不同區(qū)域礦山環(huán)境現(xiàn)狀及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究

貴州中貴環(huán)?？萍加邢薰?陳光平，魏煥奇

在中國(guó)，煤炭?jī)?chǔ)量已占探明石化能源儲(chǔ)量的93%，導(dǎo)致呈現(xiàn)了煤炭資源在生產(chǎn)和消費(fèi)型能源中仍處主導(dǎo)地位的能源結(jié)構(gòu)。長(zhǎng)期以來(lái)，煤炭產(chǎn)業(yè)雖然推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但也對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。受回采工藝、地質(zhì)條件、環(huán)境污染治理技術(shù)水平等影響，煤礦開采過(guò)程中產(chǎn)生的污水、廢渣、氣體等對(duì)礦區(qū)環(huán)境造成的污染，嚴(yán)重破壞了礦區(qū)生態(tài)環(huán)境及生物多樣性。對(duì)此，注重煤礦開采環(huán)境污染的防治，探索和諧綠色礦山合理的方式構(gòu)建已成為行業(yè)內(nèi)的焦點(diǎn)。鑒于此，本文圍繞貴州西北地區(qū)現(xiàn)存的中小型煤礦，調(diào)查了Pb、Cd和Cu元素的環(huán)境現(xiàn)狀，闡明其環(huán)境污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步為和諧綠色礦山構(gòu)建奠定了理論基礎(chǔ)。

一、材料與方法

（一）研究區(qū)域與材料

本研究在遵義、畢節(jié)和六盤水地區(qū)各選擇一座煤礦（A煤礦、B煤礦和C煤礦）作為試驗(yàn)區(qū)域，對(duì)各煤礦工業(yè)場(chǎng)地周圍的土壤進(jìn)行了布點(diǎn)采樣，采取0～20cm土層土壤，密封保存，送往實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)。煤礦分布如圖1所示。

圖1 煤礦分布位置圖

（二）研究方法

1.潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法（RI）

RI指數(shù)可反映某一環(huán)境中各種重金屬的風(fēng)險(xiǎn)，還可綜合反映土壤中多種重金屬的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，污染等級(jí)劃分如表1所示。RI計(jì)算公式如下：

表1 潛在生態(tài)危害指數(shù)污染等級(jí)劃分

二、結(jié)果與討論

（一）煤礦周圍土壤重金屬含量

對(duì)不同區(qū)域煤礦周圍土壤采樣點(diǎn)重金屬Pb、Cd、Cu的含量水平統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。參照貴州土壤背景值，除Pb外，各煤礦的Cd、Cu平均值均超標(biāo)，Cd超標(biāo)了1.69-176.77倍，Cu超標(biāo)了1.29-3.08倍。此外，與全國(guó)土壤背景值相比，Cd、Cu平均值在各煤礦均已嚴(yán)重超標(biāo)，而A煤礦和C煤礦的Pb 卻未超標(biāo)，可能因區(qū)域環(huán)境差異導(dǎo)致該現(xiàn)象。

由表2可知，B煤礦周邊的土壤Pb、Cd、Cu及C煤礦的C的變異系數(shù)低于16%，為低度變異；C煤礦的Cd變異系數(shù)居于16%與36之間，為中度變異；而A煤礦的Pb、Cd、Cu和C煤礦的Pb的變異系數(shù)均超過(guò)了36%，視為重度變異。從不同煤礦土壤樣本的變異程度來(lái)看，A煤礦的土壤和C煤礦土壤受煤礦的開采等外來(lái)因素的干擾較大。尤其在A煤礦Cd元素的變異系數(shù)最大(127.65%)，說(shuō)明A煤礦周圍土壤中Cd受人為活動(dòng)的干擾較大。

（二）煤礦周圍土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

由表3可知，從土壤重金屬元素的單項(xiàng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)來(lái)看，A煤礦工業(yè)場(chǎng)地周圍土壤Pb、Cu的平均單項(xiàng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均小于40，在該區(qū)域兩種元素均表現(xiàn)為輕微危害，而Cd則為中等危害。盡管如此，通過(guò)A煤礦工業(yè)場(chǎng)地周圍土壤RI結(jié)果說(shuō)明，該區(qū)域仍舊為輕微生態(tài)危害。B煤礦工業(yè)場(chǎng)地周圍土壤Cd的平均單項(xiàng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)高達(dá)數(shù)千，表明該元素對(duì)生態(tài)具有嚴(yán)重危害作用，而Pb和Cu只為輕微危害。同樣的，此情況在C煤礦周圍也具有類似情況。由此說(shuō)明，Cd對(duì)Pb和Cu元素污染的相對(duì)貢獻(xiàn)較大，應(yīng)當(dāng)引起相關(guān)部門重視。

三、結(jié)論

（1）對(duì)不同煤礦區(qū)周圍土壤中3種重金屬元素Pb、Cd和Cu的含量水平進(jìn)行分析，與貴州土壤背景值相比，除A煤礦和C煤礦的Pb元素外，其他元素Cd、Cu平均值都在不同煤礦出現(xiàn)不同程度貴州土壤背景值。其中Cd元素的變異系數(shù)最高，表明Cd受人為活動(dòng)的干擾較大。

（2）在不同煤礦周圍土壤中，Pb、Cd和Cu的單項(xiàng)金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子均有明顯差異，其中B和C煤礦中的Cd元素對(duì)周圍土壤造成了極嚴(yán)重危害。結(jié)合多種潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)估結(jié)果，發(fā)現(xiàn)三座煤礦生態(tài)威脅程度具有差異。其中B和C煤礦均造成其工業(yè)場(chǎng)地附近的土壤環(huán)境的威脅最為嚴(yán)重，可能是因兩礦中Cd元素污染貢獻(xiàn)較大。因此，Cd元素所造成環(huán)境污染和風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)當(dāng)引起相關(guān)部門重視，進(jìn)一步構(gòu)建和諧綠色礦山。

表2 不同區(qū)域煤礦周圍土壤Pb、Cd、Cu的含量 單位：mg/kg

表3 各煤礦土壤Pb、Cd和Cu的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)