焦作土壤監(jiān)測（污染）研究
——以焦作國家級(jí)礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)為例

李喆

河南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院/河南省地質(zhì)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 河南鄭州 450000

焦作市位于河南省西北部。北依太行，南臨黃河，總面積4071km2，轄11個(gè)縣（市、區(qū)），常住人口364.03萬。2014年6月焦作市人民政府與中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院簽署了《關(guān)于共建國家級(jí)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測示范區(qū)框架協(xié)議》，啟動(dòng)了焦作市國家級(jí)資源枯竭型城市礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測示范區(qū)建設(shè)工作，為開展采煤沉陷規(guī)律和生態(tài)恢復(fù)技術(shù)研究及提升地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的保障能力提供依據(jù)。本文以焦作國家級(jí)礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)及運(yùn)行過程中存在的礦區(qū)土壤問題進(jìn)行闡述。

1 土壤樣品采集

根據(jù)焦作市地質(zhì)環(huán)境條件選擇布點(diǎn)采集。根據(jù)焦作特點(diǎn)采取以下布點(diǎn)采集：①首先選擇了煤礦矸石山沿地下水流向布點(diǎn)采樣，按照0m，10m，20m，50m，100m，200m及1000m以上的背景值采集。利用羅盤和GPS定點(diǎn)，客觀記錄和描述采樣地的周邊環(huán)境，遇到公路、村莊、工廠等詳細(xì)記錄地理位置。一般布點(diǎn)14個(gè)，12個(gè)線性布點(diǎn)，一個(gè)矸石山布點(diǎn)，一個(gè)背景值布點(diǎn)；②按照矸石山風(fēng)向布點(diǎn)采樣，按照10m，20m，50m，100m圖樣采集；③露天采礦渣土堆按照地下水流向采樣，一般為三組樣，按照0m，10m，50m，100m采樣，詳細(xì)描述周邊環(huán)境。

1.1 淺層土壤樣品

根據(jù)分析要求，土壤樣品采集方法有所不同。土壤樣品采集按照一定采集路線進(jìn)行。礦山按照線性沿著地下水流向疏密有致尺寸精確采樣；礦山之外盡量做到均勻和隨機(jī)，布點(diǎn)形式以線性和蛇形布點(diǎn)采樣，這些土壤樣品均確定深度為30cm。

1.2 深層土壤樣品

根據(jù)要求，采集礦山土壤樣品，均采取30cm，60cm，90cm深度取3組樣品，深層樣品取樣時(shí)防止淺層土壤掉落深層，一般采取清理干凈后方可取樣。

2 土壤中重金屬元素化學(xué)特征分析

從表1不難看出，土壤中的重金屬元素很難發(fā)生遷移，當(dāng)重金屬元素輸入土壤后，總是停留在表土或亞表土，很少嵌入土壤深層，這一現(xiàn)象也是土壤是否受到重金屬污染的一種鑒定特征，從上表也不難看出90cm深處土壤污染情況比30cm深處土壤還要輕。

針對王封煤礦土壤測試結(jié)果分析，得知富集程度最高的是Hg，高出深部環(huán)境的5.54倍，其次是Pb。通過淺層土壤分析，Zn服從正態(tài)分布，Cu、Cr、Ni基本服從正態(tài)分布，說明沒有受到人文活動(dòng)污染。Hg、Pb、Cd發(fā)生了一些偏移，說明王封煤礦附近受到了開礦引起的污染。30cm耕種層明顯高于60cm 和 90cm的測試指標(biāo)的有Cd、Hg、Pb也說明開礦引起的污染，30cm耕種層明顯低于60cm 和 90cm的測試指標(biāo)的有As、Cr，三種不同深度土樣測試變化微弱的有Cu、Zn、Ni。如果用矸石山采樣和30cm土樣比較，數(shù)值高的有Cd、Hg、Cu、Pb、Zn、Ni等，但是也存在測試數(shù)值較低的，如As、Cr。

重金屬元素在淺層地表的富集程度由高到低依次為Hg、Pb、Cd、Cu 、Zn、Ni 、Cr、As，按襯值由大到小排序依次為Hg、Pb、Cr、Cu、Cd、Zn、Ni 、As，按照淺表層土壤變差系數(shù)由大到小排序依次為Hg、As、Pb、Cu 、Zn、Cd、Cr、Ni，按照深層土壤變差系數(shù)由大到小排序依次為Hg、Pb、As、Cu 、Zn、Cd、Cr、Ni，按照表中土壤變差系數(shù)比值有大到小依次排序?yàn)锳s、Cr、Ni 、Zn、Cu、Cd、Pb、Hg，說明Hg、Pb、Cd三種重金屬危害要大于其它。

表1 王封煤礦從矸石山沿地下水流向取樣分析表

3 結(jié)論

按照王封煤礦典型案例不難看出hg富集程度最高，高出深部（90cm）第一環(huán)境5.54倍，其次為Pb和Cd，按照地表淺層富集程度由高到低排序依次為Hg 、Pb、Cd、Cu 、Zn、Ni 、Cr、As，與背景值比較Hg有明顯富集，其它元素富集程度較低。焦作煤礦重金屬元素的富集程度與本地的采礦有關(guān)。

總體看cd超標(biāo)率最高，一級(jí)超標(biāo)率達(dá)到44.27%，三級(jí)超標(biāo)率有2.24%。根據(jù)礦山三層采樣（30、60、90cm）分析比較，由于礦業(yè)開采受到了重金屬污染。不管按照地下水流向和風(fēng)向采樣分析，污染程度沒有較大變化。根據(jù)焦作市整體分析，八種重金屬均存在輕度污染或趨向于輕度污染。Hg、Cd、Pb、Zn四種重金屬的危害性要大于其它幾種重金屬。這與采礦業(yè)有關(guān)，有的重金屬元素也可能與本市地質(zhì)環(huán)境有關(guān)。