金屬礦山污染土壤的重金屬遷移特性研究

重金屬是一類特殊的污染物，在自然環(huán)境中不能被降解，其遷移能力很差，危害時(shí)間長(zhǎng)，容易被植物吸收，對(duì)食物鏈的危害十分嚴(yán)重。因此，著重分析當(dāng)前重金屬土壤污染的成因，并且建立在遷移植物-香根草的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析研究，制定解決策略是文章所研究的主要內(nèi)容。

1 金屬礦山概況及土壤污染原因

1.1 金屬礦山概況

某金屬礦山以開采金礦為主，伴生有銅（Cu）、鉛（Pb）、鋅（Zn）等金屬元素，目前為采選冶一體的大型金礦。對(duì)環(huán)境的污染的主要是銅（Cu）、鉛（Pb）、鋅（Zn）等重金屬元素。

1.2 重金屬土壤污染的成因

隨意堆放廢礦渣是導(dǎo)致土壤重金屬污染的主要成因，在雨水和風(fēng)沙長(zhǎng)期侵蝕的過(guò)程中，滲出的廢水中含有濃度較高的重金屬污染物，在水循環(huán)的過(guò)程中會(huì)散布在土壤中，從而形成土壤污染。其次是開采過(guò)后不經(jīng)回填處理以及科學(xué)處理的廢棄礦坑，廢棄礦坑的殘礦在長(zhǎng)時(shí)間暴露的過(guò)程中被氧化后隨著地表水以及地下水的循環(huán)，對(duì)礦區(qū)周邊地下水系會(huì)造成嚴(yán)重的污染。再次是尾礦庫(kù)的防滲方式及施工質(zhì)量不合格，重金屬元素滲漏到地下水污染土壤，這也是土壤污染的主要來(lái)源之一。

2 金屬礦山土壤的重金屬污染遷移因素研究

2.1 重金屬遷移介質(zhì)研究

近年來(lái)隨著我國(guó)對(duì)礦區(qū)環(huán)境污染的研究表明，大部分富含在土壤中的重金屬元素遷移載體以水質(zhì)和植物為主，植物是具有可持續(xù)性重金屬遷移特點(diǎn)的重要載體，因此本文建立在以香根草為主的植被基礎(chǔ)上進(jìn)行重金屬元素遷移的研究分析。

2.2 香根草的生長(zhǎng)特性

香根草為禾本科巖蘭草屬的 種多年生草本植物，是草本植物中根系最發(fā)達(dá)的植物之一，根系長(zhǎng)逾1m，是一種利用價(jià)值極高的禾本科多年生叢生植物。現(xiàn)階段經(jīng)過(guò)開發(fā)，香根草逐步被廣泛用于穩(wěn)固道路土方工程、礦山復(fù)墾、修復(fù)重金屬土壤、污水處理和改善水質(zhì)等工程。香根草不僅能吸收土壤中的重金屬元素，同時(shí)還能起到穩(wěn)固松軟邊坡的作用，是礦區(qū)土壤污染治理的首選植物之一。

3 香根草中的重金屬遷移實(shí)驗(yàn)分析

3.1 材料與方法

（1）儀器與試劑

儀器：島津AA 一6800 原子吸收儀，配備銅、鉛、鋅空心陰極燈。

主要試劑：銅標(biāo)準(zhǔn)：ρ（Cu）=1.00mg/mL；鉛標(biāo)準(zhǔn)：ρ（Cu）=1.00mg/mL；鋅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)：ρ（Cu）=1.00mg/mL；鹽酸（1+1）、硝酸（1+1）、硫酸（1+1）、醋酸鉛、氫氟酸(ρ1.13 g/mL)、高氯酸(ρl.67 g/mL)、王水新鮮配制。

（2）樣品采集與處理

分別采集0～5am土壤樣品5 份，取栽種1、6、12、18、24、30 個(gè)月的香根草活體樣品各5 份及各階段的土壤樣品5 份，共采集60 份。

土壤樣品的制備：將采回的土壤樣品用蒸餾水冼凈，85℃干燥至恒重，測(cè)干重，用棒磨機(jī)磨碎，用2mm 篩過(guò)篩，等待試驗(yàn)預(yù)處理。

香根草樣品的制備：將各塊栽種的香根草采用網(wǎng)格法收割地上部分 (莖、葉) 和地下部分 (根)，用蒸餾水洗凈，放入干燥箱內(nèi)，溫度調(diào)至75℃烘干至恒重，用天平稱量。再將樣品進(jìn)行灰化，進(jìn)行預(yù)處理后用原子吸收儀分別測(cè)定地上部分和地下部分的 Cu、Pb、Zn 的含量。

（3）試驗(yàn)方法與試驗(yàn)條件

提取樣本中的重金屬元素的方式，以HNO3+HClO4法為主，首先選取0.1g 的植物樣品，放置在100ml 的錐形瓶?jī)?nèi)，用移液管加10ml 的HNO3溶液，再加1ml 的HClO4溶液，用微波進(jìn)行消解，等待樣品冷卻之后，再加入1：1 的HCl 10ml，搖勻后轉(zhuǎn)入250ml 的容量瓶?jī)?nèi)進(jìn)行定容，搖勻之后低溫保存。

3.2 結(jié)果與分析

（1）土壤樣品銅鉛鋅含量分析

用原子吸收儀測(cè)定5 組預(yù)處理好的樣品，記錄好數(shù)據(jù)，分別得出栽種前、1、6、12、18、24、30 個(gè)月的香根草后土壤中銅鉛鋅離子含量見表1。

表1 種植時(shí)間對(duì)土壤中銅鉛鋅等離子的吸收情況

由表1 可知，香根草栽種時(shí)間長(zhǎng)短與土壤中重金屬離子含量不是完全成正比關(guān)系，當(dāng)栽種時(shí)間到24 個(gè)月后，香根草吸收重金屬的能力不斷下降，需要重新栽種。

（2）香根草根莖葉對(duì)銅鉛鋅離子的吸收

通過(guò)對(duì)預(yù)處理后的香根草樣品進(jìn)行檢測(cè)分析，分析結(jié)果見表2。

表2 香根草不同位置對(duì)銅鉛鋅離子的吸收情況

由表2 可知，栽種香根草的時(shí)間越長(zhǎng)，吸收土壤中的銅、鉛、鋅離子的量就越多。吸收銅、鉛、鋅等重金屬離子的主要部位是香根草的根系，莖和葉相對(duì)薄弱得多，基本上是1/3 的量，這主要是根系是直接與土壤接觸的，莖葉是吸收根系傳遞的營(yíng)養(yǎng)。

（3）土壤中的銅鉛鋅離子隨種植時(shí)間的變化情況

礦區(qū)栽種香根草后，其吸收量隨栽種時(shí)間的長(zhǎng)短而發(fā)生變化，開始栽種香根草到30 個(gè)月的時(shí)間段可以看出，土壤中的重金屬離子吸收量不斷增加，當(dāng)栽種時(shí)間到24 個(gè)月后逐漸降低。將表1 中栽種前、1、6、12、18、24、30 個(gè)月各階段的均值做成圖表進(jìn)行分析，見圖 1。

圖1 種植香根草后吸收銅鉛鋅離子隨種植時(shí)間的變化情況

（4）香根草根莖葉對(duì)銅鉛鋅的吸收量情況

在選定的礦區(qū)栽種香根草后，香根草的根系和莖葉都在吸收土壤中的重金屬，將表2 中各階段的土壤、根系、莖葉對(duì)銅鉛鋅離子的吸收量隨時(shí)間變化情況做成圖表分析見圖2。

圖2 香根草不同位置（根莖葉）對(duì)銅鉛鋅離子的吸收量隨時(shí)間變化情況

4 結(jié)論

本案中對(duì)金屬礦山開采區(qū)域周邊環(huán)境的土壤以及香根草進(jìn)行了采樣分析，并將分析的數(shù)據(jù)做成圖表進(jìn)行對(duì)比分析，以分析遷移時(shí)間和重金屬污染程度之間的關(guān)系，不同重金屬元素自身的特性也與遷移的時(shí)間有著較大的聯(lián)系。因此在進(jìn)行金屬礦山土壤污染治理的過(guò)程中，需要結(jié)合不同元素的實(shí)際情況以及遷移特點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性分析，才能有效提升治理的有效性。