不同区域矿山环境现状及生态风险研究

2021-08-24贵州中贵环保科技有限公司陈光平魏焕奇

区域治理 2021年18期

贵州中贵环保科技有限公司陈光平，魏焕奇

在中国，煤炭储量已占探明石化能源储量的93%，导致呈现了煤炭资源在生产和消费型能源中仍处主导地位的能源结构。长期以来，煤炭产业虽然推动了经济的发展，但也对环境造成了严重的污染。受回采工艺、地质条件、环境污染治理技术水平等影响，煤矿开采过程中产生的污水、废渣、气体等对矿区环境造成的污染，严重破坏了矿区生态环境及生物多样性。对此，注重煤矿开采环境污染的防治，探索和谐绿色矿山合理的方式构建已成为行业内的焦点。鉴于此，本文围绕贵州西北地区现存的中小型煤矿，调查了Pb、Cd和Cu元素的环境现状，阐明其环境污染生态风险，进一步为和谐绿色矿山构建奠定了理论基础。

一、材料与方法

（一）研究区域与材料

本研究在遵义、毕节和六盘水地区各选择一座煤矿（A煤矿、B煤矿和C煤矿）作为试验区域，对各煤矿工业场地周围的土壤进行了布点采样，采取0～20cm土层土壤，密封保存，送往实验室化验。煤矿分布如图1所示。

图1 煤矿分布位置图

（二）研究方法

1.潜在生态风险指数法（RI）

RI指数可反映某一环境中各种重金属的风险，还可综合反映土壤中多种重金属的风险等级，污染等级划分如表1所示。RI计算公式如下：

表1 潜在生态危害指数污染等级划分

二、结果与讨论

（一）煤矿周围土壤重金属含量

对不同区域煤矿周围土壤采样点重金属Pb、Cd、Cu的含量水平统计结果见表3。参照贵州土壤背景值，除Pb外，各煤矿的Cd、Cu平均值均超标，Cd超标了1.69-176.77倍，Cu超标了1.29-3.08倍。此外，与全国土壤背景值相比，Cd、Cu平均值在各煤矿均已严重超标，而A煤矿和C煤矿的Pb 却未超标，可能因区域环境差异导致该现象。

由表2可知，B煤矿周边的土壤Pb、Cd、Cu及C煤矿的C的变异系数低于16%，为低度变异；C煤矿的Cd变异系数居于16%与36之间，为中度变异；而A煤矿的Pb、Cd、Cu和C煤矿的Pb的变异系数均超过了36%，视为重度变异。从不同煤矿土壤样本的变异程度来看，A煤矿的土壤和C煤矿土壤受煤矿的开采等外来因素的干扰较大。尤其在A煤矿Cd元素的变异系数最大(127.65%)，说明A煤矿周围土壤中Cd受人为活动的干扰较大。

（二）煤矿周围土壤重金属潜在生态风险评估

由表3可知，从土壤重金属元素的单项生态风险指数来看，A煤矿工业场地周围土壤Pb、Cu的平均单项生态风险指数均小于40，在该区域两种元素均表现为轻微危害，而Cd则为中等危害。尽管如此，通过A煤矿工业场地周围土壤RI结果说明，该区域仍旧为轻微生态危害。B煤矿工业场地周围土壤Cd的平均单项生态风险指数高达数千，表明该元素对生态具有严重危害作用，而Pb和Cu只为轻微危害。同样的，此情况在C煤矿周围也具有类似情况。由此说明，Cd对Pb和Cu元素污染的相对贡献较大，应当引起相关部门重视。

三、结论

（1）对不同煤矿区周围土壤中3种重金属元素Pb、Cd和Cu的含量水平进行分析，与贵州土壤背景值相比，除A煤矿和C煤矿的Pb元素外，其他元素Cd、Cu平均值都在不同煤矿出现不同程度贵州土壤背景值。其中Cd元素的变异系数最高，表明Cd受人为活动的干扰较大。

（2）在不同煤矿周围土壤中，Pb、Cd和Cu的单项金属潜在生态风险因子均有明显差异，其中B和C煤矿中的Cd元素对周围土壤造成了极严重危害。结合多种潜在生态风险指数评估结果，发现三座煤矿生态威胁程度具有差异。其中B和C煤矿均造成其工业场地附近的土壤环境的威胁最为严重，可能是因两矿中Cd元素污染贡献较大。因此，Cd元素所造成环境污染和风险应当引起相关部门重视，进一步构建和谐绿色矿山。