单因子污染指数评价法进行评价研究。评价方法选取的评价标准为国家土壤镉背景值,国家土壤镉环境背景值为 0.074 mg/kg[7]。
图1 研究区土壤取样
单因子污染指数评价即对土壤样品中的某一污染物的污染程度进行评价。单因子指数法是国内通用的一种重金属污染评价的方法,是国内评价土壤、水、大气和河流沉积物重金属污染的常用方法[8-9]。
式中,Pi为污染物单因子指数;Ci为实测浓度;S为土壤环境质量标准。
Pi<1表示未受到污染;Pi>1表示受到污染;1<Pi≤2为轻度污染;2<Pi≤3为中度污染;Pi>3为重度污染。
2 结果与分析
2.1 土壤中镉元素含量特征 通过分析测试,所采集230个土壤样品中Cd的含量范围为0.05~1.81 mg/kg。超过江西省土壤背景值的样品有226个,仅有4个样品低于江西省土壤环境背景值;超过国家土壤背景值的样品有228个,仅有2个样品低于国家土壤背景值。土壤中Cd含量特征见表1。矿区共采土壤样品230个。Cd含量超过江西省土壤镉元素背景值0.10 mg/kg的土壤样品个数为226个,样品个数占总样品个数的98.26%;超过国家土壤镉元素背景值0.074 mg/kg的样品个数为228个,占总样品个数比例的99.13%。对照区样品中Cd含量均超过江西省土壤背景值与国家背景值,但与江西省土壤背景值差别不大。
矿区土壤中正在采矿区、尾矿坝土壤样品中Cd的平均含量接近,含矿未采区与对照区土壤中Cd含量低于正在采矿区及尾矿坝区土壤中Cd含量。正在采矿区的6111附近两个村土壤中Cd含量平均值分别为0.24、0.21 mg/kg,6122矿床下游村庄土壤中Cd平均含量0.18 mg/kg。从正在采矿区Cd含量平均值可以看出,土壤中Cd含量611矿床附近土壤中Cd含量>6111矿床附近土壤中Cd含量。
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