新疆準(zhǔn)東煤礦土壤重金屬污染方法評(píng)價(jià)與分析

李曉航，張　飛，夏　楠，王東芳，李　瑞

(1.新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830046；2.新疆大學(xué)綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830046；3.新疆大學(xué)智慧城市與環(huán)境建模普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆烏魯木齊 830046)

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新疆準(zhǔn)東煤礦土壤重金屬污染方法評(píng)價(jià)與分析

李曉航1，2，3，張飛1，2，3，夏楠1，2，3，王東芳1，2，3，李瑞1，2，3

(1.新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830046；2.新疆大學(xué)綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830046；3.新疆大學(xué)智慧城市與環(huán)境建模普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆烏魯木齊 830046)

為對(duì)新疆準(zhǔn)東煤礦土壤重金屬污染情況作出客觀實(shí)際的評(píng)價(jià)，借助單因子、綜合污染、內(nèi)梅羅等污染指數(shù)法，并結(jié)合 GIS 對(duì)耕地土壤重金屬空間分布、重金屬富集特征及綜合污染情況進(jìn)行分析。對(duì)礦區(qū)土壤表層中的Hg、As、Cu、Ni、Cr、K、Pb、Zn(0～30cm)進(jìn)行綜合污染評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：?jiǎn)我蜃游廴驹u(píng)價(jià)表明Ni、Cr、Pb分別在0～10cm、10～20cm、20～30cm土層中為輕度污染，各土層其余元素評(píng)價(jià)為清潔；Hg在0-10cm、10-20cm土層中污染值跨度最大，且最大值達(dá)到重度污染。內(nèi)梅羅污染評(píng)價(jià)認(rèn)為Hg、As、K元素每層均為重度污染，其他元素污染程度較輕，每層污染程度較相似。綜合污染評(píng)價(jià)指出0～10cm、10～20cm土層污染程度為清潔，20～30cm土層為輕度污染。本研究區(qū)污染最嚴(yán)重的區(qū)域位于五彩灣煤礦(研究區(qū)西北部)，有許多污染物在這一片區(qū)被堆積進(jìn)而沉淀，而將軍廟煤礦(研究區(qū)東南部)污染程度較輕。本研究為因地制宜地制定土壤污染治理措施，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

煤礦；重金屬污染；準(zhǔn)東煤礦；污染指數(shù)

礦區(qū)煤炭資源的開(kāi)采造成一系列環(huán)境污染、地質(zhì)災(zāi)害、生態(tài)破壞等災(zāi)害問(wèn)題。礦區(qū)土壤重金屬污染是主要環(huán)境問(wèn)題之一。煤礦區(qū)周圍土壤中重金屬污染物質(zhì)主要來(lái)源于煤與煤矸石粉塵，通過(guò)沉降、淋溶、滲透、遷移等方式進(jìn)入土壤，對(duì)礦區(qū)土壤造成污染[1-3]。礦區(qū)土壤中重金屬含量隨著時(shí)間的推移逐漸增加，這種重金屬逐年累計(jì)對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的影像造成很大的危害。特別是選礦后大量的廢棄物堆放在尾礦庫(kù)內(nèi)，經(jīng)雨雪淋溶，可溶成分隨水向地表向地下滲透，向周邊土壤中遷移轉(zhuǎn)化，以致土壤理化性狀發(fā)生改變，引發(fā)重金屬等嚴(yán)重污染。這些污染物在土壤中積累，毒害農(nóng)作物，進(jìn)而危害人類[4]。

本研究區(qū)位于新疆準(zhǔn)噶爾盆地東部，煤礦儲(chǔ)量豐富，自2010年起在煤礦企業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)，對(duì)環(huán)境造成了一定程度的影響，工廠企業(yè)排放的廢水、廢氣、廢渣中含有大量的重金屬，如：汞、銅、鎳、鎘、鉀、砷、鋅、鋅等元素。這些重金屬污染潛伏時(shí)間長(zhǎng)，且多數(shù)重金屬性質(zhì)穩(wěn)定，不易降解，嚴(yán)重污染土壤，對(duì)農(nóng)作物的品質(zhì)、產(chǎn)量有一定影響，甚至可通過(guò)食物鏈的“生物富集效應(yīng)”影響人類健康[5]?，F(xiàn)今，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)煤炭資源的開(kāi)發(fā)給予了高度重視，CLARK、MISHRA V K、BHUIYAN M 等[6-8]，對(duì)澳大利亞、印度、孟加拉等的煤礦區(qū)的重金屬污等染進(jìn)行了研究；李玲等[9]、孟雷[10]、高文文等[11]對(duì)國(guó)內(nèi)煤礦的土壤重金屬污染做了研究，研究結(jié)果表明在礦區(qū)周圍，土壤都受到了不同程度的重金屬污染。

本文在對(duì)土壤采樣的基礎(chǔ)上，通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了土壤中的重金屬含量，采用單因子污染指數(shù)法、綜合污染指數(shù)法及內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對(duì)監(jiān)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行深入分析研究，并對(duì)污染作出正確評(píng)價(jià)，為將來(lái)煤炭的開(kāi)發(fā)及煤田周圍環(huán)境的修復(fù)提供了基礎(chǔ)。

1　研究區(qū)概況

新疆準(zhǔn)東煤田位于天山山麓、準(zhǔn)噶爾盆地東南部，西起昌吉回族州阜康市東界，東到木壘縣老君廟，北到昌吉回族州北部邊界卡拉麥里山南麓，南接古爾班通古特沙漠北緣，東西長(zhǎng)約220km，南北寬約60km。本研究區(qū)為戈壁灘平原，地勢(shì)平坦、開(kāi)闊，地表植被稀少，沒(méi)有林地和農(nóng)田，以沙地、戈壁、裸土地和裸巖石礫地為主。研究區(qū)干旱少雨，溫差大，多風(fēng)，屬典型的極端干旱大陸氣候。煤田總面積約13000km2，區(qū)域內(nèi)有5個(gè)正在開(kāi)采的大型露天煤礦，在2005年被勘探確認(rèn)為煤炭總儲(chǔ)量為3900億t，占全疆儲(chǔ)量(2.19萬(wàn)億t)的17.8%，全國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量(5.56萬(wàn)億t)的7%[12]。區(qū)域土壤貧瘠，主要以灰褐色與褐色的碳質(zhì)土(富于碳)、石膏土(含有石膏)和粗礫石土為主，有機(jī)質(zhì)含量低，均在2%以下，屬于堿性土壤。土壤含鹽量比較高，含鹽量為2.59%，屬于強(qiáng)鹽漬化土壤類型。區(qū)域內(nèi)天然植被類型少、結(jié)構(gòu)單一，植被生長(zhǎng)矮小且稀疏，多為荒漠植被，有琵琶柴、假木賊、角果藜、沙拐棗、鹽節(jié)木和伴生芨芨草等[13]。

2　研究方法

2.1樣品處理與分析

本研究區(qū)為準(zhǔn)東煤田礦區(qū)及周邊區(qū)域，位于五彩灣礦區(qū)內(nèi)，并以其為中心。該礦區(qū)集采礦、選礦、冶煉為一體。采樣52個(gè)樣點(diǎn)，采樣時(shí)間為2014年7月14日至2014年7月20日。每個(gè)樣點(diǎn)分三層采集，深度為0～10cm，10～20cm，20～30cm，每個(gè)樣品重量約為1kg。將不同深度土層樣品用塑料袋密封，帶回實(shí)驗(yàn)室，自然風(fēng)干、輾碎，過(guò)70目篩子，用四分法取出100g土壤，裝入塑料袋密封保存。

2.2計(jì)算方法

2.2.1單因子污染指數(shù)法

單因子污染指數(shù)法[14]是將某種污染物實(shí)測(cè)濃度與該種污染物的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較以確定水質(zhì)類別的方法。單因子評(píng)價(jià)法的應(yīng)用廣泛，特別適用于環(huán)境影響評(píng)價(jià)。單因子指數(shù)評(píng)價(jià)法，只考慮了最突出的因子即污染狀況最嚴(yán)重的評(píng)價(jià)因子對(duì)整個(gè)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，突出超標(biāo)最嚴(yán)重的評(píng)價(jià)因子對(duì)整個(gè)評(píng)價(jià)結(jié)果的決定性作用，而弱化其他因子的作用。對(duì)大氣降塵、土壤、植物的重金屬污染評(píng)價(jià)用單因子指數(shù)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，其方法可以實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)樣品的無(wú)量綱單比較，較好的反應(yīng)了評(píng)價(jià)樣品各元素的污染狀況[15]。單個(gè)污染物污染指數(shù)的計(jì)算公式見(jiàn)式(1)。評(píng)價(jià)分級(jí)見(jiàn)表1。

(1)

式中：Pi為污染物的污染指數(shù)；Ci為污染物實(shí)測(cè)值(mg/kg)；Si為污染物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值(mg/kg)。

2.2.2內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法

內(nèi)梅羅指數(shù)由美國(guó)敘拉古大學(xué)內(nèi)梅羅( N L Nemerow) 教授于1974 年在其所著的《河流污染科學(xué)分析》一書中提出[16]內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法通過(guò)計(jì)算單因子污染指數(shù)中的平均值和最大值平方的加和后平均值的開(kāi)方，重視污染嚴(yán)重的元素對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的作用，綜合評(píng)價(jià)了樣品的污染程度。內(nèi)梅羅指數(shù)法可以全面反映各重金屬對(duì)土壤的不同作用，突出高濃度重金屬對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響，可以避免由于平均作用削弱污染金屬權(quán)值現(xiàn)象的發(fā)生。然而，隨著該方法的應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)由于其過(guò)分突出污染指數(shù)最大的污染物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響和作用，在評(píng)價(jià)時(shí)可能會(huì)人為夸大濃度高的因子或縮小濃度低的因子的影響作用[17]。其計(jì)算公式見(jiàn)式(2)。

(2)

污染物的評(píng)價(jià)以《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)[18]，評(píng)價(jià)分級(jí)見(jiàn)表2。

表1　單因子污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表2　內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)

2.2.3綜合染指數(shù)法計(jì)算公式

綜合污染指數(shù)法[19]是對(duì)單因子指數(shù)法的改進(jìn)，它把環(huán)境中各個(gè)污染物綜合起來(lái)考慮，能夠綜合反映環(huán)境系統(tǒng)的污染狀況，彌補(bǔ)了單因子指數(shù)法的不足[20]，計(jì)算公式見(jiàn)式(3)。分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

(3)

式中：Pcom為污染物的綜合污染指數(shù)；Wi為i污染物的權(quán)重系數(shù)；Pi為i污染物的污染指數(shù)。

表3　綜合污染指標(biāo)評(píng)價(jià)分級(jí)

3　結(jié)果與分析

通過(guò)三種重污染指數(shù)計(jì)算方法對(duì)土壤中的Hg、As、Cu、Ni、Cr、K、Pb、Zn進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

3.1單因子污染指數(shù)法

對(duì)樣本進(jìn)行單因子污染統(tǒng)計(jì)分析，得出在0～10cm土層中，范圍變化最大的為Hg，就整體來(lái)看Hg、Cu、K三類元素污染程度為清潔，其他均為輕污染(表4，表5)。Hg元素的平均水平雖然為清潔，但是在某些特殊點(diǎn)污染程度較嚴(yán)重，由圖1可以看出，Hg污染最嚴(yán)重的區(qū)域?yàn)槲宀蕿车V區(qū)，最高值出現(xiàn)在33#點(diǎn)，值為14.15，次高值9.67出現(xiàn)在7#點(diǎn)，37#點(diǎn)值為7.65，這三個(gè)點(diǎn)均為重度污染地區(qū)。由此可以看出Hg污染嚴(yán)重區(qū)域主要集中這三個(gè)采樣點(diǎn)附近，離該區(qū)域越遠(yuǎn)，Hg污染程度逐漸減輕。同時(shí)，在研究區(qū)中部地區(qū)也存在著輕度和中度污染。在10～20cm土層中，Hg、Cu、Zn三類元素污染程度為清潔，其余元素為輕度污染。Cr元素污染水平與其他元素較高，圖1可知Cr元素在兩個(gè)區(qū)域污染程度相似，單因子污染指數(shù)都較高為輕度污染，最為密集的區(qū)域仍然在五彩灣礦區(qū)附近。Cr的高濃度區(qū)主要出現(xiàn)在煤礦開(kāi)采區(qū)、堆渣區(qū)、工業(yè)區(qū)和辦公生活區(qū)及其附近區(qū)域，而低濃度區(qū)則主要出現(xiàn)在煤礦以西人為活動(dòng)較少的區(qū)域[13]。在20～30cm土層中，Cu、Zn元素為清潔，其余元素為輕度污染。污染程度特殊的有兩個(gè)元素：Hg、Pb。從圖1單因子污染空間分布圖可以看出，Hg污染最高值出現(xiàn)在8號(hào)點(diǎn)值為22.81，為圖中等值線最密集的區(qū)域。說(shuō)明8#點(diǎn)附近污染物聚集最多，為重度污染且污染污染超標(biāo)嚴(yán)重。8#點(diǎn)北部有兩個(gè)點(diǎn)為2#點(diǎn)、41#點(diǎn)，研究區(qū)東南部的47#點(diǎn)，也為重度污染地區(qū)，且污染程度已達(dá)到重度污染標(biāo)準(zhǔn)。Pb單因子污染結(jié)果是該層土壤中相對(duì)較高的，最大值為1.95出現(xiàn)在五彩灣煤礦，周圍采樣點(diǎn)污染程度都偏高，雖屬輕度污染但污染將要達(dá)到中度污染。Pb和Hg的富集區(qū)域?yàn)槲鞅辈?，但是逐漸向東南部Hg所降低的程度要大于Pb，說(shuō)明對(duì)于Hg的污染主要集中在工礦區(qū)，而成分的含量也是五彩灣煤礦多于將軍廟煤礦。而Pb的污染是重度污染較集中，而輕度污染較為分散，說(shuō)明整個(gè)研究區(qū)同樣土層的Pb的含量較Hg更多。從單因子污染分析法整體來(lái)看，除了個(gè)別元素在某些片區(qū)出現(xiàn)高值，其余各元素在各層污染情況都較平均。

表4　單因子污染指數(shù)(Pij)統(tǒng)計(jì)

表5　單因子污染程度統(tǒng)計(jì)

圖1　鎘、汞的單因子污染空間分析

3.2內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)分析

對(duì)樣本進(jìn)行內(nèi)梅羅綜合污染統(tǒng)計(jì)，由表6、表7可以看出，三個(gè)土壤分層中，污染程度依次為：As>K>Hg>Cr>Zn>Pb>Ni>Cu，從重度污染到警戒值。重度污染的元素中污染程度雖然達(dá)到污染等級(jí)，但經(jīng)過(guò)指數(shù)分析污染程度最大的為As元素，其次為K、Hg元素，這三個(gè)元素污染指數(shù)超出了污染等級(jí)的基本值且超出的倍數(shù)較大，說(shuō)明這三種元素對(duì)土壤的污染程度較大且對(duì)各層土壤的污染都很大。其他元素對(duì)土壤的污染較輕微，且各元素每一層土壤受到的污染程度都一致。

3.3綜合污染指數(shù)法

根據(jù)熵值法[21]計(jì)算出土壤重金屬的指標(biāo)權(quán)重，見(jiàn)表8。從表9可得，0～10cm、10～20cm土層污染程度為清潔，20～30cm為輕度污染。由圖3可知，在0～10cm土層中，重度污染出現(xiàn)在37#、7#、41#、15#點(diǎn)，污染值分別為8.91、6.10、4.98、3.41，重度污染的點(diǎn)位于研究區(qū)西北部的五彩灣煤礦，污染點(diǎn)附近的等值線較為密集，說(shuō)明污染程度較大，污染情況較嚴(yán)重。受到中度污染的區(qū)域較少，主要出現(xiàn)在41#和15#點(diǎn)，污染值分別為4.98、3.41，大部分區(qū)域處在清潔～輕污染范圍。10～20cm土層中，污染程度為中污染，最大值出現(xiàn)在8號(hào)點(diǎn)值為2.23，在此點(diǎn)附近的土壤為中～輕污染，整個(gè)研究區(qū)該土層整體處于清潔狀態(tài)。污染程度最嚴(yán)重的為20～30cm，污染程度最大的點(diǎn)為8#點(diǎn)，其值為綜合污染指數(shù)的最大值13.05，該點(diǎn)位于五彩灣煤礦重污染地區(qū)，且污染影響范圍較大，是一個(gè)特殊地區(qū)，區(qū)域污染狀況值得深入探討。中度污染地區(qū)較分散，都集中在五彩灣礦區(qū)中部，而將軍廟礦區(qū)也出現(xiàn)了分布較分散中度污染地區(qū)。

表6　內(nèi)梅羅綜合污染(P綜)統(tǒng)計(jì)

表7　內(nèi)梅羅綜合污染程度統(tǒng)計(jì)

表8　各土層指標(biāo)權(quán)重

由以上各土層污染情況可以看出，不同土層的污染情況各不相同，見(jiàn)圖2。五彩灣礦區(qū)附近污染較嚴(yán)重，且集中在中部，而將軍廟礦區(qū)在較淺的土層污染程度較輕，而在更深的土層污染程度卻較嚴(yán)重。自2005年準(zhǔn)噶爾盆地煤礦被發(fā)現(xiàn)到2010年正式開(kāi)放式開(kāi)采到至今為止，大大小小的煤礦對(duì)當(dāng)?shù)赝寥牢廴镜倪B續(xù)性強(qiáng)烈，隨著深度的增加，最表層的土壤先受到污染并且隨著時(shí)間的推移，表層土逐漸被各類土壤腐殖質(zhì)層所覆蓋，但是污染仍在繼續(xù)，所以，可以看出礦區(qū)的開(kāi)采，對(duì)土壤的污染是一個(gè)持續(xù)并加重的過(guò)程。

3.4三種評(píng)價(jià)方法的比較

以三種不同的評(píng)價(jià)方法為基礎(chǔ)，結(jié)合土壤重金屬的空間分布圖，準(zhǔn)東礦區(qū)的土壤重金屬污染結(jié)果比較如下所示。

圖2　土壤各層綜合污染空間分析

1)運(yùn)用三種方法評(píng)價(jià)結(jié)果顯示研究區(qū)土壤表面總體情況為輕度污染，但是不同地區(qū)的污染程度不同。就單因子污染指數(shù)看，Hg的跨度范圍最大，Ni在0～10cm土層中污染程度較嚴(yán)重，Cr在10～20cm土層中污染程度較嚴(yán)重。大部分元素在不同土層中污染均為輕度污染，少部分元素在不同土層較清潔。從綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)來(lái)看，在20～30cm土層中整體表現(xiàn)為輕度污染，其他兩個(gè)土層整體表現(xiàn)為清潔。

2)三種評(píng)價(jià)方法分別從不同的角度對(duì)研究區(qū)土壤重金屬做出了評(píng)價(jià)。內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法是評(píng)價(jià)土壤整體的污染程度，屬于環(huán)境質(zhì)量的評(píng)估范疇，難以反映污染的質(zhì)變特征，對(duì)污染程度的界定有其不足之處[14]。單因子評(píng)價(jià)是基于各采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，評(píng)價(jià)方法很傳統(tǒng)也一直沿用。本研究所采用的內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果與單因子和綜合污染評(píng)價(jià)結(jié)果略有不同。內(nèi)梅羅評(píng)價(jià)中Hg、As、K元素各層均屬于重度污染，而單因子污染指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果顯示Hg、As、K三個(gè)元素污染程度在清潔-輕污染之間。而在單因子污染評(píng)價(jià)中輕污染的As、Ni、Cr、Pb四個(gè)元素在內(nèi)梅羅污染評(píng)價(jià)中被評(píng)價(jià)為重度污染、警戒、輕度污染、警戒。由此可見(jiàn)，單因子污染評(píng)價(jià)是對(duì)每一個(gè)值進(jìn)行評(píng)價(jià)，而匯總以后往往會(huì)達(dá)到一個(gè)平均的效果。所以單因子評(píng)價(jià)對(duì)數(shù)據(jù)分開(kāi)統(tǒng)計(jì)會(huì)比綜合統(tǒng)計(jì)更有意義，可以針對(duì)不同區(qū)域進(jìn)行污染防治。綜合污染評(píng)價(jià)首先要對(duì)各層所實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出一個(gè)權(quán)重，再通過(guò)權(quán)重對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合污染評(píng)價(jià)。這種評(píng)價(jià)方法是一個(gè)綜合的評(píng)價(jià)，對(duì)評(píng)價(jià)整個(gè)區(qū)域的土壤污染有一定的作用，這種方法適用于整個(gè)污染區(qū)域都受到一定程度、全面的污染。

3)對(duì)于以上三種種評(píng)價(jià)方法都有一定的局限性，對(duì)于不同的研究區(qū)要選擇適合的評(píng)價(jià)方法，將所研究樣本進(jìn)行分類分區(qū)，對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，將合適的評(píng)價(jià)方法與其相結(jié)合，便能夠更好的對(duì)研究區(qū)土壤污染進(jìn)行更客觀更詳細(xì)的評(píng)價(jià)。本研究區(qū)位于新疆近幾年來(lái)開(kāi)發(fā)的煤田，開(kāi)發(fā)速度較快，對(duì)土壤、周圍農(nóng)作物及人類活動(dòng)都有一定的影響。

4　結(jié)論與討論

通過(guò)不同的污染方法對(duì)新疆準(zhǔn)東煤礦進(jìn)行了污染評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果表明，單因子污染評(píng)價(jià)中Ni、Cr、Pb分別在0～10cm、10～20cm、20～30cm土層中為輕度污染，其余元素在各土層評(píng)價(jià)為清潔；Hg在0～10cm、10～20cm土層中污染值跨度最大，且最大值達(dá)到重度污染。內(nèi)梅羅污染評(píng)價(jià)中Hg、As、K元素各層均屬于重度污染，其他元素污染程度較輕，每層污染程度較相似。綜合污染評(píng)價(jià)中，0～10cm、10～20cm土層污染程度為清潔，20～30cm為輕度污染。

從空間上對(duì)三種方法進(jìn)行研究，結(jié)果表明：?jiǎn)我蜃游廴痉治鰜?lái)看Hg污染最嚴(yán)重且集中分布于五彩灣礦區(qū)的三個(gè)主要污染點(diǎn)附近，離此區(qū)域越遠(yuǎn)污染逐漸減輕。Cr污染水平較高，在兩個(gè)礦區(qū)分布較相似且均為輕度污染，污染集中分布在五彩灣礦區(qū)形成了明顯的富集現(xiàn)象，表明Cr的分布與煤炭的開(kāi)發(fā)有著一定的關(guān)系。Pb和Hg的富集區(qū)域?yàn)槲鞅辈?，但是逐漸向東南部Hg所降低的程度要大于Pb，說(shuō)明對(duì)于Hg的污染主要集中在工礦區(qū)。綜合污染分析來(lái)看，0～10cm土層污染集中分布在五彩灣煤礦且污染較嚴(yán)重，10～20cm、20～30cm土層中，8#點(diǎn)污染濃度為該層中污染程度最嚴(yán)重的，且污染影響范圍較大。而最深層(20～30cm)污染嚴(yán)重集中分布在五彩灣礦區(qū)中部及分散分布于將軍廟礦區(qū)。

通過(guò)三種方法對(duì)研究區(qū)進(jìn)行分析，單因子污染評(píng)價(jià)主要側(cè)重于各樣點(diǎn)單污染的情況，對(duì)污染源的治理有很大的幫助。內(nèi)梅羅污染評(píng)價(jià)能全面反映各類重金屬對(duì)土壤的污染程度，能夠突出某一高濃度重金屬對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響，用來(lái)治理某些污染較嚴(yán)重的重金屬元素。綜合污染評(píng)價(jià)從整體上反映了土壤污染情況，對(duì)研究區(qū)污染治理有整體性的把握。單獨(dú)使用某一種方法會(huì)使得研究區(qū)的土壤污染受到一定的限制，從而不能客觀的對(duì)研究區(qū)進(jìn)行污染評(píng)價(jià)，這些差異反映出了不同評(píng)價(jià)方法在計(jì)算手段和側(cè)重點(diǎn)的不同。

通過(guò)結(jié)合研究結(jié)果分析以及文獻(xiàn)資料得出，本研究區(qū)污染最嚴(yán)重的區(qū)域位于五彩灣煤礦(研究區(qū)西北部)，有許多污染物在這一片區(qū)被堆積進(jìn)而沉淀，而將軍廟煤礦(研究區(qū)東南部)污染程度較輕，距離礦區(qū)不同距離重金屬的含量存在差異[22]。隨著工業(yè)活動(dòng)的加強(qiáng)，煤礦工業(yè)場(chǎng)地土壤中的重金屬會(huì)逐漸積累，導(dǎo)致其污染日益嚴(yán)重。因此，未來(lái)研究煤礦工業(yè)場(chǎng)地土壤中重金屬的來(lái)源及其在土壤中的遷移和轉(zhuǎn)化規(guī)律是必然趨勢(shì)，從而以“節(jié)源開(kāi)流”的手段雙向控制土壤中重金屬[23]。

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The method of evaluation and analysis of heavy mental pollution of soil in Xinjiang Zhundong surface coal mine

LI Xiao-hang1，2，3，ZHANG Fei1，2，3，XIA Nan1，2，3，WANG Dong-fang1，2，3，LI Rui1，2，3

(1.College of Resources and Environment Science，Xinjiang University，Urumqi 830046,china； 2.Key Laboratory of Oasis Ecology，Xinjiang University，Urumqi 830046,china； 3.Key Laboratory of Xinjiang Wisdom City and Environment Modeling， Xinjiang Vniversity，Urumqi 830046,china)

To assess pollution status of heavy metals in arable soils in area of Xinjiang Zhundong surface coal mine，this paper studied the pollution status of heavy metals including as Hg、As、Cu、Ni、Cr、K、Pb、Zn(0～30cm) comprehensively and respectively，using methods of single factor index，comprehensive pollution and Nemero index.The pollution status of heavy metals in arable soils in this area was analyzed using this model considering spatial distribution of soil heavy metals，accumulation characteristics of heavy metal in crops，and comprehensive pollution analysis based on GIS.The results showed that the single factor index of heavy metals in soil indicates that in the three soil surface Ni、Cr、Zn are the slight pollution，evaluation of the remaining elements are clean；Hg in 0～10cm，10～20cm soil pollution largest span value，and the maximum reached heavy pollution.Nemerow comprehensive pollution index assessment that the Hg，As，K element layers belong to the severe pollution，other elements of a lesser degree of pollution，each pollution levels were similar.Comprehensive pollution evaluation noted 0～10cm，10～20cm soil contamination clean，20～30cm soil is light pollution.The study area is located in the heavy pollution areas Wucaiwan coalmine (research northwestern district)，there are so many pollutants in this area is stacked further precipitation，while Jiangjunmiao coalmine (southeast of the study area) contamination to a lesser extent.This study local conditions to develop soil pollution control measures，have a very important practical significance.

coalmine；heavy mental pollution；Zhun dong surface mine;pollution index

2015-12-29

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目資助(編號(hào)：2014BAC15B01)

李曉航(1990-)，女，新疆喀什人，碩士，從事干旱區(qū)資源與環(huán)境遙感應(yīng)用研究。E-mail：lixiaohang_shine@163.com。

張飛。E-mail：zhangfei3s@163.com。

X53

A

1004-4051(2016)10-074-07