六盘水响水镇煤矸石修复场土壤重金属污染评价

2020-11-05邹荣灿何雪棉桂琳琳曹振兴

绿色科技 2020年18期

姚逸，邹荣灿，何雪棉，桂琳琳，曹振兴

(1.六盘水市环境工程评估中心，贵州六盘水 553004；2.六盘水师范学院化学与材料工程学院，贵州六盘水 553004)

1 引言

近年来，我国土壤重金属污染问题日趋严重，特别是煤炭开采过程中所产生的煤矸石重金属问题，导致周边土壤重金属含量超标，受到了国内外越来越多的相关科学研究者的重视和关注。六盘水素有“江南煤海”之称，煤炭资源丰富，但是全省煤矸石排放量和堆积量最多的地区之一。本文以六盘水响水镇煤矸石修复场的土壤和煤矸石作为研究对象，分析修复场的煤矸石、土壤中重金属含量和修复场土壤重金属污染程度，以期为该地区土壤污染的修复和耕地安全等级划分等提供参考。

2 研究区概况与方法

2.1 研究区概况

研究区域位于盘州市响水镇车田村李家沟，东经104°36′7″，北纬25°25′54″。常年平均气温16 ℃，年降雨量1400 mm，海拔1390 m，占地面积67000 m2，现已回填约10万m3煤矸石。

2.2 样品采集与处理

根据修复场地形，共设9个采样点。每个采样点采集土壤和煤矸石样品，共计18个，每个1 kg，存放于聚乙烯保鲜袋贴上标签，于实验室自然风干，研磨过60目筛。样品采用硝酸-氢氟酸-高氯酸电热板消解方法[1]处理，重金属含量测定用火焰原子吸收分光光度法(依据GB/T 17137、GB/T 17138、GB/T 17141中的测定方法)。

2.3 评价方法

以贵州省土壤重金属背景值为评价的限量标准(国家环境保护局，1990)，选择单因子污染指数法[2]、内梅罗综合污染指数法[3]和潜在生态危害污染指数法[4，5]为评价方法。

3 结果与讨论

3.1 重金属含量分析

由表1、2可知，土壤Cu、Zn、Cd、Pb含量比矸石低，Cr和Ni含量在土壤与矸石中相近。土壤和矸石Cu、Pb、Cr、Ni含量均比贵州土壤背景值高，而土壤Zn和Cd含量比贵州土壤背景值低。

表1 修复场土壤重金属含量 mg/kg

表2 修复场煤矸石重金属含量 mg/kg

4.2 土壤重金属污染评价结果

单因子污染指数法评价结果见表3。结果显示，Cu、Zn、Cd、Ni污染等级在1～2级，无污染或污染程度较轻；Pb和Cr的污染等级在1～3级，大部分未受到污染，仅A3点有轻微的污染。6种重金属的单因子污染指数均值大小排序为：Pb>Cu>Ni>Cr>Zn>Cd。

表3 单因子污染指数评价结果 mg/kg

内梅罗综合污染指数法评价结果见表4。Cu、Zn、Cd、Pb、Ni的污染等级在3级，表明土壤环境开始受到轻微的污染；Cr的污染等级在4级，说明土壤已经受到较明显的Cr污染，在六种重金属元素中污染最大。虽Cr的综合污染指数最大，但其也仅仅刚达中度污染的最小临界点，所以其污染程度并不严重。六种重金属的内梅罗综合污染指数大小排序为：Cr>Pb>Cu>Ni>Zn>Cd。

表4 内梅罗综合污染指数评价结果

4 结论

(1)土壤Cu、Zn、Cd和Pb含量比矸石低，Cr和Ni含量在土壤与矸石中相近，当前修复场上覆土壤重金属含量受其下煤矸石重金属影响较小。

(2)单因子污染指数评价方法结果显示，修复场土壤单个重金属污染均较轻或无污染，6种重金属单因子污染指数平均值大小排序为：Pb>Cu>Ni>Cr>Zn>Cd；内梅罗综合污染指数评价方法得出，修复场土壤重金属污染属于轻度污染或无污染，只有Cr污染属于中度污染，污染指数大小排序为：Cr>Pb>Cu>Ni>Zn>Cd。