湘潭锰矿矿区生态拦截效应分析

2018-01-25张云

建材与装饰 2018年3期

张云

（广州市海森环保科技股份有限公司广东广州 510620）

1 矿区重金属污染的现状

重金属矿山的开采及其产品的利用是重金属污染的重灾区，也是全球重金属污染的源头所在。全国每年受重金属污染的粮食多达1200万t，因重金属污染而导致粮食减产高达1000多万t，合计经济损失至少200亿元[1]。直接影响着矿区当地与临近区域的饮食、饮水安全和人体健康。利用生态系统的自我修复能力，从生态学原理的高度解决污染环境特别是污染土壤的修复问题，对于实现人与自然的和谐发展具有重要意义[2～3]。

2 研究方法

本文主要通过对湘潭锰矿矿区2年生林地试验修复区、10年生林地试验修复区、生态拦截带修复区的土壤的重金属含量的测定，对湘潭锰矿矿区生态拦截带拦截效应进行分析。

采用梅花布点法采集试验修复地与对照地的土壤样品。在室温下风干，磨碎过100目分样筛，消解完毕后待测定。用火焰原子吸收法测定滤液中 Mn、Pb、Cd、Zn、Cu 的含量，根据土壤称取重量（1.000g），计算出土壤重金属含量。

3 结果与分析

3.1 矿区土壤重金属污染分析

通过对所采集土壤样品中重金属含量的测定，该矿区的Mn、Pb、Zn、Cu、Cd等重金属元素都处于超标状态，都超过了国家背景值和湖南省背景值。其中Mn含量最高，是本矿区的主要污染元素，各金属元素在土壤中含量分布呈现Mn>Zn>Pb>Cu>Cd的规律，如表1所示。

表1 污染物背景值与土样重金属元素的含量比较（mg/kg）

3.2 林地试验修复区的生态拦截效应

3.2.1 试验林地中各类重金属的分布

对比分析发现，10年生林地土壤中各重金属分布规律为对照土>表层土>根际土；2年生林地的为表层土>根际土>对照土。说明2年生林地比10年生林地晚种植的8年期间，2年生林地水土流失严重，土壤中的重金属被雨水淋溶并冲走，导致污染面积扩大。种上植被后，林地发挥了其拦截和修复功能，减缓了林地修复区的淋溶和水土流失，拦截了将流失的重金属元素。

3.2.2 不同栽种年份的植株对土壤中重金属分布的影响

如表1所示，根际土壤中，2年生林地土壤Mn、Cu的含量分别是10年生林地土壤的3.7倍和2.0倍。表层土中，2年生林地土壤Mn、Cu的含量分别是10年生林地土壤的3.4倍和4.5倍。10年栾树修复实验区的重金属含量特别是Mn和Cu两种元素较2年修复试验区的含量低得多，表明植被（栾树、泡桐等）对锰污染的土壤有较好的修复效果，对重金属的流失和转移有固定拦截作用。

3.2.3 栾树和泡桐对土壤中重金属的吸收效果

在泡桐根际土壤中，Mn、Pb、Cu、Zn的含量均低于栾树根际土壤中的含量。经检测相同年份栽种的泡桐和栾树植株中重金属的含量发现，泡桐植株中的重金属含量大于栾树植株中的含量，说明泡桐对重金属污染土壤中的重金属吸收效果明显优于栾树。

3.3 拦截带的生态拦截效应

在湘潭锰矿矿区建立的生态拦截系统模拟区采集了拦截带表层土样和拦截带植物根际土样，拦截带土壤中（表层土、植物根际土）的重金属总含量低于与2年林地和10年林地试验修复区的重金属含量，表明在雨水的冲刷下，本片修复区的土壤侵蚀和水土流失严重，污染物已随雨水扩散和转移，如果不加以拦截，污染物将肆无忌惮地向周边扩散，污染周边环境及地下水。生态拦截系统的建立，即可以解决因水土流失使污染物扩散转移的问题，又比单一的植物修复更有效率。