東明煤礦堆土場(chǎng)外圍牧場(chǎng)土壤重金屬空間分布特點(diǎn)

摘要：以東明煤礦堆土場(chǎng)外圍東南側(cè)牧場(chǎng)土壤為研究對(duì)象，分析距離堆土場(chǎng)10、100、500 m的3個(gè)樣帶及其土壤下0～5、5～10、10～20、20～30 cm深度范圍內(nèi)Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、As和Hg 7種重金屬含量的空間分布特點(diǎn)，并以土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-1995）的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，東明煤礦堆土場(chǎng)東南側(cè)不同樣帶同一深度下Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、As和Hg 7種重金屬在土壤中的含量，隨著距離和深度的改變，已經(jīng)開始發(fā)生了變化，特別是表層土壤，重金屬含量有增大的趨勢(shì)；同一樣帶不同深度下土壤重金屬含量隨著土壤深度的不同，而發(fā)生相應(yīng)的變化，特別是表層土壤，重金屬含量有逐漸增加的趨勢(shì)，并不斷向深層土壤進(jìn)行轉(zhuǎn)移積累。7種重金屬含量均小于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-1995）的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值，符合牧場(chǎng)土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：煤礦；堆土場(chǎng)；土壤；重金屬

中圖分類號(hào)：S812 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）13-3331-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.13.015

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，礦產(chǎn)資源在國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中占有舉足輕重的地位[1]。露天煤礦是把煤層上方的表土和巖層剝離之后進(jìn)行的采掘，剝離的土壤堆積形成一定規(guī)模的外排土場(chǎng)。堆土場(chǎng)不僅占用了大量土地，同時(shí)對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境也造成了一定的污染[2]。堆土場(chǎng)在風(fēng)力、雨水沖刷的作用下，土壤重金屬逐漸遷移到周圍的環(huán)境中，重金屬的遷移往往具有隱蔽性、復(fù)雜性和不可逆性等特征，對(duì)人類健康產(chǎn)生直接或間接的影響[3-5]。為此，需要對(duì)礦區(qū)堆土場(chǎng)外圍土壤重金屬狀況進(jìn)行研究，為礦區(qū)的土壤改良和修復(fù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于內(nèi)蒙古自治區(qū)陳巴爾虎旗東明煤礦（119°39′319″E～119°39′780″E，49°24′117″N～49°24′191″N）。草地屬溫帶大陸季風(fēng)氣候，年降水量250～400 mm，自東南向西北遞減，年均氣溫-3～0 ℃，自東南向西北遞增，年蒸發(fā)量為降水的2～7倍。光、熱、風(fēng)能資源豐富，年均風(fēng)速3.0～4.6 m/s，無霜期80～120 d。群落以羊草（Leymus chinensis）為建群種，主要伴生種有貝加爾針茅（Stipa grandis P. Smirn）、糙隱子草（Cleistogenes squarrosa）、冾草（Koeleria crista）等。

1.2 樣地的設(shè)置和試驗(yàn)方法

由于呼倫貝爾地區(qū)常年風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)向，同時(shí)根據(jù)堆土場(chǎng)的位置特點(diǎn)，所以在東明煤礦堆土場(chǎng)外圍東南偏東方向選取3個(gè)樣帶D1、D2、D3。D1為距離堆土場(chǎng)10 m，D2為距離堆土場(chǎng)100 m，D3為距離堆土場(chǎng)500 m，3個(gè)樣帶內(nèi)分別隨機(jī)選取3個(gè)樣方 （1 m×1 m），每個(gè)樣方內(nèi)對(duì)角線選取5個(gè)采樣點(diǎn)，分別采集土壤深度0～5、5～10、10～20、20～30 cm的土壤樣品，每個(gè)樣方內(nèi)的5個(gè)采樣點(diǎn)同一深度土壤樣品進(jìn)行充分混合，采用四分法進(jìn)行取土1 kg，放入布袋中，作為該樣方同一深度土壤樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室。將土壤樣品放置于陰涼通風(fēng)處自然風(fēng)干，剔除樣品中的植物根系等雜物，碾碎，過100目的尼龍篩，備用。pH經(jīng)水浸后采用玻璃電極法進(jìn)行測(cè)定；Cr、Cu、Zn經(jīng)四酸消解處理后采用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定；Cd和Pb經(jīng)四酸處理后采用石墨爐原子吸收分光光度法測(cè)定；As和Hg用王水消解后，采用原子熒光法測(cè)定。

1.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參考土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-1995）的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值及HJ/T16-2004土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[6，7]，見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 東明煤礦堆土場(chǎng)東南側(cè)不同樣帶同一深度下土壤重金屬含量比較

由表2可以看出，東明煤礦堆土場(chǎng)東南側(cè)不同樣帶，0～5 cm土壤，3個(gè)樣帶中Cr、Zn均為距離堆土場(chǎng)10 m含量最高，且差異不顯著；Cu為距離堆土場(chǎng)10、100 m含量最高，且差異不顯著；Cd為距離堆土場(chǎng)100、500 m含量最高，差異不顯著；Pb為距離堆土場(chǎng)100 m含量最高，差異不顯著；As為距離堆土場(chǎng)500 m含量最高，差異不顯著；Hg為距離堆土場(chǎng)500 m含量最高，與距離堆土場(chǎng)100 m差異顯著，與距離堆土場(chǎng)10 m差異不顯著。

5～10 cm土壤，3個(gè)樣帶中Cr、Zn、Cd均為距離堆土場(chǎng)10 m含量最高，差異不顯著；Cu、Pb均為距離堆土場(chǎng)100 m含量最高，差異不顯著；As為距離堆土場(chǎng)500 m含量最高，與距離堆土場(chǎng)10 m差異不顯著，與距離堆土場(chǎng)100 m差異顯著；Hg為距離堆土場(chǎng)500 m含量最高，與距離堆土場(chǎng)10、100 m差異顯著。

10～20 cm土壤，3個(gè)樣帶中Cd、Pb都為距離堆土場(chǎng)10 m含量最高，差異不顯著；Zn為距離堆土場(chǎng)100 m含量最高，差異不顯著；Cr、Cu均為距離堆土場(chǎng)100 m含量最高，與距離堆土場(chǎng)10、500 m差異顯著；Hg為距離堆土場(chǎng)500 m含量最高，差異不顯著；As為距離堆土場(chǎng)500 m含量最高，與距離堆土場(chǎng)10 m差異不顯著，與距離堆土場(chǎng)100 m差異顯著。

20～30 cm土壤，3個(gè)樣帶中Zn為距離堆土場(chǎng)10 m含量最高，與距離堆土場(chǎng)500 m差異不顯著，與距離堆土場(chǎng)100 m差異顯著；Cu為距離堆土場(chǎng)100 m含量最高，與距離堆土場(chǎng)500 m差異不顯著，與距離堆土場(chǎng)10 m差異顯著；Cr為距離堆土場(chǎng)500 m含量最高，與距離堆土場(chǎng)100 m差異不顯著，與距離堆土場(chǎng)10 m差異顯著；Cd為距離堆土場(chǎng)10、 100 m含量最高，且差異不顯著；Pb、Hg為距離堆土場(chǎng)500 m含量最高，差異不顯著；As為距離堆土場(chǎng)500 m含量最高，與距離堆土場(chǎng)10 m差異不顯著，與距離堆土場(chǎng)100 m差異顯著。

2.2 東明煤礦堆土場(chǎng)東南側(cè)同一樣帶不同深度下土壤重金屬含量比較

由表2可以看出，東明煤礦堆土場(chǎng)東南側(cè)距離堆土場(chǎng)10 m樣帶內(nèi)，Zn、Hg為0～5 cm含量最高，且差異不顯著；Cu為0～5 cm含量最高，且與5～10 cm差異不顯著，與10～20、20～30 cm差異顯著；Cr為5～10 cm含量最高，差異不顯著；Cd、Pb為10～20 cm含量最高，且差異不顯著；As為20～30 cm含量最高，且差異不顯著。

距離堆土場(chǎng)100 m樣帶內(nèi)，Zn、Cd、As為0～5 cm含量最高，且差異不顯著；Cu為0～5 cm含量最高，與5～10 cm差異不顯著，與10～20、20～30 cm差異顯著；Pb為0～5 cm含量最高，與5～10、20～30 cm差異不顯著，與10～20 cm差異顯著；Hg為0～5 cm含量最高，與5～10、10～20 cm差異不顯著，與20～30 cm差異顯著。

距離堆土場(chǎng)500 m樣帶，Pb、Cr為0～5 cm含量最高，且差異不顯著；Cu為0～5 cm含量最高，且與5～10 cm差異不顯著，與10～20、20～30 cm差異顯著；Cd、Hg為0～5 cm含量最高，且差異顯著；As為10～20 cm含量最高，且差異不顯著；Zn為0～5 cm含量最高，且與20～30 cm差異不顯著，與5～10、10～20 cm差異顯著。

2.3 重金屬污染評(píng)價(jià)

由表2中各金屬含量與表1進(jìn)行比較可知，Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、As和Hg 7種重金屬含量均小于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-1995）的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值，符合牧場(chǎng)土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

3 小結(jié)與討論

遼寧撫順露天礦隨著與矸石山距離的增加，周邊西南風(fēng)向的土壤中Cd、Cr、Cu含量呈現(xiàn)規(guī)律性遞減趨勢(shì)。重金屬Cd、Cr在20～40 cm含量大于0～20 cm含量，表明具有一定的縱向遷移性[8]。大興安嶺古利庫砂金礦廢棄地不同位置土壤中Hg和Cd含量存在差異，而As、Cd和Cr含量差異不顯著[9]?；茨洗笸旱V廢棄地土壤重金屬Hg和Cd均在底層土富集，Cr在表層土含量最高，Pb和Cu分別在底層土和表層土富集[10]。

對(duì)東明煤礦堆土場(chǎng)東南側(cè)距離堆土場(chǎng)不同距離的3個(gè)樣帶內(nèi)重金屬含量的分析結(jié)果表明，不同樣帶同一深度下土壤重金屬含量，隨著距離的和深度的改變，已經(jīng)開始發(fā)生了變化，特別是土壤表層土壤，重金屬含量有增大的趨勢(shì)；同一樣帶不同深度下土壤重金屬含量隨著土壤深度的不同而發(fā)生了相應(yīng)的變化，特別是表層土壤，重金屬含量有逐漸增加的趨勢(shì)，并不斷向深層土壤進(jìn)行轉(zhuǎn)移積累。Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、As和Hg 7種重金屬含量均小于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-1995）的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值，符合牧場(chǎng)土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

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