內(nèi)蒙古采選及冶煉企業(yè)周邊土壤重金屬污染狀況及防治措施研究

齊小娟， 馬 琴， 劉 濤

(內(nèi)蒙古自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測中心站，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011)

內(nèi)蒙古采選及冶煉企業(yè)周邊土壤重金屬污染狀況及防治措施研究

齊小娟， 馬 琴， 劉 濤

(內(nèi)蒙古自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測中心站，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011)

通過收集內(nèi)蒙古自治區(qū)部分有色金屬采選和冶煉企業(yè)周邊的土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，對土壤重金屬污染狀況進(jìn)行調(diào)查.分析重金屬污染的成因和來源，提出相應(yīng)的治理及防范措施，旨在為防治土壤重金屬污染提供理論依據(jù).結(jié)果表明，研究區(qū)巴彥淖爾鉛鋅礦周圍土壤重金屬污染最為嚴(yán)重，主要受到Zn、Cd、Pb和As的污染，單項(xiàng)污染指數(shù)法評價(jià)表明各重金屬污染程度為Zn>Cd>Pb>As；其他研究區(qū)也均有Zn或Cd超標(biāo)現(xiàn)象.表3，參16.

土壤；重金屬污染；環(huán)境質(zhì)量；污染防治

礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用對國家和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要的推動作用，但大量開采不僅造成礦區(qū)周邊地表植被和水文條件被破壞，而且大氣、水體、土壤也被污染[1-3].礦山開發(fā)活動給礦區(qū)及其周邊地區(qū)造成了嚴(yán)重的土壤重金屬污染，成為礦區(qū)環(huán)境污染的主要來源，恢復(fù)難度很大[4].重金屬污染具有長期性、隱蔽性、累積性、持久性、潛伏性和不可逆性的特點(diǎn)[5].重金屬會通過大氣、水體等途徑擴(kuò)散，嚴(yán)重污染礦山周邊地區(qū)，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)退化，農(nóng)作物減產(chǎn)[6]，重金屬還會通過食物鏈在生物體內(nèi)蓄積，從而危害人體健康[7-8].國內(nèi)外對礦區(qū)重金屬污染研究較多，包括土壤重金屬污染評價(jià)、污染特征及機(jī)制、重金屬污染的生態(tài)修復(fù)和生物效應(yīng)等，涉及到礦區(qū)周圍的農(nóng)田、草原、城市、水域等生態(tài)系統(tǒng)[9-12].文獻(xiàn)[13]對 Himalayas 地區(qū)石灰石礦區(qū)的地表水體中重金屬含量進(jìn)行研究，以評價(jià)礦業(yè)的開采是否對該區(qū)內(nèi)水質(zhì)產(chǎn)生污染，結(jié)果表明水質(zhì)受到Co、Cu、Ni等元素的污染.墨西哥Sanra Maria de La Paz 的Pb-Zn-Cu-Au 礦帶上，礦山開發(fā)導(dǎo)致 100 km2土地受污染，附近地區(qū)種植的蔬菜葉中錫和鉛的含量分別超出當(dāng)?shù)卣Ｋ降?0倍和50倍[14].文獻(xiàn)[11]對位于內(nèi)蒙古草原生態(tài)系統(tǒng)的包頭尾礦庫區(qū)和白云鄂博鐵礦開采區(qū)土壤中重金屬的污染狀況進(jìn)行了調(diào)查研究，旨在為治理草原礦區(qū)的土壤重金屬污染提供理論依據(jù).草原生態(tài)系統(tǒng)比較脆弱，一旦破壞很難恢復(fù)，土壤重金屬污染會對當(dāng)?shù)啬撩?、草場、牲畜等造成很大影響，對草原生態(tài)系統(tǒng)造成的危害不容忽視[15]，因此，對草原有色金屬采選及冶煉企業(yè)周邊土壤重金屬污染的調(diào)查更加重要.

研究對內(nèi)蒙古自治區(qū)部分有色金屬采選及冶煉企業(yè)周圍土壤中的重金屬環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測，同時(shí)調(diào)查企業(yè)的污染物排放狀況及其污染防治措施的落實(shí)情況.運(yùn)用單項(xiàng)污染指數(shù)評價(jià)法對土壤重金屬污染進(jìn)行評價(jià)，結(jié)合企業(yè)污染防治措施存在的不足和問題，分析土壤重金屬受到污染的原因，從而有針對性地提出防治和減緩重金屬污染的保護(hù)措施.

1 內(nèi)蒙古自治區(qū)重金屬污染現(xiàn)狀

內(nèi)蒙古自治區(qū)作為國家確定的14個(gè)重金屬重點(diǎn)防控省份之一，隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)逐步顯現(xiàn)，對生態(tài)環(huán)境和群眾健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅.《內(nèi)蒙古自治區(qū)重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》中將巴彥淖爾市的烏拉特后旗、赤峰市的巴林左旗和克什克騰旗劃分為重點(diǎn)防控區(qū).

截止2010年，全區(qū)涉重廢水產(chǎn)排企業(yè)210家，污染物排放量18.85 t，占全國排放量的2.09%.其中重點(diǎn)防控區(qū)域51家，污染物排放量7.18 t，占全區(qū)排放總量的38.07%.全區(qū)涉重危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量40.66萬t，綜合利用量12.25萬t，處置量3.73萬t，貯存量141.87萬t.2010年全區(qū)有色金屬冶煉及延壓制造業(yè)和化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)危廢產(chǎn)生量占全區(qū)總產(chǎn)生量的85%.

在2007年的土壤調(diào)查工作中，全區(qū)共布設(shè)土壤監(jiān)測點(diǎn)位2446個(gè)，64個(gè)點(diǎn)位出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象.其中巴彥淖爾市超標(biāo)點(diǎn)位18個(gè)；赤峰市超標(biāo)點(diǎn)位2個(gè).由此可見，內(nèi)蒙古自治區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量重金屬污染現(xiàn)狀嚴(yán)重，尤其是重點(diǎn)防治區(qū)土壤污染問題更為突出.

2 研究區(qū)概況

該次調(diào)查共選取了內(nèi)蒙古自治區(qū)境內(nèi)的8家有色金屬采選及冶煉企業(yè)，分別分布在巴彥淖爾市、赤峰市和錫林郭勒盟三個(gè)盟市的7個(gè)旗縣內(nèi)(表1).

3 土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果

3.1 土壤現(xiàn)狀監(jiān)測布點(diǎn)調(diào)查方法

根據(jù)調(diào)查資料顯示，被調(diào)查企業(yè)的土壤現(xiàn)狀監(jiān)測布點(diǎn)原則上均按照《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》HJ/T 166-2004中的相關(guān)要求進(jìn)行.采樣方法按照建設(shè)項(xiàng)目土壤環(huán)境評價(jià)監(jiān)測采樣的規(guī)定進(jìn)行.根據(jù)實(shí)地考察，該次被調(diào)查企業(yè)周邊的土壤主要以非機(jī)械干擾土為主，采樣布點(diǎn)適用非機(jī)械干擾土的布點(diǎn)原則.該次收集的8個(gè)企業(yè)對土壤的污染主要是含有重金屬的粉狀物料以揚(yáng)塵(或泄漏)的形式污染周圍土壤，因此采樣布點(diǎn)采用以可能產(chǎn)生揚(yáng)塵的污染源為中心放射狀布設(shè)為主，在主導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)向適當(dāng)增加采樣點(diǎn)的布點(diǎn)方法.

3.2 土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果

該次調(diào)查對8家企業(yè)周圍的土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了收集，監(jiān)測點(diǎn)位分別布設(shè)在企業(yè)的廠界外、廢石(渣)場、尾礦庫等易產(chǎn)生揚(yáng)塵的場地四周.監(jiān)測因子包括pH、陽離子交換量、汞、砷、鎘、鉛、銅、鋅、鉻、鎳等10項(xiàng)指標(biāo).該次調(diào)查共收集了107個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位的51 035個(gè)監(jiān)測數(shù)據(jù)，其中陽離子交換量只在計(jì)算單項(xiàng)污染指數(shù)時(shí)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)值是否減半執(zhí)行的依據(jù)，未列入統(tǒng)計(jì)表中，其余9項(xiàng)指標(biāo)的具體監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表2.

4 土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價(jià)

采用《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)中的二級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià).其中涉及到水田或旱地之分的執(zhí)行旱地的標(biāo)準(zhǔn)，涉及到農(nóng)田或果園之分的執(zhí)行農(nóng)田的標(biāo)準(zhǔn);

有灰色底紋的部分代表了當(dāng)前連接的數(shù)據(jù)庫名稱、角色名、密碼，在項(xiàng)目里添加好之前寫好的連接數(shù)據(jù)庫的工具類文件就可以連接數(shù)據(jù)庫了[5]。

采用單項(xiàng)污染指數(shù)評價(jià)法[16]對土壤中各項(xiàng)重金屬是否受到污染進(jìn)行判斷評價(jià).

表2 土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測結(jié)果匯總表

土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表見表3.該次調(diào)查的8個(gè)企業(yè)中，有5家企業(yè)周邊土壤中的重金屬監(jiān)測結(jié)果出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，超標(biāo)企業(yè)占總被調(diào)查企業(yè)的百分比為62.5%.這5家企業(yè)中，受到污染最為嚴(yán)重的是C企業(yè)，所測得8項(xiàng)指標(biāo)中除汞未超標(biāo)外，其余7項(xiàng)指標(biāo)均出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，單項(xiàng)污染指數(shù)顯示該企業(yè)選礦廠四周的鋅污染最為嚴(yán)重，其最大超標(biāo)倍數(shù)達(dá)到5.18，超標(biāo)率達(dá)到71.4%.其次F企業(yè)污染也較重，其舊尾礦庫四周的汞、砷、鎘、鉛、鋅均出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，污染最嚴(yán)重的是鎘和鋅，其最大超標(biāo)倍數(shù)分別為5.26、6.98，超標(biāo)率分別為60%和24%.另外，E企業(yè)廠界外鎘和鋅超標(biāo)，最大超標(biāo)倍數(shù)分別為2.2、2.31，超標(biāo)率均為37.5%.G企業(yè)和H企業(yè)廠界外的鎘超標(biāo)，最大超標(biāo)倍數(shù)分別為1.57、0.7，超標(biāo)率分別為40%、100%.

表3 土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

續(xù)表

序號企業(yè)名稱測點(diǎn)位置(數(shù)量)汞砷鎘鉛銅鋅鉻鎳6F企業(yè)舊尾礦庫四周(25)單項(xiàng)污染指數(shù)0．024-1．2330．32-1．200．042-6．260．073-2．910．07-0．230．19-7．980．21-0．270．24-0．48達(dá)標(biāo)情況超標(biāo)超標(biāo)超標(biāo)超標(biāo)達(dá)標(biāo)超標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)最大超標(biāo)倍數(shù)0．2330．205．261．91—6．98——超標(biāo)率%446012—24——新尾礦庫四周(14)單項(xiàng)污染指數(shù)0．024-0．750．22-0．460．10-0．430．09-0．570．10-0．250．16-0．860．19-0．300．24-0．40達(dá)標(biāo)情況達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)最大超標(biāo)倍數(shù)————————超標(biāo)率%————————7G企業(yè)廠界外四周(10)單項(xiàng)污染指數(shù)0．048-0．1580．08-0．320．23-2．570．05-0．090．08-0．150．15-0．580．30-0．410．17-0．33達(dá)標(biāo)情況達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)超標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)最大超標(biāo)倍數(shù)——1．57—————超標(biāo)率%——40—————渣場四周(4)單項(xiàng)污染指數(shù)0．05-0．0660．20-0．280．43-0．470．06-0．070．12-0．140．19-0．320．29-0．390．30-0．38達(dá)標(biāo)情況達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)8H企業(yè)采場四周(3)單項(xiàng)污染指數(shù)0．06-0．110．02-0．031．03-1．700．19-0．640．13-0．170．27-0．520．15-0．22—達(dá)標(biāo)情況達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)超標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)—最大超標(biāo)倍數(shù)——0．70—————超標(biāo)率%——100—————

注：(2)為陽離子交換量≤5cmol(+)/kg的樣本，其標(biāo)準(zhǔn)值執(zhí)行對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值的半數(shù)，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值的一半計(jì)算得出的單項(xiàng)污染指數(shù).

5 被調(diào)查企業(yè)周圍土壤重金屬污染原因分析

該次調(diào)查從三個(gè)方面對土壤重金屬污染原因進(jìn)行分析.(1)土壤的本底值是否超標(biāo)；(2)企業(yè)周邊是否存在其他可能造成污染的企業(yè)分布;(3)企業(yè)內(nèi)部污染物排放情況調(diào)查.

首先，將該次土壤監(jiān)測結(jié)果與環(huán)境影響評價(jià)中的土壤現(xiàn)狀監(jiān)測資料進(jìn)行對比.調(diào)查資料顯示，除G企業(yè)環(huán)評時(shí)未進(jìn)行土壤監(jiān)測，無本底值外，其余4個(gè)出現(xiàn)重金屬污染的企業(yè)，在環(huán)評現(xiàn)狀監(jiān)測時(shí)土壤中各指標(biāo)均未超標(biāo)，說明這4個(gè)企業(yè)土壤重金屬本底未受到污染.

另外，對5個(gè)企業(yè)周邊可能產(chǎn)生重金屬污染的其他企業(yè)的分布情況進(jìn)行了調(diào)查.調(diào)查結(jié)果顯示，5個(gè)企業(yè)周邊均無其他產(chǎn)生重金屬污染的企業(yè)分布.因此基本可以確定5個(gè)企業(yè)周邊土壤重金屬污染與外界其他企業(yè)的污染無關(guān).

最后對5個(gè)企業(yè)自身的污染物排放及污染治理措施落實(shí)情況進(jìn)行了調(diào)查，分析造成土壤污染的原因.

經(jīng)調(diào)查，造成C企業(yè)廢石場及選礦廠周圍土壤重金屬污染的原因主要為：該項(xiàng)目的廢石場、尾礦庫及礦石堆場均露天堆放，且未能夠及時(shí)采取灑水抑塵措施，同時(shí)運(yùn)輸物料及廢石的汽車未采取封閉措施，造成料場及運(yùn)輸過程無組織揚(yáng)塵污染較為嚴(yán)重，從而導(dǎo)致周邊土壤受到揚(yáng)塵污染，進(jìn)而造成土壤出現(xiàn)重金屬污染現(xiàn)象.

F企業(yè)舊尾礦庫周圍的重金屬污染主要是由于舊尾礦庫已經(jīng)達(dá)到堆放容量，但仍未閉庫.企業(yè)由于管理不善未能及時(shí)灑水抑塵，致使舊尾礦庫出現(xiàn)較大的干灘面積，造成尾礦庫無組織揚(yáng)塵污染嚴(yán)重，從而致使周邊土壤出現(xiàn)重金屬污染現(xiàn)象.

對于G企業(yè)周圍土壤中鎘受到的污染，調(diào)查認(rèn)為由于該項(xiàng)目環(huán)評時(shí)未進(jìn)行土壤監(jiān)測，而該次調(diào)查監(jiān)測結(jié)果顯示其特征污染物鋅不超標(biāo)，且與環(huán)評時(shí)監(jiān)測結(jié)果對比也無明顯升高的趨勢，初步分析鎘污染可能與土壤中鎘的本底值偏高有關(guān).但由于鎘也是該項(xiàng)目的特征污染物之一，因此不排除是由于本項(xiàng)目污染造成的可能性.

H企業(yè)廠界外的鎘污染嚴(yán)重.該次調(diào)查通過與環(huán)評現(xiàn)狀監(jiān)測結(jié)果對比分析得出，該企業(yè)周邊土壤中鉛的監(jiān)測結(jié)果由環(huán)評時(shí)的19 mg/kg(最大值)增加到現(xiàn)在的191 mg/kg(最大值，最小值為57.2)；鋅的監(jiān)測結(jié)果由環(huán)評時(shí)的42.06 mg/kg(最大值)增加到現(xiàn)在的131 mg/kg(最大值，最小值為66.8)；鎘的監(jiān)測結(jié)果由環(huán)評時(shí)的0.23mg/kg(最大值)增加到現(xiàn)在的0.51 mg/kg(最大值，最小值為0.31)；汞和砷的監(jiān)測結(jié)果也均高于環(huán)評現(xiàn)狀監(jiān)測值.結(jié)合對采場揚(yáng)塵防治措施落實(shí)情況的調(diào)查，得出該項(xiàng)目采場周圍鎘污染是由于采場無組織排放的揚(yáng)塵造成的，同時(shí)鉛、鋅等其他污染物也有污染逐步加重的趨勢.

6 企業(yè)采取的污染治理措施調(diào)查

根據(jù)調(diào)查，C企業(yè)目前已經(jīng)購置了多臺灑水車和移動式噴淋設(shè)施，對廢石場、尾礦庫、礦石堆場及運(yùn)輸?shù)缆范ㄆ谶M(jìn)行灑水，以降低物料堆場及運(yùn)輸過程無組織揚(yáng)塵污染.并已委托監(jiān)測單位對土壤的超標(biāo)范圍開展調(diào)查，后期擬根據(jù)調(diào)查結(jié)果對受污染土壤進(jìn)行治理.

E企業(yè)目前已經(jīng)對廠區(qū)南側(cè)受污染200 m以內(nèi)的土壤進(jìn)行了治理，主要采取的是對表層土進(jìn)行剝離，并從其他未受污染的取土場取土進(jìn)行置換回填，同時(shí)對置換后的土壤重新進(jìn)行了監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果顯示置換后的土壤各項(xiàng)重金屬均滿足《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)二級標(biāo)準(zhǔn)要求.

F企業(yè)針對舊尾礦庫周圍土壤重金屬污染問題開展了專項(xiàng)治理工作，對舊尾礦庫周圍受到污染的土壤范圍進(jìn)行了調(diào)查，確定了污染范圍為尾礦庫下風(fēng)向及側(cè)風(fēng)向700 m的范圍.對該范圍內(nèi)受污染的土壤全部置換，同時(shí)對置換后的土壤重新進(jìn)行了監(jiān)測.監(jiān)測結(jié)果顯示，置換后的土壤各項(xiàng)重金屬均滿足《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)二級標(biāo)準(zhǔn)要求.同時(shí)企業(yè)正在對舊尾礦庫實(shí)施閉庫工程，并對尾礦庫的干灘及時(shí)進(jìn)行灑水抑塵，以降低尾礦庫閉庫期間的無組織揚(yáng)塵污染.

G企業(yè)和H企業(yè)目前尚未采取措施對土壤進(jìn)行治理.

該次調(diào)查針對G企業(yè)廠界土壤污染逐步加重的問題，建議企業(yè)增加采場的灑水抑塵措施，同時(shí)增加灑水次數(shù)及水量，確保無組織揚(yáng)塵污染問題得到有效控制.同時(shí)要求企業(yè)每半年開展一次土壤跟蹤監(jiān)測，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)土壤受污染情況，并作出應(yīng)對措施.

針對H企業(yè)土壤中鎘超標(biāo)的問題，根據(jù)超標(biāo)原因分析結(jié)果，要求企業(yè)每半年開展一次土壤跟蹤監(jiān)測，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)土壤受污染情況，并采取相應(yīng)的應(yīng)對措施.

7 結(jié) 論

研究區(qū)巴彥淖爾鉛鋅礦周圍土壤重金屬污染最為嚴(yán)重，主要受到Zn、Cd、Pb和As的污染，單項(xiàng)污染指數(shù)法評價(jià)表明各重金屬污染程度為Zn>Cd>Pb>As；其他研究區(qū)也均有Zn或Cd超標(biāo)現(xiàn)象.我區(qū)多數(shù)有色金屬企業(yè)的環(huán)保意識缺乏，在環(huán)境保護(hù)管理方面存在嚴(yán)重不足，環(huán)保設(shè)施和措施落實(shí)不到位.各類采礦場、物料堆場、尾礦庫及運(yùn)輸?shù)冗^程粉塵的無組織排放是造成土壤重金屬污染的主要原因.

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Biography：QI Xiao-juan,male,born in 1971,senior engineer,soil pollution control.

Study on Heavy Metals Pollution in the Soil around Selecting & Smelting Enterprises and Its Pollution Control Measures in Inner Mongolia

QI Xiao-juan, MA Qin, LIU Tao

(Inner Mongolia Environmental Monitoring Center Station,Hohhot 010011,China)

By collecting environmental quality monitoring data of heavy metals in the soil around some non-ferrous metals selecting and smelting enterprises in Inner Mongolia,heavy metals pollution in the soil was surveyed.Based on analysis of the causes and sources of heavy metal pollution,certain corresponding prevention measures were put forward so as to offer theoretical basis.The results showed that heavy metal pollution was the most serious in the soil around Bayannur Lead-zinc Mine,which was mainly polluted by Zn,Cd,Pb and As.According to the single factor of pollution index,the pollution degree was Zn>Cd>Pb>As．In other areas,Zn or Cd was also in excess of the standard levels.3tabs.,16refs.

soil;heavy metals pollution;environmental quality;pollution control

2016-11-21

國家自然科學(xué)基金資助(編號：41562020)

齊小娟(1971-)，女，內(nèi)蒙古五原人，高級工程師，研究方向：土壤污染防治.

2095-7300(2017)01-031-06

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