興仁高砷煤礦區(qū)沉積物污染特征及重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

廖 芬

(貴州省六盤(pán)水市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，貴州 六盤(pán)水 553001)

興仁高砷煤礦區(qū)沉積物污染特征及重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

廖 芬

(貴州省六盤(pán)水市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，貴州 六盤(pán)水 553001)

摘要：為評(píng)價(jià)興仁高砷煤礦區(qū)水體沉積物的污染水平及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，以貴州省表生沉積物背景值作為基準(zhǔn)評(píng)價(jià)沉積物污染水平，采用Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法評(píng)價(jià)了沉積物中重金屬的環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明：交樂(lè)、潘家莊和小尖山煤礦區(qū)水體沉積物均表現(xiàn)出低pH值，高、As、Fe等特征。與貴州表生沉積物背景值相比，交樂(lè)煤礦區(qū)水體沉積物中Fe、As和Hg平均值分別超過(guò)背景值4082倍、358.8倍和19.3倍；潘家莊煤礦區(qū)水體沉積物中Fe、As和Hg平均值分別超過(guò)背景值3478倍、8.3倍和0.55倍；小尖山煤礦區(qū)水體沉積物中Fe、As和Hg平均超過(guò)背景值2457倍、5.6倍和0.65倍。利用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法分析表明：交樂(lè)、潘家莊和小尖山煤礦區(qū)水體沉積物主要受到As、Hg污染。交樂(lè)、潘家莊和小尖山煤礦區(qū)水體沉積物各重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù))從高到低依次為As > Hg >Cd>Cu>Pb>Cr>Zn，As > Hg >Cd>Cu>Pb>Zn>Cr，As = Hg >Cd>Cu>Pb>Cr>Zn。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(RI)交樂(lè)>小尖山>潘家莊, 交樂(lè)沉積物中重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度為很強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)，潘家莊和小尖山沉積物中重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度為中等風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：興仁；沉積物；重金屬；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

1引言

興仁縣是典型的地方性砷中毒地區(qū)[1]，因煤含砷量較高[2，3]，大多數(shù)高砷煤礦已關(guān)閉，但在閉礦后礦區(qū)附近未及時(shí)進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)，大量的矸石、圍巖直接暴露于環(huán)境中，礦物在一定的物理化學(xué)條件下氧化產(chǎn)生含有重金屬和有毒有害物質(zhì)的酸性礦山廢水(AMD)，這些重金屬和有毒有害物質(zhì)在水體懸浮物、各種物理化學(xué)條件下，能被懸浮物吸附或沉淀進(jìn)入沉積物。沉積物作為水環(huán)境的基本組成部分，它既是底棲生物的棲息地，又是重金屬等有毒有害物質(zhì)的貯藏庫(kù)[4，5]。在環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)，如pH值、流速、氧化還原電位和溶解氧等因素變化時(shí)，沉積物中的重金屬等有害物質(zhì)會(huì)被釋放到上覆水體中[6～8]。同時(shí)底棲動(dòng)物的擾動(dòng)也會(huì)加劇沉積物有害物質(zhì)的釋放[9～11]。沉積物作為污染物的源和匯，在污染物的遷移及轉(zhuǎn)化方面有重要作用，所以研究煤礦區(qū)水體沉積物污染特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。以興仁縣交樂(lè)、小尖山、潘家莊煤礦區(qū)水體沉積物為研究對(duì)象，在污染分析的基礎(chǔ)上，采用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)其重金屬污染及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，以期為煤礦區(qū)水體沉積物的治理提供可靠依據(jù)。

2材料與方法

2.1　樣品采集及分析方法

從交樂(lè)、小尖山和潘家莊煤礦區(qū)采集水體表層沉積物(0~10cm)樣品22個(gè)，其中交樂(lè)煤礦區(qū)12個(gè)，小尖山煤礦區(qū)4個(gè)，潘家莊煤礦區(qū)6個(gè)。采樣區(qū)相對(duì)位置見(jiàn)圖1。沉積物樣品測(cè)定參照土壤測(cè)定方法。pH值用玻璃電極法測(cè)定。硫酸根的測(cè)定用比濁法。氟化物的測(cè)定用離子選擇電極法。沉積物Fe、Mn用原子吸收(AAS)測(cè)定；Zn、Cu、Pb、Ni、Cr、Cd、Tl等用ICP-MS測(cè)定；As、Hg用雙道原子熒光光度儀測(cè)定。

圖1　采樣區(qū)相對(duì)位置

2.2　評(píng)價(jià)方法

采用Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法[12]，分析礦區(qū)沉積物中 Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、Hg和As的污染程度及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(RI)的計(jì)算公式如下：

表1　各污染物的背景值及毒性系數(shù)

表和RI值及相對(duì)應(yīng)的污染

3結(jié)果與分析

3.1　煤礦區(qū)沉積物的污染特征

表3　煤礦區(qū)沉積物污染物統(tǒng)計(jì)

注：“-”表示無(wú)相應(yīng)背景值

3.2　沉積物中重金屬的潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)

表4　沉積物重金屬的和RI值

交樂(lè)、潘家莊和小尖山煤礦區(qū)水體沉積物中重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(RI)大小順序?yàn)榻粯?lè)>小尖山>潘家莊。三個(gè)煤礦區(qū)水體沉積物受到不同程度的重金屬污染，其中交樂(lè)煤礦區(qū)水體沉積物污染最為嚴(yán)重，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)也最強(qiáng)。

4結(jié)論

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Pollution Characteristics of Surface Sediments and Potential Ecological

Risk Assessment of Heavy Metals inHigh Arsenic Coal Mine Area in Xingren

Liao Fen

(EnvironmentalMonitoringStationofLiupanshui,Liupanshui553001,China)

Abstract:Geochemical backgroundof supergene sediments inGuizhou was used as a benchmark to assess the pollution levels of surface sediments in the high arsenic mining area of Jiaole, Panjazhuang and Xiaojianshanin Xingren, and the potential ecological risk of heavy metals were evaluated by Hakanson method.,As and Fe.The average values of Fe, As and Hg in Jiaolewere 4082times, 358.8times and 19.3times than the values of Geochemical backgroundof supergene sediments inGuizhou,respectively; 3478times, 8.3times and 0.55times in Panjiazhuang, respectively; and 2457times, 5.6times and 0.65times in Xiaojianshan, respectively.) indicated that the sediments in three study sites were seriously polluted by As and Hg, with the pollution degree of As > Hg >Cd>Cu>Pb> Cr> Zn in Jiaole, As > Hg >Cd>Cu>Pb> Zn> Cr in Panjazhuang and As = Hg >Cd>Cu>Pb>Cr>Znin Xiaojianshan, respectively. The values of potential ecological risk indices (RI) were Jiaole>Panjiazhuang>Xiaojianshan, with very high ecological risk for Jiaole and moderate ecological risk for Panjiazhuang and Xiaojianshan.

Key words:Xinren；surface sediments; heavy metals; potential ecological risk

中圖分類(lèi)號(hào)：X53

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944(2015)04-0179-04

作者簡(jiǎn)介：廖芬(1985—)，女，貴州六盤(pán)水人，助理工程師，主要從事環(huán)境生態(tài)毒理研究。

基金項(xiàng)目：貴州大學(xué)研究生創(chuàng)新基金(編號(hào)：2010054)資助

收稿日期：2015-03-02