湘潭锰矿尾矿库土壤重金属污染评价★

卢镜丞 任伯帜 马宏璞

(湖南科技大学土木工程学院，湖南湘潭 411201)

0 引言

锰及其化合物是航空航天、冶金、化工、建材行业等部门基本的关键材料，其中约90% ～95%用于钢铁工业领域，约5% ～10%用于化学工业、轻工业、建材工业、国防工业、电子工业，以及环境保护和农牧业等，在我国经济建设中得到了广泛的应用［1］。

锰矿的大规模开采与选冶，使得尾矿堆的规模越来越大，不仅占用了大量的土地，而且很容易发生风化，长期在降雨或者融雪和自身所载水分的作用下，会发生一系列的物理、化学变化［2］。尾矿库中锰及伴生的重金属随着雨水径流进入矿区周围的河流，导致地表水体以及农田受到污染，并且通过直接渗透的方法进入到地下的含水层，造成尾矿库周围区域的土壤和地下水的严重污染。

1 湘潭锰矿概况

湘潭锰矿位于湖南湘潭市雨湖区鹤岭，南距湘潭市14 km。该矿为震旦系下统莲沱组黑色页岩段中的层状沉积型碳酸锰矿，含矿一层，平均厚 1.75 m，走向长度 7 000多米，平均含锰21.31%，含磷0.144%，探明的总储量为1 472万t，为全国的重要锰矿基地之一。

2 土壤样品的采集和测定

以湘潭锰矿矿山周围地区为主要研究对象，尾矿样品采自锰矿尾矿库。采样时采用“蛇形采样法”，确定20个采样点位，将每个采样点样品混合后按“四分法弃取”缩分，然后将各点样品混合，再按“四分法弃取”。

将采集回来的样品委托给湖南省资源规划勘测院测试中心进行检测，测定土壤重金属元素Pb，Zn，Cu，As，Cd的含量。

3 结果分析

1)尾矿库土壤重金属元素的污染现状。

土壤样品中的重金属元素含量的分析结果如表1所示。

表1 锰矿土壤重金属元素含量分析结果 mg/kg

根据上面的分析结果可以得知锰矿尾矿中含有Pb，Zn，Cu，Ni，Cd，Mn 等微量元素，而其中的 Pb，Zn，Mn 的含量则相当高，最高分别达到 3 493 mg/kg，3 795 mg/kg，137 400 mg/kg，而 Pb，Zn，Mn 的全国土壤背景值分别为 26.0 mg/kg，74.2 mg/kg，583 mg/kg，因此湘潭锰矿及其周围区域和尾矿库周边的土壤重金属元素的含量已经远远超过国家规定的土壤背景值，可见受到的污染已经非常严重。

2)尾矿库土壤环境质量评价。

单因子污染指数评价法。

对土壤重金属元素的污染评价有很多种方法，国内一般采用的比较多的是单因子污染指数法［3］，如式(1)所示。

其中，Pi为土壤中重金属元素i的污染指数;Ci为重金属元素i的实测浓度，mg/kg;Si为土壤中重金属元素i的背景值或对照值，mg/kg。

单因子指数法分级标准如表2所示。

表2 单因子指数法分级标准

根据单因子污染指数公式，可以计算得出湘潭锰矿尾矿库土壤重金属元素的污染指数值，结果见表3。

表3 土壤重金属元素的污染指数值

从表3可以看出，土壤中重金属元素的污染指数都相当的高，说明该矿区尾矿库土壤重金属污染十分严重。

4 结语

1)湘潭锰矿尾矿库土壤中 Pb，Zn，Cu，Ni，Cd，Mn 的最大含量分别为(mg/kg):3 493，3 795，454，363，33.23，137 400，均超过国家规定的土壤背景值。

2)6种重金属元素的单因子污染指数都大于3，说明污染严重，其中 Pb，Cd，Mn的污染最为严重。

3)尾矿库土壤重金属污染十分严重，说明了锰矿尾矿库所在地已经成为了一个危险的点源污染源，因此不应该忽视尾矿对周围土—水界面的污染。需要采取有效措施，从而降低重金属的污染程度。

［1］王星敏，李 虹，夏 蓉，等.锰尾矿资源循环利用分析与环境评价［J］.资源开发与市场，2012，28(7)：616-618.

［2］李成城，高旭波，王焰新，等.阳泉市煤矸石中氟的赋存形态分析［J］.安全与环境工程，2013，20(4)：36-40，44.

［3］谢荣秀，田大伦，方 晰.湘潭锰矿废弃地土壤重金属污染及其评价［J］.中南林学院学报，2005，25(2)：38-41.