合作市更灑金礦土壤污染調(diào)查與評(píng)價(jià)

摘要：金屬礦區(qū)及周邊土壤重金屬污染使土壤質(zhì)量下降，生態(tài)系統(tǒng)功能退化，進(jìn)而威脅人體健康。本研究采集合作市更灑金礦作業(yè)影響范圍內(nèi)的300份土壤樣品，測(cè)定砷、鎘、六價(jià)鉻、銅、鉛、汞、鎳及氰化物的含量，對(duì)礦區(qū)環(huán)境污染和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)取樣和樣品分析，總體來看，研究區(qū)土壤中，除砷之外，其余調(diào)查物質(zhì)的含量均低于安全閾值。砷污染嚴(yán)重，污染程度的排序依次為堆浸場(chǎng)＞礦區(qū)下游＞對(duì)照點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：土壤污染；重金屬；氰化物；砷；金礦

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2023）08-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.08.037

Investigation and Evaluation of Soil Pollution in Gengsa Gold Mine， Hezuo City

ZHANG Zhilong1， LIU Xudong2， TAO Ling3

（1. Department of Chemistry and Life Science， Gansu Normal College for Nationalities， Hezuo 747000， China; 2. Lanzhou New Area Municipal Design and Research Institute， Lanzhou 730300， China; 3. Gannan Tibetan Autonomous Prefecture Nuclear and Radiation Environment Supervision and Management Station， Hezuo 747000， China）

Abstract： Heavy metal pollution in metal mining areas and surrounding soil leads to a decrease in soil quality， degradation of ecosystem functions， and thus poses a threat to human health. In this study， 300 soil samples are collected from the operation impact area of Gengsa Gold Mine in Hezuo City to determine the contents of arsenic， cadmium， hexavalent chromium， copper， lead， mercury， nickel and cyanide， and assess the environmental pollution and ecological risks of the mining area. After on-site sampling and sample analysis， overall， the content of all investigated substances in the soil of the study area， except for arsenic， is below the safety threshold. Arsenic pollution is severe， and the order of pollution degree is heap leaching site＞downstream of mining area＞control point.

Keywords： soil pollution; heavy metals; cyanide; arsenic; gold mine

近年來，隨著全球土壤污染問題的日益嚴(yán)重，土壤環(huán)境污染研究和綜合治理受到諸多國家的廣泛關(guān)注。目前，我國很多土壤存在不同程度的重金屬污染[1-2]，面積超過2 000萬hm2。農(nóng)用地的重金屬污染不僅嚴(yán)重危害土壤安全，而且影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。如果重金屬含量超過一定的閾值，就會(huì)對(duì)生物健康造成不良影響。同時(shí)，土壤重金屬污染會(huì)引起地表植被退化，導(dǎo)致植物多樣性喪失，對(duì)草本植物豐富度有強(qiáng)烈的負(fù)面影響。土壤重金屬污染正在威脅動(dòng)植物的生存和健康，破壞生態(tài)系統(tǒng)的良性發(fā)展[3-5]。

合作市位于甘肅省西南部，是甘南藏族自治州的首府，總面積為2 670 km2。本文以合作市更灑金礦堆浸場(chǎng)及其周邊區(qū)域?yàn)檠芯繀^(qū)，開展走訪調(diào)查和踏勘，根據(jù)《建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查 技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 25.1—2019），研究金礦堆浸場(chǎng)及其周邊區(qū)域可能受到的污染，通過現(xiàn)場(chǎng)取樣對(duì)主要污染因子砷、鎘、六價(jià)鉻、銅、鉛、汞、鎳以及氰化物進(jìn)行初步調(diào)查。初步采樣分析結(jié)果顯示，砷是研究區(qū)的最重要污染物。之后，根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 36600—2018）和《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618—2018），詳細(xì)調(diào)查礦區(qū)土壤污染，從而明確主要污染物的污染程度和影響范圍。最后，結(jié)合土壤初步采樣和詳細(xì)采樣的分析結(jié)果，研究礦區(qū)內(nèi)外不同土壤深度的砷污染，為礦區(qū)安全生產(chǎn)及土壤污染防控提供參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 研究區(qū)概況

更灑金礦位于合作市卡加道鄉(xiāng)境內(nèi)，距離卡加道鄉(xiāng)政府10.5 km，距離合作市城區(qū)約25 km。合作市具有高寒濕潤、氣候多變的草原氣候特征，氣溫最高月份為7月，最低月份為1月，年平均氣溫為1.7 ℃，平均無霜期為46 d。合作市無絕對(duì)無霜期，多年平均降水量為558.1 mm，主要集中于7—9月，其占全年降水量的59.22%，年際變化顯著。年均蒸發(fā)量較大，為1 230.2 mm，約為降水量的2.2倍。最大標(biāo)準(zhǔn)凍土深度為1.47 m。主要?dú)庀鬄?zāi)害為干旱、低溫和霜凍等。土壤類型主要為高山草甸土、黑鈣土、沼澤土和灰褐土。

1.2 布點(diǎn)與采樣

本研究調(diào)查布點(diǎn)的區(qū)域分別為礦區(qū)外部（對(duì)照點(diǎn)）、堆浸場(chǎng)和礦區(qū)下游，土壤采樣調(diào)查分為初步調(diào)查（CB）和詳細(xì)調(diào)查（XX）。初步調(diào)查布點(diǎn)時(shí)，依據(jù)可疑污染地塊和因子，依靠地勢(shì)分階梯布設(shè)，布設(shè)間距為30～50 m，平均為40 m，共布設(shè)6個(gè)采樣點(diǎn)，編號(hào)依次為CB01至CB06，初步采樣深度為土壤層以下2 m。每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分別采集0.0～0.5 m、0.5～1.0 m、1.5～2.0 m深度的三個(gè)樣品，共計(jì)18個(gè)樣品。同時(shí)，在礦區(qū)外部四個(gè)垂軸方向設(shè)置4組對(duì)照點(diǎn)，對(duì)照點(diǎn)編號(hào)依次為BJ01至BJ04，每個(gè)軸上布設(shè)3個(gè)背景采樣點(diǎn)，對(duì)照點(diǎn)采集0.0～0.5 m表層土壤樣品，共計(jì)12個(gè)，等間距布設(shè)，在0.5～6.0 m范圍內(nèi)采集12個(gè)土壤樣品。詳細(xì)調(diào)查布設(shè)27個(gè)采樣點(diǎn)（含6個(gè)初步采樣點(diǎn)），間距為15～25 m，平均為20 m，除了初步采樣點(diǎn)之外，其編號(hào)依次為XX01至XX21。礦區(qū)內(nèi)在0.0～0.5 m深度范圍內(nèi)采集表層土壤樣品，并且根據(jù)判斷布點(diǎn)法在0.5～6.0 m深度的范圍內(nèi)采集其他土壤樣品，采樣間隔小于2 m，共采集222個(gè)樣品。礦區(qū)下游布設(shè)4個(gè)采樣點(diǎn)，編號(hào)依次為S01至S04，共采集36個(gè)土壤樣品。采集的樣品質(zhì)量為1 kg左右。每個(gè)土層深度至少采集一個(gè)樣品，當(dāng)同一土層深度污染痕跡明顯時(shí)，應(yīng)該根據(jù)具體情況增加一定數(shù)量的采樣點(diǎn)。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

土壤污染調(diào)查涉及布點(diǎn)、樣品的采集和處理、數(shù)據(jù)分析等環(huán)節(jié)，均按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。所有樣品用袋封存后貼好標(biāo)簽，保溫箱內(nèi)部溫度不高于4 ℃，直至樣品安全抵達(dá)實(shí)驗(yàn)室。然后，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析土壤污染物，包括砷、鎘、六價(jià)鉻、銅、鉛、汞、鎳和氰化物。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)照點(diǎn)土壤本底值

在礦區(qū)外部的對(duì)照點(diǎn)采集12個(gè)土壤樣品，測(cè)定土壤的砷含量。如表1所示，對(duì)照點(diǎn)土壤中砷的本底值為35.66 mg/kg，高于相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)（15.00 mg/kg）。

對(duì)照點(diǎn)位于礦石富集區(qū)，砷的本底值偏高，主要原因是該區(qū)域分布有金礦帶，砷一般與金礦伴生。因此，本研究采用本底值35.66 mg/kg作為砷的篩選值。

2.2 堆浸場(chǎng)初步調(diào)查的采樣分析結(jié)果

初步采樣中，所有土壤樣品的砷含量超過研究區(qū)的土壤篩選值。初步采樣布設(shè)6個(gè)采樣點(diǎn)，18個(gè)土壤樣品中砷含量均超過篩選值，最高超標(biāo)倍數(shù)為68.09倍。其中有15個(gè)樣品的砷含量超過建設(shè)用地土壤管制值，污染程度較高，存在嚴(yán)重環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，要將砷作為重點(diǎn)關(guān)注污染物，進(jìn)一步開展調(diào)查，其他重金屬含量均未超過土壤篩選值，如表2所示。所有土壤樣品的氰化物含量均低于建設(shè)用地和農(nóng)用地的土壤篩選值，風(fēng)險(xiǎn)可接受。

2.3 堆浸場(chǎng)詳細(xì)調(diào)查的采樣分析結(jié)果

經(jīng)初步采樣分析，砷是重要的污染物。為了進(jìn)一步了解該礦區(qū)土壤污染狀況，并為后續(xù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及場(chǎng)地修復(fù)提供依據(jù)，詳細(xì)采樣階段進(jìn)行精確的含量檢測(cè)。堆浸場(chǎng)共布設(shè)27個(gè)土壤采樣點(diǎn)，采集222個(gè)樣品進(jìn)行土壤砷含量檢測(cè)。其中，120個(gè)土壤樣品砷含量大于建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管制值，占樣品總數(shù)的54.05%；98個(gè)土壤樣品砷含量介于礦區(qū)土壤篩選值與建設(shè)用地土壤管制值之間，占樣品總數(shù)的44.15%；4個(gè)土壤樣品砷含量小于建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值，占樣品總數(shù)的1.8%。樣品砷含量保持在22.7～4 028.0 mg/kg，砷含量檢測(cè)結(jié)果超管制值的比重為54.05%，超篩選值的比重為98.20%，最大超篩選值倍數(shù)可達(dá)111.96倍，污染程度整體高。

2.4 礦區(qū)下游詳細(xì)采樣分析結(jié)果

礦區(qū)下游共布設(shè)4個(gè)土壤采樣點(diǎn)，采集36個(gè)樣品進(jìn)行土壤砷含量檢測(cè)，以判斷該場(chǎng)地的土壤污染環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。該區(qū)域土地類型屬于牧草地，因此可以執(zhí)行農(nóng)用地標(biāo)準(zhǔn)。其中，5個(gè)土壤樣品砷含量大于農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管制值，占樣品總數(shù)的13.9%；31個(gè)土壤樣品砷含量介于礦區(qū)土壤篩選值與農(nóng)用地土壤管制值之間，占樣品總數(shù)的86.1%。樣品砷含量保持在51.1～817.0 mg/kg，砷含量檢測(cè)結(jié)果超管制值的比重為13.9%，超篩選值的比重為100%，最大超篩選值倍數(shù)可達(dá)21.91倍，土壤砷含量整體較高。

2.5 研究區(qū)不同土壤深度的砷含量

綜合土壤初步采樣與詳細(xì)采樣的檢測(cè)分析結(jié)果，進(jìn)一步研究礦區(qū)內(nèi)外不同土壤深度的砷污染狀況，分析對(duì)照點(diǎn)、堆浸場(chǎng)和礦區(qū)下游不同深度的土壤樣品。對(duì)照點(diǎn)9個(gè)樣品的砷含量檢測(cè)結(jié)果均介于篩選值與管制值之間，樣品砷含量保持在56.5～90.1 mg/kg，超篩選值的比重為100%，最大超篩選值倍數(shù)可達(dá)1.53倍，土壤砷含量整體較高，如圖1（a）所示；堆浸場(chǎng)7處采樣點(diǎn)的60個(gè)樣品中，38個(gè)樣品砷含量檢測(cè)結(jié)果大于管制值，22個(gè)樣品砷含量檢測(cè)結(jié)果介于篩選值與管制值之間，樣品砷含量保持在52.1～1 839.0 mg/kg，砷含量檢測(cè)結(jié)果超管制值的比重為63.33%，超篩選值的比重為100%，最大超篩選值倍數(shù)可達(dá)50.57倍，污染程度整體極高，如圖1（b）所示；礦區(qū)下游3處采樣點(diǎn)的36個(gè)樣品中，4個(gè)樣品砷含量檢測(cè)結(jié)果大于管制值，32個(gè)樣品砷含量檢測(cè)結(jié)果介于篩選值與管制值之間，樣品砷含量保持在51.1～817.0 mg/kg，砷含量檢測(cè)結(jié)果超管制值的比重為8.33%，超篩選值的比重為100%，最大超篩選值倍數(shù)可達(dá)21.91倍，土壤砷含量整體較高，如圖1（c）所示。

結(jié)果表明，對(duì)照點(diǎn)所有樣品的砷含量均處于土壤篩選值和管制值之間，堆浸場(chǎng)樣品砷含量大部分高于管制值，礦區(qū)下游樣品大部分處于篩選值和管制值之間，只有少數(shù)樣品砷含量高于管制值。土壤砷含量的總體分布特征為堆浸場(chǎng)＞礦區(qū)下游＞對(duì)照點(diǎn)。

3 結(jié)語

目前，我國存在大量礦地遺跡，為了明確生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，有必要開展環(huán)境污染調(diào)查。經(jīng)采樣分析，即使無外來污染物，研究區(qū)土壤砷本底值也偏高，主要原因是該區(qū)域分布有金礦帶。初步采樣發(fā)現(xiàn)，更灑金礦堆浸場(chǎng)土壤的鎘、汞、鉛、銅、鉻、鎳等指標(biāo)均未超過土壤篩選值，風(fēng)險(xiǎn)可以接受。由于長時(shí)間降解作用，堆浸場(chǎng)土壤的氰化物含量也低于篩選值。唯有砷在所有樣品中的含量都大于本底值，甚至在有的樣品中超過管控值，污染程度較重，要對(duì)超過篩選值的土壤進(jìn)行修復(fù)，對(duì)超過管制值的土壤進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管控。分析表明，礦區(qū)上游土壤的砷經(jīng)雨水淋溶后，通過地表徑流進(jìn)入下游土壤中，導(dǎo)致下游土壤砷含量整體較高，但下游土壤砷含量已明顯小于礦區(qū)內(nèi)部土壤砷含量。這說明砷污染主要發(fā)生在礦區(qū)，礦區(qū)成土母質(zhì)砷含量較高是導(dǎo)致礦區(qū)下游土壤砷含量較高的主要原因，雖然下游土壤砷含量有所增加，但是礦區(qū)作業(yè)活動(dòng)對(duì)礦區(qū)下游土壤環(huán)境影響不大。從場(chǎng)地布局來看，礦區(qū)內(nèi)土壤均存在砷污染，其中堆浸場(chǎng)整體污染程度最高。經(jīng)過初步調(diào)查和詳細(xì)調(diào)查，更灑金礦砷污染土壤面積及范圍已大致確定，后續(xù)調(diào)查需要補(bǔ)充采樣，更加精確地劃定污染土壤修復(fù)或管控范圍，為后續(xù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及場(chǎng)地修復(fù)提供依據(jù)。

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