湘潭錳礦礦區(qū)生態(tài)攔截效應(yīng)分析

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（廣州市海森環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?廣東廣州 510620）

1 礦區(qū)重金屬污染的現(xiàn)狀

重金屬礦山的開(kāi)采及其產(chǎn)品的利用是重金屬污染的重災(zāi)區(qū)，也是全球重金屬污染的源頭所在。全國(guó)每年受重金屬污染的糧食多達(dá)1200萬(wàn)t，因重金屬污染而導(dǎo)致糧食減產(chǎn)高達(dá)1000多萬(wàn)t，合計(jì)經(jīng)濟(jì)損失至少200億元[1]。直接影響著礦區(qū)當(dāng)?shù)嘏c臨近區(qū)域的飲食、飲水安全和人體健康。利用生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力，從生態(tài)學(xué)原理的高度解決污染環(huán)境特別是污染土壤的修復(fù)問(wèn)題，對(duì)于實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展具有重要意義[2～3]。

2 研究方法

本文主要通過(guò)對(duì)湘潭錳礦礦區(qū)2年生林地試驗(yàn)修復(fù)區(qū)、10年生林地試驗(yàn)修復(fù)區(qū)、生態(tài)攔截帶修復(fù)區(qū)的土壤的重金屬含量的測(cè)定，對(duì)湘潭錳礦礦區(qū)生態(tài)攔截帶攔截效應(yīng)進(jìn)行分析。

采用梅花布點(diǎn)法采集試驗(yàn)修復(fù)地與對(duì)照地的土壤樣品。在室溫下風(fēng)干，磨碎過(guò)100目分樣篩，消解完畢后待測(cè)定。用火焰原子吸收法測(cè)定濾液中 Mn、Pb、Cd、Zn、Cu 的含量，根據(jù)土壤稱取重量（1.000g），計(jì)算出土壤重金屬含量。

3 結(jié)果與分析

3.1 礦區(qū)土壤重金屬污染分析

通過(guò)對(duì)所采集土壤樣品中重金屬含量的測(cè)定，該礦區(qū)的Mn、Pb、Zn、Cu、Cd等重金屬元素都處于超標(biāo)狀態(tài)，都超過(guò)了國(guó)家背景值和湖南省背景值。其中Mn含量最高，是本礦區(qū)的主要污染元素，各金屬元素在土壤中含量分布呈現(xiàn)Mn>Zn>Pb>Cu>Cd的規(guī)律，如表1所示。

表1 污染物背景值與土樣重金屬元素的含量比較（mg/kg）

3.2 林地試驗(yàn)修復(fù)區(qū)的生態(tài)攔截效應(yīng)

3.2.1 試驗(yàn)林地中各類重金屬的分布

對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，10年生林地土壤中各重金屬分布規(guī)律為對(duì)照土>表層土>根際土；2年生林地的為表層土>根際土>對(duì)照土。說(shuō)明2年生林地比10年生林地晚種植的8年期間，2年生林地水土流失嚴(yán)重，土壤中的重金屬被雨水淋溶并沖走，導(dǎo)致污染面積擴(kuò)大。種上植被后，林地發(fā)揮了其攔截和修復(fù)功能，減緩了林地修復(fù)區(qū)的淋溶和水土流失，攔截了將流失的重金屬元素。

3.2.2 不同栽種年份的植株對(duì)土壤中重金屬分布的影響

如表1所示，根際土壤中，2年生林地土壤Mn、Cu的含量分別是10年生林地土壤的3.7倍和2.0倍。表層土中，2年生林地土壤Mn、Cu的含量分別是10年生林地土壤的3.4倍和4.5倍。10年欒樹(shù)修復(fù)實(shí)驗(yàn)區(qū)的重金屬含量特別是Mn和Cu兩種元素較2年修復(fù)試驗(yàn)區(qū)的含量低得多，表明植被（欒樹(shù)、泡桐等）對(duì)錳污染的土壤有較好的修復(fù)效果，對(duì)重金屬的流失和轉(zhuǎn)移有固定攔截作用。

3.2.3 欒樹(shù)和泡桐對(duì)土壤中重金屬的吸收效果

在泡桐根際土壤中，Mn、Pb、Cu、Zn的含量均低于欒樹(shù)根際土壤中的含量。經(jīng)檢測(cè)相同年份栽種的泡桐和欒樹(shù)植株中重金屬的含量發(fā)現(xiàn)，泡桐植株中的重金屬含量大于欒樹(shù)植株中的含量，說(shuō)明泡桐對(duì)重金屬污染土壤中的重金屬吸收效果明顯優(yōu)于欒樹(shù)。

3.3 攔截帶的生態(tài)攔截效應(yīng)

在湘潭錳礦礦區(qū)建立的生態(tài)攔截系統(tǒng)模擬區(qū)采集了攔截帶表層土樣和攔截帶植物根際土樣，攔截帶土壤中（表層土、植物根際土）的重金屬總含量低于與2年林地和10年林地試驗(yàn)修復(fù)區(qū)的重金屬含量，表明在雨水的沖刷下，本片修復(fù)區(qū)的土壤侵蝕和水土流失嚴(yán)重，污染物已隨雨水?dāng)U散和轉(zhuǎn)移，如果不加以攔截，污染物將肆無(wú)忌憚地向周邊擴(kuò)散，污染周邊環(huán)境及地下水。生態(tài)攔截系統(tǒng)的建立，即可以解決因水土流失使污染物擴(kuò)散轉(zhuǎn)移的問(wèn)題，又比單一的植物修復(fù)更有效率。

4 結(jié)論

（1）10年生林地對(duì)Mn和Cu元素的吸收效果明顯的優(yōu)于2年生林地。植被對(duì)重金屬的流失和轉(zhuǎn)移的攔截作用不可忽視。欒樹(shù)等植物對(duì)錳污染的土壤也有較好的修復(fù)效果。

（2）泡桐對(duì)重金屬污染土壤中的重金屬吸收能力明顯優(yōu)于欒樹(shù)。對(duì)于以Mn為主要污染元素的礦區(qū)土壤，在欒樹(shù)和泡桐中，泡桐是優(yōu)先選擇植物。

（3）林地對(duì)土壤中重金屬的淋溶和轉(zhuǎn)移具有攔截和吸收作用，能減緩水土流失。生態(tài)攔截系統(tǒng)的建立，既可以解決土壤水土流失使污染物擴(kuò)散轉(zhuǎn)移的問(wèn)題，又比單一的植物修復(fù)有更高效率。

[1]駱永明，滕 應(yīng)．中國(guó)土壤污染退化狀況及防治對(duì)策[J]．土壤，2006，38（5）：505～508．

[2]周啟星，魏樹(shù)和，刁春燕．污染土壤生態(tài)修復(fù)基本原理及研究進(jìn)展[J]．農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26（2）：419～424．

[3]馬 建，魯彩艷，史奕，牛明芬，陳欣．遼河流域上游農(nóng)田水土流失非點(diǎn)源污染生態(tài)攔截控制技術(shù)與效果[J]．農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究，2009，25（3）：299～301.