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本文作者：吳桂容1,2,3解慶林2曲芬霞2周惟艇4謝佳樂2作者單位：1.西環境工程與保護評價重點實驗室2.賀州學院3.廈門大學4.賀州市環境監測站

土壤的質量是保持礦業廢棄地土壤穩定性的關鍵因素。在礦山廢棄土地復墾研究中，土壤質量評價是其研究工作的主要內容之一，且涉及到的評價指標很多，重金屬含量就是其中之一［1］。礦場上覆巖土和尾礦庫區土壤中往往含有有害的重金屬元素，將這些巖土堆墊到地表，從而造成土壤污染，影響植物的生存，這些有毒有害物質如果隨徑流擴散，還將污染更大范圍的土壤［2］。其中，毒性最大的是Cd、Pb、Hg、As，它們不但不能被生物降解，相反，卻能在生物作用下放大、大量富集，沿食物鏈最后進入人體，引起急性、慢性中毒，甚至能夠致癌、致畸、致死［3］。廣西水巖壩曾是全國有名的鎢錫礦產地，位于廣西東北部平桂地區，沿姑婆山花崗巖巖基西南接觸帶產出，是南嶺鎢錫多金屬成礦帶的重要組成部分。水巖壩礦田的礦床類型主要為鎢錫石英脈型礦床（爛頭山）、錫石硫化物矽卡巖型礦床（大廟山）及錫石角礫巖型礦床（董家坳）［4］。其中，爛頭山的鎢錫石英脈型礦床工業價值較大。隨著開采數量逐漸減少，直至后來廢棄，留下了大量的廢棄地。由于當地人多地少，土地復墾成為面臨的主要問題。為了弄清當地土地生產的限制因子和重金屬污染狀況，減少生態安全風險，對當地的土壤和常見的農作物進行重金屬殘留測試，以期為當地大規模的土地復墾、生態恢復，及防止水土流失提供科學依據和基礎資料。

1材料與方法

1．1研究區域概況

水巖壩曾是鎢錫礦的開采地［5］，后逐漸廢棄，開采數量漸漸減少，其地理坐標位于東經111°33′～111°35′，北緯24°32′30″～24°35′。地處廣西賀州市東北側，距賀州市區16km。屬亞熱帶季風氣候，氣候溫和，光照充足，雨量充沛。年平均氣溫18．20℃，極端最高氣溫39．5℃，極端最低氣溫－4℃，年均降雨量1704mm，年蒸發量1650mm，相對濕度80％以上，年均無霜期299d。項目區周圍基巖均為花崗巖，主要土壤為紅壤和黃紅壤。天然植被主要為中亞熱帶綠闊葉林，也有針闊混交林和人工杉林、馬尾松林等。由于礦產的開采形成了大量的廢棄地，廢棄地的植物種類非常稀少，水土流失嚴重，自發復墾土地的農作物長勢相對差，產量低。

1．2樣品采集

參考前人對賀州礦區重金屬污染狀況的研究與報道，根據對當地情況的調查與走訪，確定了水巖壩原礦區的爛頭山、大廟山、董家坳3個不同類型的礦區作為土壤樣品調查的采集點。根據《農業土壤化學分析方法》［6］的相關要求，采用梅花型5點采樣法。樣品采集點以礦區周邊耕作土壤與礦區廢棄地土壤為主，采集了0～20cm的表層土壤（耕作層）與20～40cm亞耕作層土壤，去除土壤中的根系和碎石等雜質，混合均勻，取1kg裝入樣品袋運回實驗室；背景土壤為距離礦區5km以外的人類干擾少的林下森林土壤。植物樣品采用混合采樣，采集的植物樣品為礦區周邊耕作土地的農作物［小白菜、薺菜、生菜、芥菜、萵苣的地上部分、玉米］的籽實，隨機取鮮重各1kg，裝入樣品袋，帶回實驗室處理。

1．3樣品處理與分析

1．3．1土壤樣品

土壤樣品進行自然風干后，研磨，過100目尼龍篩后貯藏于干燥器備用，樣品加入混合酸（HNO3＋HClO4＋HF）用高壓消解罐進行消解，消解液中重金屬（As，Cd，Pb）的總量采用ICP－MS（電感耦合等離子體質譜儀Agilent7200C）進行測定。

1．3．2植物樣品

植物樣品運回實驗室后，用自來水清洗干凈，再用去離子水清洗3次，用濾紙吸干水分后稱量鮮重質量。105℃殺青30min，于60℃下烘干至恒中，稱量干重質量。烘干樣品研磨后過60目尼龍篩，加濃HNO3＋H2O2，采用高壓消解罐進行消解，消解后用ICP－MS（電感耦合等離子體質譜儀Agilent7200C）檢測各種重金屬（As，Cd，Pb）總量。

1．4數據處理

采用Excel2003軟件處理數。

2結果與分析

2．1尾礦庫區土壤的重金屬污染及遷移擴散

水巖壩尾礦庫區的土壤存在嚴重的Cd和As污染，Pb的污染程度相對較低，重金屬Cd和As都已經超過GB15618—1995的二級標準（表1），生態風險值相當大，Pb、Cd、As的重金屬含量分別是背景土壤的14．94倍、17．86倍、29．49倍。由于重金屬的遷移擴散，尾礦庫周邊的土壤污染嚴重，污染土壤Pb、Cd、As分別是背景土壤的4．36倍、6．02倍、11．21倍。說明，重金屬的類型不同，遷移擴散的速度有明顯差異，As的含量高，最容易發生遷移擴散；其次是Cd，尾礦庫土壤的Cd含量小于Pb，但污染土壤增加的倍數大于Pb，說明，相對Pb來說，Cd遷移擴散的速度大于Pb，Cd更容易發生遷移擴散。尾礦庫的土壤的pH值較高，這可能與選礦使用了堿石灰有一定的關系，由于水土流失和大氣降水，污染土壤的pH值小于尾礦庫區土壤。

2．2土壤重金屬在垂直方向的遷移擴散

通過對尾礦庫區土壤、周邊污染土壤的表層和亞耕作層的土壤重金屬Pb、Cd、As的測定（表2）發現，這3種重金屬在垂直方向具有相同的特征，即表層土壤的重金屬含量大于亞耕作層土壤。

2．3主要農作物的重金屬含量

在爛頭山、大廟山和董家坳礦區周邊土壤上生長的主要農作物的樣品中（表3），重金屬含量最高的是爛頭山礦區周邊土壤生長的芥菜，其As、Cd、Pb含量分別達到4．47mg／kg、6．35mg／kg及6．17mg／kg，最低的是董家坳礦區周邊土壤生長的玉米，其As、Cd、Pb分別為0．83mg／kg、0．11mg／kg、0．57mg／kg；不同的農作物對重金屬的吸收不同，在廢棄地選擇合適且對重金屬吸收少的農作物種植，可以減少重金屬進入食物鏈，對保護人們的身體健康顯得非常重要。

2．4主要農作物重金屬的富集系數

富集系數又稱吸收系數，是指作物體某部位某一元素的含量與土壤中該元素含量的百分比［7］。它可以表示土壤作物系統中不同重金屬元素遷移的難易程度，是表示不同元素間差異的較為合適的指標。從表3看出，對于As、Cd、Pb來說，富集系數最大的是爛頭山礦區周邊土壤生長的芥菜，最小的是董家坳礦區周邊土壤生長的玉米。不同地點主要農作物的富集系數As、Cd、Pb的平均值是0．92、29．18、2．81，Cd的富集系數最大，Pb和As的富集系數相對較少。從生物毒性來說，Cd的生態毒性大于Pb和As，因此，為了減少進入食物鏈的重金屬含量，保護人們身體健康，對于水巖壩尾礦區應重點防治Cd污染，選擇Cd富集系數較少的農作物進行種植。

3小結與討論

1）通過對賀州水巖壩鎢錫礦的尾礦庫區土壤、周圍的污染土壤、背景土壤及主要農作物的采樣分析，結果表明，水巖壩尾礦庫區和周邊的土壤重金屬Cd、As污染相當嚴重，尾礦庫區成為一個重金屬的污染源，不斷地向周圍遷移擴散從而造成更大范圍的污染，其中，As的遷移擴散速度最強，其次為Cd。通過植被恢復和工程措施將重金屬固定下來顯得尤為必要。2）通過對尾礦庫周圍污染土壤上生長的農作物的重金屬含量進行分析發現，不同的農作物種類對不同重金屬的富集程度不同，芥菜對As、Cd和Pb的富集系數最大，不適宜在周邊的污染土壤種植；玉米對As、Cd、Pb的富集系數較小，但重金屬的含量還是相對較大，因而有必要根據土壤的重金屬種類選擇富集系數較小的植物進行栽種，同時結合土壤重金屬的穩定，降低重金屬的活性，從而達到減少植物體的重金屬含量，降低進入食物鏈的含量，減少重金屬的危害。3）尾礦庫區的土壤和周邊一定范圍的土壤重金屬As和Cd含量已經相當大，簡單的土地復墾已經不能解決重金屬污染帶來的危害。因而在重金屬As和Cd含量高的地方進行植被恢復而不是作為耕地進行復墾；在重金屬污染相對較輕的區域結合重金屬穩定技術進行土地復墾。4）廢棄地重金屬含量高，在大氣降水的作用下發生遷移擴散，從而擴大污染范圍，成為潛在的污染源。為了防止重金屬遷移擴散，采取必要的措施將重金屬穩定，其中針對性最強的是防止As的遷移擴散，其次考慮Cd。不同植物種類對重金屬的吸收、積累差異很大。例如，蕨類植物吸收Cd的量特別多，體內含Cd量可高達1200mg／kg；雙子葉植物吸鎘量也相當高，如向日葵、菊花體內含Cd的量可高達400mg／kg和180mg／kg；單子葉植物含Cd量比雙子葉植物少［7－9］；印度芥菜通過對重金屬螯合、區域化可部分解除重金屬的毒性，可富集／忍耐Cd、Zn等多種重金屬［10］。