華東某鈾礦區(qū)稻米中Cr元素含量及其空間分布特征研究

魏長(zhǎng)帥　劉平輝　張淑梅

摘要利用等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定了某鈾礦區(qū)周邊稻米中重金屬元素Cr的含量，重點(diǎn)對(duì)鈾礦區(qū)稻米中的Cr元素含量及其空間分布特征進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，鈾礦區(qū)內(nèi)67.80%的稻米樣品Cr含量超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB 2762-2005）；已經(jīng)對(duì)環(huán)境造成了危害。鈾礦區(qū)內(nèi)稻米中Cr含量變化范圍是0.37～13.20 mg/kg，平均含量為2.08 mg/kg。道路沿線區(qū)域、尾礦堆積區(qū)、水冶廠和礦床開(kāi)采區(qū)下游及周邊區(qū)域內(nèi)稻米中Cr元素含量明顯高于上游地區(qū)或遠(yuǎn)離上述區(qū)域的其他地區(qū)。礦床開(kāi)采產(chǎn)生的廢水與廢渣、水冶廠的廢液滲漏、尾礦露天堆積以及礦石運(yùn)輸過(guò)程中的礦渣灑落等原因可能是導(dǎo)致Cr元素隨地表徑流發(fā)生遷移進(jìn)入稻田，從而使礦區(qū)稻米中Cr的含量較高的重要因素。

關(guān)鍵詞稻米；Cr含量；空間分布；鈾礦區(qū)

中圖分類號(hào)S511文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）12-03709-02

基金項(xiàng)目國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41261081）；江西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2011ZBAB203009）；東華理工大學(xué)研究生創(chuàng)新基金項(xiàng)目（DYCA13029）。

作者簡(jiǎn)介魏長(zhǎng)帥（1988- ），男，山東濰坊人，碩士研究生，研究方向：環(huán)境地球化學(xué)。*通訊作者，教授，碩士生導(dǎo)師，從事環(huán)境地球化學(xué)、土壤地理學(xué)及區(qū)域可持續(xù)發(fā)展研究。

近些年來(lái)，我國(guó)鈾礦冶工業(yè)迅速發(fā)展，已探明鈾礦床大多數(shù)分布在湘、贛、粵等地區(qū)[1]。鈾礦床的發(fā)現(xiàn)和開(kāi)采對(duì)我國(guó)的國(guó)防與核電事業(yè)的發(fā)展具有重大意義，但其開(kāi)采過(guò)程中會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生一定放射性污染與重金屬污染。Cr是人體必需的一種微量元素，但若過(guò)量攝入，則Cr會(huì)聚集在肝、腎和內(nèi)分泌腺中，危害人體健康。目前我國(guó)對(duì)鈾礦開(kāi)采冶煉活動(dòng)所帶來(lái)的環(huán)境影響的研究主要集中于鈾礦區(qū)放射性環(huán)境水平和輻射劑量的調(diào)查與評(píng)價(jià)[2-5]；此外，有少數(shù)人做了鈾礦區(qū)重金屬對(duì)土壤與地表水體的污染研究[6-7]；對(duì)一般金屬礦區(qū)重金屬對(duì)地表水和土壤污染的研究也比較多[8-12]，但是關(guān)于鈾礦區(qū)重金屬對(duì)稻米污染的研究文獻(xiàn)相對(duì)較為少見(jiàn)。

筆者研究的鈾礦區(qū)位于我國(guó)華東低山丘陵地區(qū)，濕熱多雨，人口密集，水稻種植面積大。礦區(qū)地形破碎，地表徑流發(fā)育，鈾礦山開(kāi)采和水冶廠所產(chǎn)生的廢水、廢渣一般都是直接排放或露天堆放，這些廢液和廢渣中所含的重金屬等污染物很容易隨地表徑流遷移進(jìn)入周邊稻田，然后在稻米中積累，并最終通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體。因此，在該鈾礦區(qū)周邊開(kāi)展稻米中重金屬Cr污染調(diào)查研究很有必要。

1材料與方法

1.1材料根據(jù)地形地質(zhì)、礦床開(kāi)采區(qū)域、水冶廠和尾礦堆等位置以及稻田分布情況，用五點(diǎn)混合取樣法取樣，每個(gè)樣品以一個(gè)取樣點(diǎn)為中心，在5 m半徑內(nèi)均勻布點(diǎn)取5個(gè)點(diǎn)的稻谷計(jì)約500 g混合而成1個(gè)稻谷樣品，同時(shí)用GPS記錄中心點(diǎn)位置，用樣品袋裝好并用記號(hào)筆寫好標(biāo)簽，同時(shí)記錄各樣點(diǎn)取樣詳細(xì)信息。該試驗(yàn)共取礦區(qū)稻谷樣品59個(gè)。主要儀器：ELEMENT XR 等離子體質(zhì)譜分析儀。

1.2方法

1.2.1樣品前處理。將野外取得的稻谷樣品曬干密封備用，送樣時(shí)用四分法對(duì)曬干備用的稻谷去殼，再將去殼后的稻米裝入樣品袋，貼上標(biāo)簽送實(shí)驗(yàn)室碾成粉末待檢。

1.2.2測(cè)試方法。稻谷樣品中Cr含量測(cè)定由北京核地質(zhì)研究院分析測(cè)試中心依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14506.30-2010 《硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法 第30部分：44個(gè)元素量測(cè)定》測(cè)試完成。

2結(jié)果與分析

2.1鈾礦區(qū)稻米中Cr元素含量的分析鈾礦區(qū)稻米中Cr元素含量測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可以看出，鈾礦區(qū)59個(gè)稻谷樣品中，Cr含量最低值為0.37 mg/kg，最高值為13.20 mg/kg。經(jīng)計(jì)算，59個(gè)稻谷樣品中Cr平均含量為2.08 mg/kg。全部59個(gè)樣品中，平均值超出國(guó)家食品污染物限量標(biāo)準(zhǔn)1.00 mg/kg（GB 2762-2005），是國(guó)家食品污染物限量標(biāo)準(zhǔn)的2.08倍；Cr含量高于國(guó)家食品污染物限量的樣品有40個(gè)，占樣品總數(shù)的67.80%；超過(guò)國(guó)家食品污染物限量標(biāo)準(zhǔn)2倍以上的樣品有18個(gè)，占樣品總數(shù)的30.51%；Cr含量低于國(guó)家食品污染物限量標(biāo)準(zhǔn)的樣品數(shù)為19個(gè)，占樣品總數(shù)的比例為32.20%。上述分析表明，鈾礦區(qū)大部分稻米中Cr的含量超過(guò)國(guó)家食品污染物限量標(biāo)準(zhǔn)，接近1/3地區(qū)Cr含量嚴(yán)重超標(biāo)。

2.2鈾礦區(qū)稻米中Cr含量的空間分布特征借助MapGIS 軟件，將鈾礦區(qū)所有稻米樣點(diǎn)的坐標(biāo)標(biāo)識(shí)于鈾礦區(qū)地形地質(zhì)圖和土地利用現(xiàn)狀圖疊加后的圖上，通過(guò)分析取樣點(diǎn)位置與尾礦堆、尾礦庫(kù)、水冶廠、廢水排放、水系分布以及正在進(jìn)行鈾礦采掘活動(dòng)區(qū)域之間的空間關(guān)系，進(jìn)一步對(duì)稻米中Cr元素的空間位置進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)稻米中Cr含量具有較強(qiáng)的空間分布規(guī)律。

首先可看出，道路沿線附近區(qū)域受Cr污染嚴(yán)重，而遠(yuǎn)離道路的區(qū)域幾乎不受污染。道路沿線區(qū)域的169、230、235號(hào)樣點(diǎn)稻米中Cr含量分別為2.55、2.35、13.20 mg/kg，遠(yuǎn)高于遠(yuǎn)離道路的234（0.50 mg/kg）、237（1.84 mg/kg）、233（0.37 mg/kg）3個(gè)樣點(diǎn)稻米中Cr含量。169、235、238號(hào)3個(gè)樣品的取樣點(diǎn)位于從鈾礦山運(yùn)送礦石至水冶廠的交通干線附近，其稻米中Cr含量分別為2.55、13.20、3.57 mg/kg，平均值為644 mg/kg，為國(guó)家糧食中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)的6.44倍。而233、234、232號(hào)3個(gè)樣點(diǎn)取自同一地區(qū)但遠(yuǎn)離道路的稻田，其稻米中Cr含量分別為0.37、0.50和0.43 mg/kg，平均值為0.44 mg/kg，遠(yuǎn)低于國(guó)家糧食中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)。道路沿線區(qū)域稻米中Cr含量遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)離道路區(qū)域，可能與運(yùn)輸?shù)V石的車輛有關(guān)。礦石運(yùn)輸車輛為敞篷無(wú)后檔板的自卸車，一些礦石在運(yùn)輸途中很容易灑落在公路上，并被雨水沖刷進(jìn)入稻田，在稻田中富集，造成沿道路區(qū)域稻田稻米中Cr含量明顯高于遠(yuǎn)離道路區(qū)域稻米中Cr含量。

其次可看出，直接受尾礦堆地表徑流影響的下游區(qū)域，其稻田中的稻谷受Cr污染較為嚴(yán)重。197、198、199號(hào)3個(gè)樣點(diǎn)取自一露天堆放尾礦堆的下游山谷地區(qū)，其稻米Cr含量分別為3.44、2.60、2.23 mg/kg，均超過(guò)了國(guó)家糧食中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)（GB 2762-2005），屬于Cr污染稻米，分別是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值的3.44、2.60、2.23倍。這可能是因?yàn)榈V區(qū)地處南方丘陵地區(qū)，地形崎嶇，氣候上屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，雨量充沛，地表徑流量大，致使露天堆放尾礦堆中的Cr元素容易隨地表徑流發(fā)生遷移，直接或通過(guò)灌溉進(jìn)入稻田，從而導(dǎo)致稻米中Cr含量明顯增高。

此外還可看出，鈾礦開(kāi)采活動(dòng)是下游地區(qū)稻田中的稻谷Cr污染的主要因素。在一個(gè)正在進(jìn)行鈾礦開(kāi)采的區(qū)域中有一條溪流自上而下穿過(guò)，在該溪流的下游水田采集稻谷樣10個(gè)（位于海拔遠(yuǎn)低于該鈾礦采掘區(qū)及其尾礦堆的山前沖積區(qū)，枯水季節(jié)引溪水灌溉），其稻米中Cr元素含量變化范圍是1.33～11.00 mg/kg，平均值為2.77 mg/kg。所有樣點(diǎn)稻米中Cr元素含量均超過(guò)了國(guó)家糧食中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)（GB 2762-2005），平均含量是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的2.77倍，屬于Cr污染樣品。這說(shuō)明溪流流經(jīng)鈾礦開(kāi)采區(qū)域時(shí)，采掘活動(dòng)所產(chǎn)生的廢水、廢渣、尾礦堆中的Cr元素可能隨地表徑流進(jìn)入溪流之中向下游遷移，并因灌溉進(jìn)入稻田，從而使稻米中Cr含量明顯增高。

3結(jié)論與討論

該研究選取鈾礦區(qū)59個(gè)樣點(diǎn)的稻谷樣品進(jìn)行Cr含量測(cè)定分析，結(jié)果表明，鈾礦區(qū)內(nèi)67.80%的稻米樣品Cr含量超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB 2762-2005），已經(jīng)造成了稻米的Cr污染。鑒于Cr對(duì)人體的嚴(yán)重危害，應(yīng)引起足夠的重視。其中道路沿線區(qū)域、礦床開(kāi)采區(qū)、水冶廠、尾礦堆積區(qū)等周邊及下游區(qū)域的稻米中Cr元素含量明顯高于遠(yuǎn)離上述區(qū)域的其他地區(qū)，這說(shuō)明礦床開(kāi)采所產(chǎn)生的廢渣、廢液、尾礦露天堆積以及交通運(yùn)輸?shù)V渣灑落等可能是造成礦區(qū)所生產(chǎn)稻米受Cr元素污染的主要原因。

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