赫章县铅锌矿典型区域土壤及水体重金属污染现状研究

余 浪，胡德勇，汪小勇

（贵州省地质矿产勘查开发局一〇五地质大队，贵阳 550018）

赫章县地处贵州省西北地区，是我国土法炼锌活动最为典型的区域之一，虽然土法炼锌于2006年被彻底取缔，但是早期的无序开采、废渣露天随意堆放和废水直排等造成以镉为代表的重金属污染，不仅使得当地生态环境严重恶化，也严重影响当地居民健康，最终呈现典型的重金属区域污染。

虽有部分学者对黔西北地区土壤重金属污染现状、形态分析和风险评价、不同土地利用方式下土壤重金属含量进行研究，但地质高背景与人为污染叠加下的区域土壤重金属污染对流域内水体的影响研究较少。本文以赫章县妈姑镇-珠市乡-雉街乡铅锌矿典型区域为研究对象，研究区域土壤重金属污染及其对水体的影响，为区域水质及农用地土壤重金属污染风险管控与治理修复提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于赫章县中部、南部、西部，涉及双坪彝族苗族乡（简称双坪乡）、妈姑镇、水塘堡彝族苗族乡（简称水塘堡乡）、珠市彝族乡（简称珠市乡）、雉街彝族苗族乡（简称雉街乡）、兴发苗族彝族回族乡（简称兴发乡）共6个乡镇，总面积为916.92 km。区内河流属长江流域，分属乌江水系，主要河流有六冲河和三岔河，流域面积占全县总面积的83%，其中妈姑镇、双坪乡、水塘堡乡为六冲河水系，珠市乡、雉街乡及兴发乡属三岔河水系，研究区属于典型的土法炼锌活动遗留场地。

1.2 监测布点与样品采集

1.2.1 土壤样品采集

研究区表层土壤分析采用贵州省2017年4月至2018年12月开展的1∶5万比例尺的耕地质量地球化学调查数据，合计采集土壤样品1 960个。此外，根据污染来源，2020年3月采集代表性土壤样品14个，分别为外围耕地4个、冶炼渣2个、洗选矿场3个、采矿场4个、冶炼厂1个。

1.2.2 水质样品采集

研究区以分水岭为界，划分为5个小流域，于岩溶地下水出露点采集地下水样品38个。另外，根据区域内水系分布现状和特征，于妈姑河、珠市河、雉街河及阿勒河干流采集地表水样品5个。

1.3 评价方法

土壤重金属污染采用单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法开展评价，土壤环境质量对照《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618—2018）开展评价，水环境现状分别按《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）和《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）中规定的单因子进行现状评价。

1.4 统计方法

基于SPSS、ArcGIS、Excel和耕调评价软件进行数据处理和图件绘制。

2 结果与分析

2.1 土壤环境问题分析

2.1.1 土壤重金属污染分析

如表1所示，表层土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn平均含量分别为41.53 mg/kg、3.46 mg/kg、159.10 mg/kg、92.65 mg/kg、0.28 mg/kg、68.65 mg/kg、277.14 mg/kg、426.80 mg/kg，其 是 贵州省背景值的2.08～7.87倍，土壤重金属超过背景值点位所占比例分别为75.10%、99.44%、90.30%、92.86%、87.10%、89.40%、94.60%、99.34%。此外，Cd的单项污染指数最大，说明研究区受到Cd的严重污染，从排序来看，污染呈Cd＞Pb＞Zn＞As＞Cu＞Cr＞Ni＞Hg的特征。内梅罗综合污染指数也表明，研究区土壤受到严重的重金属污染。此外，Cd、Cr、Cu、Ni的变异系数小于100%，表明Cd、Cr、Cu、Ni含量分布均匀，而Pb、As、Hg、Zn变异系数大于100%，表明空间分布不均匀，可能存在局部点源污染影响或者干扰。

表1 土壤重金属评价统计结果

不同工况企业土壤重金属含量的排序为洗矿场＞采矿场＞冶炼渣＞冶炼场＞耕地土壤，如表2所示。洗矿场淋溶水溶解和富集渗滤使土壤中重金属浓度最高。采矿场土壤中重金属浓度偏高是由于背景值较大。冶炼渣中重金属残留量大且容易渗出，受冶炼场废水跑冒滴漏、废渣乱堆乱放以及烟尘中重金属湿沉降等影响，其富集于厂区土壤中。人为活动对土壤重金属的影响强烈，若企业人为管理粗放，在雨水淋溶、冲刷等自然因素作用下，会进一步污染外围耕地土壤。

表2 工况企业污染土壤统计结果

2.1.2 耕地土壤环境质量评价

按照《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618—2018），从面源角度对研究区土壤环境质量进行判定。如表3所示，全区耕地土壤环境综合质量以安全利用为主，面积为17 427 hm，占比为72.7%，优先保护和严格管控类面积分别为2 400 hm和4 147 hm，占比分别为10.01%和17.29%。严格管控类指标以Cd和Pb为主，其面积分别为7 140 hm和933 hm，占比分别为29.8%和3.9%。综合表明，本研究区土壤受重金属Cd、Pb污染最为严重。

表3 耕地质量地球化学等级评价

2.2 水环境问题分析

一是地表水环境问题分析。根据水质评价，各河流水质均为Ⅱ类，水质均达标，未出现水质污染现象。二是地下水环境问题分析。分析结果表明，地下水以Ⅲ类水体为主，占比为65.8%，此外兼有一组Ⅳ类水体，超标因子为NO，可能受周围生活污染源的影响。

2.3 土壤污染与水质污染相关性分析

根据土壤污染分析可知，研究区土壤受到严重的Cd和Pb重金属污染，其严格管控面积为4 147 hm，占研究区的17.29%。此外，研究区地表水和地下水并未受到重金属污染，全部优于或等于Ⅲ类水体，仅有一条地下水径流由于生活污染源导致NO-超标为Ⅳ类水体，因此研究区重金属土壤污染并未引起该区域的地表水和地下水污染，以上两者并未有直接的污染关联性。

出现以上结果可能是因为赫章县实施的铅锌废渣污染综合治理工程、土地增减挂钩工程及退耕还林还草工程取得成效，以上工程的实施使废渣中的重金属不易释放到环境中，减缓或降低淋溶水体中重金属迁移。此外，生态植被的提高和恢复降低了水土流失率，提高了其水源涵养能力，避免矿山及耕地土壤中可溶性重金属大量释放到水体中，因此研究区的土壤重金属污染并未对周围地表水和地下水水质产生明显影响。

3 结论

研究区的土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的平均含量分别为41.53 mg/kg、3.46 mg/kg、159.10 mg/kg、92.65 mg/kg、0.28 mg/kg、68.65 mg/kg、277.14 mg/kg、426.80 mg/kg，其是贵州省土壤元素背景值的1.66～7.87倍。研究区土壤呈Cd＞Pb＞Zn＞As＞Cu＞Cr＞Ni＞Hg的污染特征。不同人类活动土壤中，重金属浓度的排序为洗矿场＞采矿场＞冶炼渣＞冶炼场＞耕地土壤。研究区耕地土壤以安全利用为主，占比为72.7%，严格管控类为4 147 hm，占比为17.29%，当地实施了铅锌废渣等综合治理工程，降低和减缓了土壤中重金属的迁移，但应加强对农用地土壤重金属污染的严格管控和修复，以确保土壤安全利用。