淮南礦區(qū)土壤重金屬污染狀況評價(jià)及管理對策

牛玉亭

（淮南礦業(yè)集團(tuán)資源環(huán)境管理部，安徽 淮南 232001）

淮南礦區(qū)土壤重金屬污染狀況評價(jià)及管理對策

牛玉亭

（淮南礦業(yè)集團(tuán)資源環(huán)境管理部，安徽 淮南 232001）

本文以淮南礦業(yè)集團(tuán)所轄3 000 km2礦區(qū)土壤為研究對象，共采集土壤表層樣品269件，通過對樣品中重金屬元素測定和數(shù)據(jù)分析，采用單因子指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法和多指標(biāo)生態(tài)評價(jià)法對土壤中As、Cu、Zn、Cr、Ni、Cd、Pb、Hg8種重金屬污染現(xiàn)狀進(jìn)行檢測、評價(jià)，提出煤礦區(qū)土壤污染環(huán)境管理對策措施。

土壤污染；重金屬；評價(jià)；環(huán)境管理

淮南礦區(qū)總面積約3 000 km2，是全國14個(gè)億噸級煤炭基地和6個(gè)大型煤電基地之一。截止2016年底，該礦區(qū)固體廢棄物堆場17座，煤矸石及粉煤灰的堆積在占用大量耕地的同時(shí)，其風(fēng)化、淋溶產(chǎn)生的微量元素和有害物質(zhì)會(huì)進(jìn)入土壤，對土壤和生態(tài)環(huán)境造成巨大的影響。本文通過對淮南礦區(qū)土壤重金屬污染情況監(jiān)測、評價(jià)，提出煤礦區(qū)土壤污染環(huán)境的管理對策。

1 取樣與測定方法

本次取樣方式有兩種，一種在研究區(qū)范圍內(nèi)用網(wǎng)格布點(diǎn)方式采集34個(gè)樣點(diǎn)，另一種在研究范圍內(nèi)以新莊孜、潘一、潘三、顧橋、丁集、謝橋等六個(gè)主要礦井為中心由密漸疏向周圍放射狀布設(shè)采樣點(diǎn)235個(gè)。采樣深度0～20 cm，樣品使用不銹鋼鏟采集，采好后裝入聚乙烯塑料袋內(nèi)密封好，帶回實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)。樣品風(fēng)干去除礫石和植物殘?bào)w后，用研缽搗碎，過100目篩，用于重金屬元素的測定。Cr、Cu、Pb、

Zn用X射線熒光光譜法，Ni、Cd用等離子體質(zhì)譜法，As、Hg用原子熒光光譜法。

2 重金屬元素?cái)?shù)據(jù)分析處理方法

采用Kolmogorov-Smimov法對土壤重金屬元素原始數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)，若原始數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布，則采用Box-Cox轉(zhuǎn)換對其進(jìn)行處理。將衡量土壤元素污染程度的單因子指數(shù)與綜合污染指數(shù)作為區(qū)域化變量，用半變異函數(shù)來描述土壤元素污染程度空間變異特征。在此基礎(chǔ)上，采用克里格插值法在有限區(qū)域內(nèi)對區(qū)域化變量的取值進(jìn)行無偏最優(yōu)估計(jì)。統(tǒng)計(jì)方法采用相關(guān)分析與因子分析：相關(guān)分析是研究兩變量間的線性相關(guān)程度，并用對應(yīng)的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)表示；因子分析是現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)的重要分支，屬于多元分析中處理降維的一種統(tǒng)計(jì)方法，本次作為輔助數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)方法。

3 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及方法

淮南礦區(qū)土壤重金屬污染評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用常用的《國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GBl5618-1995）中的二級標(biāo)準(zhǔn)以及土壤重金屬背景值和土壤基線值。

土壤重金屬污染評價(jià)運(yùn)用指數(shù)法（單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法）；結(jié)合GIS和地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，污染風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)采用多指標(biāo)生態(tài)評價(jià)法。

4 結(jié)果及評價(jià)

經(jīng)過嚴(yán)格的樣品處理和分析程序后，得到淮南礦區(qū)土壤中 As、Cu、Zn、Cr、Ni、Cd、Pb和 Hg8種重金屬的含量(mg/kg)，基本統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

表1 淮南市礦區(qū)土壤重金屬含量基本統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表1數(shù)據(jù)顯示，除Ni以外，其他7種元素算術(shù)平均值與土壤背景值相比均偏高，說明研究區(qū)域內(nèi)除Ni外其他元素含量均已存在普遍積累。Ni的幾何平均值雖然低于土壤背景值，但與背景值相比超標(biāo)率達(dá)到了45.35%，說明Ni在研究區(qū)域內(nèi)的積累含量較低但分布范圍較大。其余7種重金屬元素幾何平均值與土壤背景值相比均偏高，其中Cd超出4.64倍為最大，達(dá)到了88.1%的超標(biāo)率，說明Cd元素在土壤中積累含量最大，存在范圍最廣。Zn幾何平均值超出土壤背景值的數(shù)值最大，且超標(biāo)率高達(dá)66.7%，說明Zn的積累程度很大，分布范圍也較大。表中各元素標(biāo)準(zhǔn)差值可以反映出研究區(qū)域采樣點(diǎn)重金屬含量離散程度較大，8種重金屬含量的平均變異程度由大到小的順序?yàn)椋篊d＞Pb＞Hg＞As＞Zn＞Cu＞Cr＞Ni。由變異系數(shù)可以看出除Cr、Ni變異系數(shù)低于100%外，其余6種元素變異系數(shù)均超過100%，其中Cd元素最大，Pb和Hg次之，Ni最小[1]。

評價(jià)土壤是否受到重金屬污染，廣泛運(yùn)用土壤基線值作為標(biāo)準(zhǔn)。將表1中土壤背景值的幾何平均值乘以幾何標(biāo)準(zhǔn)差的平方，可以算出8種重金屬的土壤基線值，以基線值為標(biāo)準(zhǔn)與統(tǒng)計(jì)的研究區(qū)域土壤樣品值對比，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)率只有Ni小于10%，其余7種重金屬元素均大于20%，其中Zn高達(dá)46.1%、Cd高達(dá)45.35%、Cr高達(dá)40.3%，說明研究礦區(qū)內(nèi)土壤受重金屬元素Zn、Cd和Cr的污染范圍比較大，Ni最小。

對比國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)，Cd含量的超標(biāo)率最高，達(dá)44.2%，其余重金屬除Zn外超標(biāo)率均未超過20%，超標(biāo)現(xiàn)象并不明顯，其中Pb超標(biāo)率最低，為0.74%。Ni、Pb和Hg有幾個(gè)樣品超標(biāo)外，其余樣品的重金屬含量均在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍以內(nèi)。這說明淮南礦區(qū)土壤中重金屬元素Cd污染程度最大，269個(gè)采樣點(diǎn)中有44.2%達(dá)到了重度污染，需引起高度重視，并將Cd作為礦區(qū)優(yōu)先控制的重金屬污染元素。

5 礦區(qū)土壤重金屬污染環(huán)境管理措施

堅(jiān)持防治結(jié)合的原則，根據(jù)不同情況的土壤環(huán)境信息綜合評估，制定具體的土壤污染防治方案。建立適合煤礦區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測制度和定期分析評價(jià)體系，為土壤資源利用與管理、制定土壤污染預(yù)防和治理對策提供依據(jù)。根據(jù)淮南礦區(qū)實(shí)際情況，確認(rèn)土壤污染等級和污染特征，針對土壤污染情況明確污染治理目標(biāo)，集成污染預(yù)防、治理和修復(fù)技術(shù)，提出土地利用轉(zhuǎn)換方案，然后付諸實(shí)施。

1宋琦，祁士華，張蓓蓓，等.大冶銅綠山礦區(qū)周圍土壤重金屬分步特征及污染狀況評價(jià)[J].環(huán)境化學(xué)，2011，30（9）：16-17.

Evaluation and Management of Heavy Metal Pollution in Soils of Huainan Mining Area

Niu Yuting
(Resource and Environment Management Department of Huainan Mining Group, Huainan 232001, China)

In this paper, the soil of 3000 km2in Huainan mining group is studied, 269 pieces of soil surface samples were collected, Determination and data analysis of heavy metals in samples, Using single factor index and Nemerow comprehensive index, " multi-index ecological evaluation method" to monitor and evaluate the status of As, Cu, Zn, Cr, Ni,CD, Pb and Hg in soil, put forward countermeasures of soil pollution environmental management.

soil pollution; heavy metals; evaluation; environmental management

X825

A

1008-9500(2017)06-0129-02

2017-05-13

牛玉亭（1980-），男，河南葉縣人，環(huán)境工程師，從事煤礦環(huán)境保護(hù)、采煤沉陷區(qū)綜合治理與利用工作。