兴仁高砷煤矿区沉积物污染特征及重金属潜在生态风险评价

2016-01-16廖芬

绿色科技 2015年4期

关键词：兴仁沉积物重金属

廖芬

(贵州省六盘水市环境监测站，贵州六盘水 553001)

兴仁高砷煤矿区沉积物污染特征及重金属潜在生态风险评价

廖芬

(贵州省六盘水市环境监测站，贵州六盘水 553001)

摘要：为评价兴仁高砷煤矿区水体沉积物的污染水平及其生态风险，以贵州省表生沉积物背景值作为基准评价沉积物污染水平，采用Hakanson潜在生态风险指数法评价了沉积物中重金属的环境生态风险。结果表明：交乐、潘家庄和小尖山煤矿区水体沉积物均表现出低pH值，高、As、Fe等特征。与贵州表生沉积物背景值相比，交乐煤矿区水体沉积物中Fe、As和Hg平均值分别超过背景值4082倍、358.8倍和19.3倍；潘家庄煤矿区水体沉积物中Fe、As和Hg平均值分别超过背景值3478倍、8.3倍和0.55倍；小尖山煤矿区水体沉积物中Fe、As和Hg平均超过背景值2457倍、5.6倍和0.65倍。利用潜在生态风险指数法分析表明：交乐、潘家庄和小尖山煤矿区水体沉积物主要受到As、Hg污染。交乐、潘家庄和小尖山煤矿区水体沉积物各重金属的潜在生态风险指数)从高到低依次为As > Hg >Cd>Cu>Pb>Cr>Zn，As > Hg >Cd>Cu>Pb>Zn>Cr，As = Hg >Cd>Cu>Pb>Cr>Zn。生态风险指数(RI)交乐>小尖山>潘家庄, 交乐沉积物中重金属生态风险程度为很强风险，潘家庄和小尖山沉积物中重金属生态风险程度为中等风险。

关键词：兴仁；沉积物；重金属；生态风险

1引言

兴仁县是典型的地方性砷中毒地区[1]，因煤含砷量较高[2，3]，大多数高砷煤矿已关闭，但在闭矿后矿区附近未及时进行生态恢复，大量的矸石、围岩直接暴露于环境中，矿物在一定的物理化学条件下氧化产生含有重金属和有毒有害物质的酸性矿山废水(AMD)，这些重金属和有毒有害物质在水体悬浮物、各种物理化学条件下，能被悬浮物吸附或沉淀进入沉积物。沉积物作为水环境的基本组成部分，它既是底栖生物的栖息地，又是重金属等有毒有害物质的贮藏库[4，5]。在环境条件发生变化时，如pH值、流速、氧化还原电位和溶解氧等因素变化时，沉积物中的重金属等有害物质会被释放到上覆水体中[6～8]。同时底栖动物的扰动也会加剧沉积物有害物质的释放[9～11]。沉积物作为污染物的源和汇，在污染物的迁移及转化方面有重要作用，所以研究煤矿区水体沉积物污染特征及生态风险具有重要意义。以兴仁县交乐、小尖山、潘家庄煤矿区水体沉积物为研究对象，在污染分析的基础上，采用潜在生态风险指数法对其重金属污染及潜在生态风险进行定量评价，以期为煤矿区水体沉积物的治理提供可靠依据。

2材料与方法

2.1　样品采集及分析方法

从交乐、小尖山和潘家庄煤矿区采集水体表层沉积物(0~10cm)样品22个，其中交乐煤矿区12个，小尖山煤矿区4个，潘家庄煤矿区6个。采样区相对位置见图1。沉积物样品测定参照土壤测定方法。pH值用玻璃电极法测定。硫酸根的测定用比浊法。氟化物的测定用离子选择电极法。沉积物Fe、Mn用原子吸收(AAS)测定；Zn、Cu、Pb、Ni、Cr、Cd、Tl等用ICP-MS测定；As、Hg用双道原子荧光光度仪测定。

图1　采样区相对位置

2.2　评价方法

采用Hakanson潜在生态风险指数法[12]，分析矿区沉积物中 Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、Hg和As的污染程度及生态风险。潜在生态风险指数(RI)的计算公式如下：

表1　各污染物的背景值及毒性系数

表和RI值及相对应的污染

3结果与分析

3.1　煤矿区沉积物的污染特征

表3　煤矿区沉积物污染物统计

注：“-”表示无相应背景值

3.2　沉积物中重金属的潜在生态危害评价

表4　沉积物重金属的和RI值

交乐、潘家庄和小尖山煤矿区水体沉积物中重金属的潜在生态风险指数(RI)大小顺序为交乐>小尖山>潘家庄。三个煤矿区水体沉积物受到不同程度的重金属污染，其中交乐煤矿区水体沉积物污染最为严重，生态风险也最强。

4结论

参考文献：

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Pollution Characteristics of Surface Sediments and Potential Ecological

Risk Assessment of Heavy Metals inHigh Arsenic Coal Mine Area in Xingren

Liao Fen

(EnvironmentalMonitoringStationofLiupanshui,Liupanshui553001,China)

Abstract:Geochemical backgroundof supergene sediments inGuizhou was used as a benchmark to assess the pollution levels of surface sediments in the high arsenic mining area of Jiaole, Panjazhuang and Xiaojianshanin Xingren, and the potential ecological risk of heavy metals were evaluated by Hakanson method.,As and Fe.The average values of Fe, As and Hg in Jiaolewere 4082times, 358.8times and 19.3times than the values of Geochemical backgroundof supergene sediments inGuizhou,respectively; 3478times, 8.3times and 0.55times in Panjiazhuang, respectively; and 2457times, 5.6times and 0.65times in Xiaojianshan, respectively.) indicated that the sediments in three study sites were seriously polluted by As and Hg, with the pollution degree of As > Hg >Cd>Cu>Pb> Cr> Zn in Jiaole, As > Hg >Cd>Cu>Pb> Zn> Cr in Panjazhuang and As = Hg >Cd>Cu>Pb>Cr>Znin Xiaojianshan, respectively. The values of potential ecological risk indices (RI) were Jiaole>Panjiazhuang>Xiaojianshan, with very high ecological risk for Jiaole and moderate ecological risk for Panjiazhuang and Xiaojianshan.

Key words:Xinren；surface sediments; heavy metals; potential ecological risk