内蒙古自治区克什克腾旗有色金属集中区地下水重金属污染分析

白岩

摘 要： 针对工业原因造成的重金属元素排放入地下水导致的地下水重金属污染情况进行分析研究，对内蒙古自治区重要冶金工业基地赤峰市克什克腾旗20家企业进行调查研究，通过对水样化验得到重金属含量变化范围，对22个地下水取样点进行重金属污染研究发现：（1）克什克腾旗地下水中重金属超标金属含量依次是：铅、镉）>砷>（铬、汞）；（2）22个调查点中，6个调查点（占比27.30%）的调查点地下水中受到不同程度的重金属污染，其余16个调查点未受到污染；（3）铅（Pb）、镉（Cd）在克什克腾旗超标取样点中所占比例较大；其中单项污染指数最大的元素为铅，其最大值为8.000；（4）铬和汞元素的单项污染指数均小于1，即二者含量均未超过国家地下水质量Ⅲ类标准值。对于砷元素，只有内蒙古银都矿业有限责任公司尾矿库环保局测井的单项污染指数大于1，其值为1.664。

关键词：有色金属； 地下水； 重金属污染； 现状

1. 前言

近年来，我国工业化步伐的加速造成涉及重金属元素排放的行业越来越多，这些行业包括矿山开采、金属选冶、化工印染、皮革鞣制、农药饲料等。被称为“化学定时炸弹”的重金属元素在生产中会随尾砂、矿尘、废水、废气等进入矿区或厂区及其周边的土壤和地下水中，造成严重的土壤和地下水重金属污染，危及生态环境甚而危害人体健康。我国重金属污染中，最严重的是镉污染、汞污染、血铅污染和砷污染。据初步统计，已发生的镉污染事件，包括2005年的广东北江韶关段镉严重超标事件，2006年的湘江湖南株洲段镉污染事故，2009年的湖南省浏阳市镉污染事件等，而其它重金属污染事件，仅“血铅超标”事件一项，就已涉及陕西、安徽、河南、湖南、福建、广东、四川、江苏、山东等多地。

为了解内蒙古赤峰市克什克腾旗有色金属集中开采区地下水环境重金属污染情况，本文采取单项污染指数评价法和综合污染指数评价法对克什克腾旗水样中的重金属含量变化及污染现状进行研究分析。

2. 研究区概况

2.1 气象

克什克腾旗地处中纬度中温带半干旱大陆性季风气候区，具有冬季寒冷、干燥、少雪，多偏北风；春季风大、干旱、多寒潮；夏季短促炎热、降水集中，昼夜温差较大；秋季凉爽、霜冻早的气候特征。

全旗年平均气温多在1.0～4.0℃之间，极端最高气温38℃，极端最低气温-45.5℃；最大冻土深度2.90m，风速3.2～4.2m/s。年均降水量多在400～490mm之间，年平均蒸发量多在1590～1680mm之间。

2.2 水文

克什克腾旗境内水系发育，包括外流水系与内陆河水系两部分。

外流水系包括西拉沐伦河及其支流，分布于境内中部、东部与南部，该流域的河流均属西辽河流域，为西拉沐伦河水系的上游段。

内陆河流域水系包括达来诺尔水系与锡林郭勒水系，分布于境内西部与北部。达来诺尔水系位于境内西部，包括达来诺尔湖、岗更诺尔湖、贡格尔河等，以达里诺尔湖为最大，是赤峰市境内最大的湖泊，面积达250km2，岗更诺尔湖、鲤鱼泡子、贡格尔河、央森郭勒河、萨林郭勒河、耗来河等均注入达来诺尔湖，注入量为1.62m3/s。

2.3 地形地貌

克什克腾旗位于大兴安岭山系与内蒙高原的过渡带，其东南部为大兴安岭山脉，西北部为内蒙高原。全旗地势中部高，东、西两侧低，自然形成中山、低中山、波状高平原、玄武岩台地、河谷冲积平原、湖积平原、风积沙地几种地貌类型。境内最高点在中南部的大光顶子山山峰，海拔2067m；最低点在东部的西拉沐沦河下游处，海拔800m。

2.4 土壤和地下水类型

根据国家土壤分类标准，全旗土壤共有12个土类，25个亚类，81个土属，149个土种。据农业自然资源调查，全旗土壤主要以分布在西部高原的淋溶黑钙土、暗栗钙土和草甸土为主。宜林土壤主要分布在中部中山山地，以暗灰色森林土、灰色森林土和淋溶黑钙土为主。宜农土壤主要分布在东部及中部的河谷平川地和台地漫甸上，以暗栗钙土、黑钙土、草甸土为主。

全旗地下水按含水岩类及赋存特征，可分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水，其富水性变化较明显。

3. 重金属污染研究

3.1 样品采集及评价方法

样品采集：采样点重点位于地下水径流方向的下游处或风向的下游处，共设置22个水样控制点，对企业或选矿区水井、下游居民用水井、农灌井等进行了地下水样品采集。

地下水环境重金属污染现状评价按照《地下水质量标准》（GB/T14848-93）、《地下水污染地质调查评价规范》（DD2008-01）中的方法进行初步评价。

测试指标：水样测试指标包括五大重金属元素汞、砷、鉻、镉、铅在内的水质全分析。

根据区内地下水水质和污染特点，选取的汞、砷、六价铬、镉、铅等5种组分的评价标准值见表1。

表1 本次评价所采用的地下水标准值（单位：mg/L）

[项目＼&汞＼&砷＼&六价铬＼&镉＼&铅＼&Ⅲ类标准＼&0.001＼&0.05＼&0.05＼&0.01＼&0.05＼&]

评价方法

本次地下水污染现状评价，采用单项指标的污染指数和综合污染指数法评价。

（1）单项指标的污染指数求取

计算公式为： （1）

式中：—某项污染物的污染指数；—某项污染物的实测含量；—某项污染物的背景值（背景值指地下水Ⅲ类标准）。

（2）多项指标的综合污染指数求取

计算公式为： （2）

（3）

式中：—多项污染物的综合污染指数；—各单项组分评分值的平均值；

—单项组分评分值的最大值；—项数。

地下水污染分级

根据值计算结果，按下表2规定划分地下水污染级别。

表2 地下水污染级别分类

[级别＼&未污染＼&轻微污染＼&中等污染＼&严重污染＼&＼&≤1＼&1<≤2.5＼&2.5<≤5＼&>5＼&]

3.2 污染现状

根据《内蒙古自治区重金属污染综合防治“十二五”规划》，赤峰市克什克腾旗为全区重金属重点防控区之一，其中调查工作涉及到的3个旗有色金属集中开采区面积共计1647km2，涉及乡镇、苏木7个，涉及人口2.64万人，涉重企业20家。工作区简要情况详见下表3。

利用单项指标污染指数和综合污染指数对赤峰市克什克腾旗22个取样点进行污染评价，评价结果见表4。其中严重污染取样点1个，中等污染取样点2个，轻度污染取样点3个，其余16个地下水取样点未受到污染。

图1 克什克腾旗各取样点五大重金属元素单项污染评价图

由图1可知，在克什克腾旗的22个地下水取样点中，铬和汞元素的单项污染指数均小于1，即二者含量均未超过国家地下水质量Ⅲ类标准值。对于砷元素，只有内蒙古银都矿业有限责任公司尾矿库环保局测井的单项污染指数大于1，其值为1.664。有6个取样点的铅元素单项污染指数大于1，其中最大值出现在赤峰中核铀业有限公司附近的大浩来图村，其值为8.000。有8个取样点的镉元素单项污染指数大于1，其中最大值出现在克什克腾旗金星矿业有限责任公司的矿区用水，其值为5.500。

图2 克什克腾旗各取样点五大重金属元素综合污染评价图

如图2所示，克什克腾旗22个地下水取样点中，对于综合污染级别，有1个取样点（赤峰中核铀业有限公司附近的大浩来图村）为严重污染，其综合污染指数为5.791；有2个取样点为中等污染，分别为内蒙古银都矿业有限责任公司环保局测井和克什克腾旗金星矿业有限责任公司矿区用水，其综合污染指数分别为3.537和4.003；有3个取样点为轻微污染，分别为内蒙古兴业集团股份有限公司大新铅锌矿（开元实业）尾矿库南300m住户、开元采矿区山脚下的石匠山村和克什克腾旗天太皮毛有限责任公司自用井，其综合污染指数分别为1.885、1.275和1.048；其余16个取样点均为未污染。

五大重金属元素对地下水的污染主次在不同的取样点之间存在一定的差异，但其主次顺序大体上遵循这一规律，即（铅、镉）>砷>（铬、汞），其中铅、镉为主要污染元素。单项污染指数最大的元素为铅，其最大值为8.000，在克什克腾旗的赤峰中核铀业有限公司附近的大浩来图村出现。

同土壤重金属污染来源相似，有色金属的开采和冶炼是铅、镉、砷污染的主要来源途径。但究其根本，镉、砷往往与锌矿、铅锌矿、铜铅锌矿等共生，在开采、选冶焙烧这些矿石时，不达标工业废水的排放、土壤和工业废渣中重金属经降水淋滤作用溶出、原生环境中的沉积物在特定的环境条件下释放，都会导致涉重企业周边的土壤和地下水受到铅、镉、砷等重金属的污染。

4. 结果

（1）克什克腾旗地下水重金属现状研究结果表明，地下水中重金属超标金属含量依次是：铅、镉）>砷>（铬、汞）；

（2）克什克腾旗22个调查点中，6个调查点（占比27.30%）的调查点地下水中受到不同程度的重金属污染，其余16个调查点未受到污染；

（3）铅（Pb）、镉（Cd）在克什克腾旗超标取样点中所占比例较大；其中单项污染指数最大的元素为铅，其最大值为8.000；

（4）在克什克腾旗的22个地下水取样点中，铬和汞元素的单项污染指数均小于1，即二者含量均未超过国家地下水质量Ⅲ类标准值。对于砷元素，只有内蒙古银都矿业有限责任公司尾矿库环保局测井的单项污染指数大于1，其值为1.664。

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