李彤

摘 要：對(duì)廣東粵北某礦山尾礦庫下游河流的6個(gè)表層沉積物樣品中的重金屬含量進(jìn)行分析測定，對(duì)其累積污染及潛在生態(tài)危害進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：礦下河流沉積物中重金屬含量普遍高于全省土壤背景值，且沿程呈下降趨勢；各金屬指標(biāo)的污染程度由強(qiáng)至弱依次為鎘>砷≈鉛>>汞，潛在生態(tài)危害程度由強(qiáng)至弱依次為鎘>鉛≈砷>>汞。

關(guān)鍵詞：礦山、重金屬污染、地累指數(shù)、潛在生態(tài)危害

沉積物是河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，為底棲動(dòng)植物生存發(fā)展提供了基礎(chǔ)的外部環(huán)境；沉積物也是河流水環(huán)境體系中重要的“匯”和“源”，其環(huán)境質(zhì)量常被視為可用于評(píng)價(jià)水體累積污染程度的指示指標(biāo)。本文研究的礦山位于廣東粵北山區(qū)，屬特大型多金屬礦山。經(jīng)多年的開采，礦區(qū)附近已形成兩個(gè)主要的尾礦堆積庫。由于尾礦渣中硫含量較高[1]，其與空氣接觸后易被氧化，導(dǎo)致礦坑土壤酸化嚴(yán)重，加劇了尾礦中重金屬的流失。本文以礦區(qū)下游主要水系沉積物重金屬含量調(diào)查為基礎(chǔ)，對(duì)礦山尾礦庫及下游河流沉積物的污染水平及潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，為評(píng)估礦山廢水環(huán)境影響及累積污染提供理論依據(jù)。

1. 材料與方法

2012年8月，對(duì)礦山攔泥壩和尾礦庫及其下游受納河流沉積物進(jìn)行采樣。使用重力底泥采樣器采集各采樣點(diǎn)表層沉積物樣品，用雙層聚乙烯袋密封保存帶回實(shí)驗(yàn)室處理；樣品自然風(fēng)干后，剔除殘留枝葉，礫石等雜物，研磨過篩（100目）；采用四分法取樣分析各指標(biāo)。所有實(shí)驗(yàn)用器皿均在10%的硝酸溶液浸泡1天后洗凈使用；使用等離子光譜法測定表層沉積物中Pb、Cd、Hg和As含量進(jìn)行測定。

2. 結(jié)果與分析

2.1 重金屬含量及空間分布特征

沉積物重金屬含量顯示：除汞元素以外，各采樣點(diǎn)的各金屬指標(biāo)濃度均處于較高水平。其中攔泥壩和尾礦庫污染程度最為嚴(yán)重，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出土壤環(huán)境質(zhì)量Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中鉛、砷濃度最高，超Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)9.8和31.2倍，超廣東省背景值167.8和131.5倍。而尾礦庫壩前的鎘濃度最高，超土壤環(huán)境質(zhì)量Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)13.9倍，超全省背景值572.1倍。礦下納污支流河流沉積物環(huán)境質(zhì)量整體超Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中鎘超標(biāo)0.7-1.3倍，砷超標(biāo)2.8-5.8倍之間。

2.2重金屬污染程度評(píng)價(jià)

采用地累積指數(shù)法（Forstner，1989）評(píng)價(jià)各金屬指標(biāo)相對(duì)富集程度，結(jié)果如表2所示。結(jié)果可見，礦下下游河流沉積物中鎘的累積程度最高，各監(jiān)測點(diǎn)評(píng)價(jià)級(jí)數(shù)在5-6級(jí)之間，為強(qiáng)-極強(qiáng)或極強(qiáng)污染程度；汞累積程度最低基本處于無污染（0級(jí)）或無-中度（1級(jí)）污染。鉛、砷累積較為嚴(yán)重的區(qū)域主要在攔泥壩（6級(jí)）及其直接納污支流（4級(jí)）；下游河流累積影響相對(duì)較輕，處于無污染或重度污染。采用均方根指數(shù)綜合各重金屬指標(biāo)地累積指數(shù)[2]評(píng)價(jià)礦下河流沉積物中重金屬的污染程度由強(qiáng)至弱依次為：Cd>As≈Pb>Hg。

表1 沉積物重金屬污染地累指數(shù)Igeo與分級(jí)

2.3 重金屬潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)

采用重金屬潛在生態(tài)危害指數(shù)法（Risk index，RI）評(píng)價(jià)礦下水體重金屬生態(tài)危害，結(jié)果顯示（見表2）：Hg的生態(tài)危害系數(shù)Ei在各點(diǎn)均處于輕微級(jí)別；攔泥壩Cd、Pb和As的生態(tài)危害程度系數(shù)都超過320，達(dá)到極強(qiáng)程度；尾礦庫Cd的生態(tài)危害系數(shù)最高，也達(dá)極強(qiáng)程度。尾礦廢水的直接受納小溪沉積物中Cd、Pb和As的生態(tài)危害系數(shù)大多處于強(qiáng)水平；而支流與干流生態(tài)危害指數(shù)在3.2～66之間，處于輕微危害至中等危害之間。根據(jù)各重金屬元素生態(tài)危害系數(shù)均由強(qiáng)至若排序，則有：Cd>Pb>As>>Hg。從綜合危害指數(shù)RI上看，礦山攔泥壩及尾礦庫的生態(tài)危害程度最高，都已超過極強(qiáng)程度，是下游水體重金屬水質(zhì)的主要風(fēng)險(xiǎn)源。

表3 沉積物重金屬生態(tài)危害評(píng)價(jià)

3. 結(jié)論

（1） 通過對(duì)廣東粵北某重金屬礦尾礦庫與攔泥壩沉積物重金屬含量的分析表明，Cd、Pb和As濃度已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水平，成為污染下游河流的主要污染來源。礦下直接納污小溪的沉積物環(huán)境質(zhì)量已劣于土壤環(huán)境質(zhì)量三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，超過農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)和植物正常生長的土壤臨界值；下游支流與干流水體沉積物質(zhì)量基本滿足三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

（2） 地累積指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)現(xiàn)各重金屬指標(biāo)在受影響水系中的富集程度由強(qiáng)至弱的順序依次為：Cd>As≈Pb>Hg；潛在生態(tài)危害程度由強(qiáng)至弱的順序依次為：Cd>Pb>As>>Hg，并且Cd也是主要影響因子。

（3） 礦山下游各河流沉積物綜合生態(tài)危害指數(shù)沿程逐漸降低趨勢，但受礦山長期累積污染的趨勢已經(jīng)有所顯現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]柬文圣，張志權(quán)，藍(lán)崇鈺.廣東樂昌鉛鋅尾礦的酸化潛力[J].環(huán)境科學(xué)，2001，22（3）：113-117.

[2]許振成，楊曉云，溫勇 等. 北江中上游底泥重金屬污染及其潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)，2009，30（11）：3262-3268

[3]中國環(huán)境監(jiān)測總站.中國土壤元素背景值[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1990

[4]Burton G A. Sediment quality criteria in use around the world[J].The Japanese Society of Limnology，2002，3：65-75endprint

摘 要：對(duì)廣東粵北某礦山尾礦庫下游河流的6個(gè)表層沉積物樣品中的重金屬含量進(jìn)行分析測定，對(duì)其累積污染及潛在生態(tài)危害進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：礦下河流沉積物中重金屬含量普遍高于全省土壤背景值，且沿程呈下降趨勢；各金屬指標(biāo)的污染程度由強(qiáng)至弱依次為鎘>砷≈鉛>>汞，潛在生態(tài)危害程度由強(qiáng)至弱依次為鎘>鉛≈砷>>汞。

關(guān)鍵詞：礦山、重金屬污染、地累指數(shù)、潛在生態(tài)危害

沉積物是河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，為底棲動(dòng)植物生存發(fā)展提供了基礎(chǔ)的外部環(huán)境；沉積物也是河流水環(huán)境體系中重要的“匯”和“源”，其環(huán)境質(zhì)量常被視為可用于評(píng)價(jià)水體累積污染程度的指示指標(biāo)。本文研究的礦山位于廣東粵北山區(qū)，屬特大型多金屬礦山。經(jīng)多年的開采，礦區(qū)附近已形成兩個(gè)主要的尾礦堆積庫。由于尾礦渣中硫含量較高[1]，其與空氣接觸后易被氧化，導(dǎo)致礦坑土壤酸化嚴(yán)重，加劇了尾礦中重金屬的流失。本文以礦區(qū)下游主要水系沉積物重金屬含量調(diào)查為基礎(chǔ)，對(duì)礦山尾礦庫及下游河流沉積物的污染水平及潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，為評(píng)估礦山廢水環(huán)境影響及累積污染提供理論依據(jù)。

1. 材料與方法

2012年8月，對(duì)礦山攔泥壩和尾礦庫及其下游受納河流沉積物進(jìn)行采樣。使用重力底泥采樣器采集各采樣點(diǎn)表層沉積物樣品，用雙層聚乙烯袋密封保存帶回實(shí)驗(yàn)室處理；樣品自然風(fēng)干后，剔除殘留枝葉，礫石等雜物，研磨過篩（100目）；采用四分法取樣分析各指標(biāo)。所有實(shí)驗(yàn)用器皿均在10%的硝酸溶液浸泡1天后洗凈使用；使用等離子光譜法測定表層沉積物中Pb、Cd、Hg和As含量進(jìn)行測定。

2. 結(jié)果與分析

2.1 重金屬含量及空間分布特征

沉積物重金屬含量顯示：除汞元素以外，各采樣點(diǎn)的各金屬指標(biāo)濃度均處于較高水平。其中攔泥壩和尾礦庫污染程度最為嚴(yán)重，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出土壤環(huán)境質(zhì)量Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中鉛、砷濃度最高，超Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)9.8和31.2倍，超廣東省背景值167.8和131.5倍。而尾礦庫壩前的鎘濃度最高，超土壤環(huán)境質(zhì)量Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)13.9倍，超全省背景值572.1倍。礦下納污支流河流沉積物環(huán)境質(zhì)量整體超Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中鎘超標(biāo)0.7-1.3倍，砷超標(biāo)2.8-5.8倍之間。

2.2重金屬污染程度評(píng)價(jià)

采用地累積指數(shù)法（Forstner，1989）評(píng)價(jià)各金屬指標(biāo)相對(duì)富集程度，結(jié)果如表2所示。結(jié)果可見，礦下下游河流沉積物中鎘的累積程度最高，各監(jiān)測點(diǎn)評(píng)價(jià)級(jí)數(shù)在5-6級(jí)之間，為強(qiáng)-極強(qiáng)或極強(qiáng)污染程度；汞累積程度最低基本處于無污染（0級(jí)）或無-中度（1級(jí)）污染。鉛、砷累積較為嚴(yán)重的區(qū)域主要在攔泥壩（6級(jí)）及其直接納污支流（4級(jí)）；下游河流累積影響相對(duì)較輕，處于無污染或重度污染。采用均方根指數(shù)綜合各重金屬指標(biāo)地累積指數(shù)[2]評(píng)價(jià)礦下河流沉積物中重金屬的污染程度由強(qiáng)至弱依次為：Cd>As≈Pb>Hg。

表1 沉積物重金屬污染地累指數(shù)Igeo與分級(jí)

2.3 重金屬潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)

采用重金屬潛在生態(tài)危害指數(shù)法（Risk index，RI）評(píng)價(jià)礦下水體重金屬生態(tài)危害，結(jié)果顯示（見表2）：Hg的生態(tài)危害系數(shù)Ei在各點(diǎn)均處于輕微級(jí)別；攔泥壩Cd、Pb和As的生態(tài)危害程度系數(shù)都超過320，達(dá)到極強(qiáng)程度；尾礦庫Cd的生態(tài)危害系數(shù)最高，也達(dá)極強(qiáng)程度。尾礦廢水的直接受納小溪沉積物中Cd、Pb和As的生態(tài)危害系數(shù)大多處于強(qiáng)水平；而支流與干流生態(tài)危害指數(shù)在3.2～66之間，處于輕微危害至中等危害之間。根據(jù)各重金屬元素生態(tài)危害系數(shù)均由強(qiáng)至若排序，則有：Cd>Pb>As>>Hg。從綜合危害指數(shù)RI上看，礦山攔泥壩及尾礦庫的生態(tài)危害程度最高，都已超過極強(qiáng)程度，是下游水體重金屬水質(zhì)的主要風(fēng)險(xiǎn)源。

表3 沉積物重金屬生態(tài)危害評(píng)價(jià)

3. 結(jié)論

（1） 通過對(duì)廣東粵北某重金屬礦尾礦庫與攔泥壩沉積物重金屬含量的分析表明，Cd、Pb和As濃度已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水平，成為污染下游河流的主要污染來源。礦下直接納污小溪的沉積物環(huán)境質(zhì)量已劣于土壤環(huán)境質(zhì)量三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，超過農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)和植物正常生長的土壤臨界值；下游支流與干流水體沉積物質(zhì)量基本滿足三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

（2） 地累積指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)現(xiàn)各重金屬指標(biāo)在受影響水系中的富集程度由強(qiáng)至弱的順序依次為：Cd>As≈Pb>Hg；潛在生態(tài)危害程度由強(qiáng)至弱的順序依次為：Cd>Pb>As>>Hg，并且Cd也是主要影響因子。

（3） 礦山下游各河流沉積物綜合生態(tài)危害指數(shù)沿程逐漸降低趨勢，但受礦山長期累積污染的趨勢已經(jīng)有所顯現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]柬文圣，張志權(quán)，藍(lán)崇鈺.廣東樂昌鉛鋅尾礦的酸化潛力[J].環(huán)境科學(xué)，2001，22（3）：113-117.

[2]許振成，楊曉云，溫勇 等. 北江中上游底泥重金屬污染及其潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)，2009，30（11）：3262-3268

[3]中國環(huán)境監(jiān)測總站.中國土壤元素背景值[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1990

[4]Burton G A. Sediment quality criteria in use around the world[J].The Japanese Society of Limnology，2002，3：65-75endprint

摘 要：對(duì)廣東粵北某礦山尾礦庫下游河流的6個(gè)表層沉積物樣品中的重金屬含量進(jìn)行分析測定，對(duì)其累積污染及潛在生態(tài)危害進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：礦下河流沉積物中重金屬含量普遍高于全省土壤背景值，且沿程呈下降趨勢；各金屬指標(biāo)的污染程度由強(qiáng)至弱依次為鎘>砷≈鉛>>汞，潛在生態(tài)危害程度由強(qiáng)至弱依次為鎘>鉛≈砷>>汞。

關(guān)鍵詞：礦山、重金屬污染、地累指數(shù)、潛在生態(tài)危害

沉積物是河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，為底棲動(dòng)植物生存發(fā)展提供了基礎(chǔ)的外部環(huán)境；沉積物也是河流水環(huán)境體系中重要的“匯”和“源”，其環(huán)境質(zhì)量常被視為可用于評(píng)價(jià)水體累積污染程度的指示指標(biāo)。本文研究的礦山位于廣東粵北山區(qū)，屬特大型多金屬礦山。經(jīng)多年的開采，礦區(qū)附近已形成兩個(gè)主要的尾礦堆積庫。由于尾礦渣中硫含量較高[1]，其與空氣接觸后易被氧化，導(dǎo)致礦坑土壤酸化嚴(yán)重，加劇了尾礦中重金屬的流失。本文以礦區(qū)下游主要水系沉積物重金屬含量調(diào)查為基礎(chǔ)，對(duì)礦山尾礦庫及下游河流沉積物的污染水平及潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，為評(píng)估礦山廢水環(huán)境影響及累積污染提供理論依據(jù)。

1. 材料與方法

2012年8月，對(duì)礦山攔泥壩和尾礦庫及其下游受納河流沉積物進(jìn)行采樣。使用重力底泥采樣器采集各采樣點(diǎn)表層沉積物樣品，用雙層聚乙烯袋密封保存帶回實(shí)驗(yàn)室處理；樣品自然風(fēng)干后，剔除殘留枝葉，礫石等雜物，研磨過篩（100目）；采用四分法取樣分析各指標(biāo)。所有實(shí)驗(yàn)用器皿均在10%的硝酸溶液浸泡1天后洗凈使用；使用等離子光譜法測定表層沉積物中Pb、Cd、Hg和As含量進(jìn)行測定。

2. 結(jié)果與分析

2.1 重金屬含量及空間分布特征

沉積物重金屬含量顯示：除汞元素以外，各采樣點(diǎn)的各金屬指標(biāo)濃度均處于較高水平。其中攔泥壩和尾礦庫污染程度最為嚴(yán)重，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出土壤環(huán)境質(zhì)量Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中鉛、砷濃度最高，超Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)9.8和31.2倍，超廣東省背景值167.8和131.5倍。而尾礦庫壩前的鎘濃度最高，超土壤環(huán)境質(zhì)量Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)13.9倍，超全省背景值572.1倍。礦下納污支流河流沉積物環(huán)境質(zhì)量整體超Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中鎘超標(biāo)0.7-1.3倍，砷超標(biāo)2.8-5.8倍之間。

2.2重金屬污染程度評(píng)價(jià)

采用地累積指數(shù)法（Forstner，1989）評(píng)價(jià)各金屬指標(biāo)相對(duì)富集程度，結(jié)果如表2所示。結(jié)果可見，礦下下游河流沉積物中鎘的累積程度最高，各監(jiān)測點(diǎn)評(píng)價(jià)級(jí)數(shù)在5-6級(jí)之間，為強(qiáng)-極強(qiáng)或極強(qiáng)污染程度；汞累積程度最低基本處于無污染（0級(jí)）或無-中度（1級(jí)）污染。鉛、砷累積較為嚴(yán)重的區(qū)域主要在攔泥壩（6級(jí)）及其直接納污支流（4級(jí)）；下游河流累積影響相對(duì)較輕，處于無污染或重度污染。采用均方根指數(shù)綜合各重金屬指標(biāo)地累積指數(shù)[2]評(píng)價(jià)礦下河流沉積物中重金屬的污染程度由強(qiáng)至弱依次為：Cd>As≈Pb>Hg。

表1 沉積物重金屬污染地累指數(shù)Igeo與分級(jí)

2.3 重金屬潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)

采用重金屬潛在生態(tài)危害指數(shù)法（Risk index，RI）評(píng)價(jià)礦下水體重金屬生態(tài)危害，結(jié)果顯示（見表2）：Hg的生態(tài)危害系數(shù)Ei在各點(diǎn)均處于輕微級(jí)別；攔泥壩Cd、Pb和As的生態(tài)危害程度系數(shù)都超過320，達(dá)到極強(qiáng)程度；尾礦庫Cd的生態(tài)危害系數(shù)最高，也達(dá)極強(qiáng)程度。尾礦廢水的直接受納小溪沉積物中Cd、Pb和As的生態(tài)危害系數(shù)大多處于強(qiáng)水平；而支流與干流生態(tài)危害指數(shù)在3.2～66之間，處于輕微危害至中等危害之間。根據(jù)各重金屬元素生態(tài)危害系數(shù)均由強(qiáng)至若排序，則有：Cd>Pb>As>>Hg。從綜合危害指數(shù)RI上看，礦山攔泥壩及尾礦庫的生態(tài)危害程度最高，都已超過極強(qiáng)程度，是下游水體重金屬水質(zhì)的主要風(fēng)險(xiǎn)源。

表3 沉積物重金屬生態(tài)危害評(píng)價(jià)

3. 結(jié)論

（1） 通過對(duì)廣東粵北某重金屬礦尾礦庫與攔泥壩沉積物重金屬含量的分析表明，Cd、Pb和As濃度已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水平，成為污染下游河流的主要污染來源。礦下直接納污小溪的沉積物環(huán)境質(zhì)量已劣于土壤環(huán)境質(zhì)量三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，超過農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)和植物正常生長的土壤臨界值；下游支流與干流水體沉積物質(zhì)量基本滿足三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

（2） 地累積指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)現(xiàn)各重金屬指標(biāo)在受影響水系中的富集程度由強(qiáng)至弱的順序依次為：Cd>As≈Pb>Hg；潛在生態(tài)危害程度由強(qiáng)至弱的順序依次為：Cd>Pb>As>>Hg，并且Cd也是主要影響因子。

（3） 礦山下游各河流沉積物綜合生態(tài)危害指數(shù)沿程逐漸降低趨勢，但受礦山長期累積污染的趨勢已經(jīng)有所顯現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]柬文圣，張志權(quán)，藍(lán)崇鈺.廣東樂昌鉛鋅尾礦的酸化潛力[J].環(huán)境科學(xué)，2001，22（3）：113-117.

[2]許振成，楊曉云，溫勇 等. 北江中上游底泥重金屬污染及其潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)，2009，30（11）：3262-3268

[3]中國環(huán)境監(jiān)測總站.中國土壤元素背景值[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1990

[4]Burton G A. Sediment quality criteria in use around the world[J].The Japanese Society of Limnology，2002，3：65-75endprint