高娟琴， 于揚(yáng)， 王登紅， 劉麗君， 王偉， 郝雪峰， 代鴻章

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院， 北京 100083；2.自然資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所， 北京 100037；3.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局地質(zhì)礦產(chǎn)科學(xué)研究所， 四川 成都 610036；4.四川省地質(zhì)調(diào)查院， 四川 成都 610081)

土壤是地球生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，土壤環(huán)境質(zhì)量與生態(tài)系統(tǒng)安全息息相關(guān)[1]。重金屬容易通過遷移作用富集，土壤中過量的重金屬會(huì)通過食物鏈進(jìn)入人體，對(duì)人體健康造成危害[2]。除普通生活區(qū)及農(nóng)田土壤等容易受到生活污水或工業(yè)發(fā)展污染之外[3]，已開采礦山對(duì)礦區(qū)及周邊土壤造成重金屬污染更是屢見不鮮。已開采的金屬礦山大多存在重金屬尾礦渣、冶煉排放的廢渣堆放等現(xiàn)象，酸溶后極易隨著礦山排水或降雨進(jìn)入水環(huán)境或直接進(jìn)入土壤[4]，且具有一定的蔓延性。已有大量研究者關(guān)注了金礦[5-6]、鎢錫熱液礦床[7]、銅礦[8-9]、鉛鋅礦[10-12]、鐵礦[13]、錳礦[14]、稀土礦床及其尾礦[15-16]的礦區(qū)、冶煉場(chǎng)所及周邊土壤重金屬分布特征，結(jié)果表明一些銅、鉛、鋅等原本就富含重金屬元素的礦床以及常有重金屬元素伴生的礦床的開采，更易造成嚴(yán)重的土壤重金屬污染。如Claveria等[17]對(duì)菲律賓Lepanto金銅礦區(qū)的研究表明，礦區(qū)土壤中Cu含量介于126.12～4963.26mg/kg之間，As含量介于10.36～3940.53mg/kg，土壤中此兩種重金屬元素明顯富集；陳璐等[18]2017年的研究表明，某鉛鋅礦尾礦庫周邊土壤中Pb累積嚴(yán)重，達(dá)到背景值的兩倍以上。目前關(guān)于典型鋰礦區(qū)土壤中重金屬含量及污染水平的報(bào)道較少，掌握鋰資源富集區(qū)的土壤重金屬富集情況具有研究意義。

鋰是二十一世紀(jì)的能源金屬，隨著可控核聚變技術(shù)的發(fā)展，鋰的戰(zhàn)略地位進(jìn)一步提高[19-21]。近年來伴隨著新能源汽車的研發(fā)及推廣，世界各國(guó)的鋰資源需求量逐年增長(zhǎng)，在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)合理開發(fā)利用鋰資源迫在眉睫。在此背景下，鋰礦區(qū)的礦業(yè)采選活動(dòng)是否會(huì)對(duì)土壤產(chǎn)生重金屬污染這一問題亟待研究。甲基卡作為亞洲最大的鋰輝石礦區(qū)，前人已對(duì)其地質(zhì)背景、成礦模式、礦石礦物特點(diǎn)等作了較為透徹的研究，但是礦區(qū)根系土壤中重金屬含量水平及分布情況則研究較少，本文結(jié)合微量元素測(cè)試的ICP-MS方法，參照我國(guó)最新的土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 15618—2018中給出的重金屬元素項(xiàng)目，研究甲基卡鋰資源富集區(qū)根系土壤中Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn含量水平，對(duì)川西甲基卡鋰資源富集區(qū)的根系土壤重金屬分布情況及土壤環(huán)境作出評(píng)價(jià)。

1 研究區(qū)概況

川西甲基卡鋰礦區(qū)位于松潘甘孜造山帶東南緣，四川省西部甘孜藏族自治州康定、雅江、道孚三縣交界，距川藏線公路沿線塔公鄉(xiāng)25km。甲基卡礦區(qū)面積62平方千米，海拔4300～4500m。礦區(qū)主要出露三疊系西康群砂頁巖，主要成礦巖體是礦區(qū)南部的印支期二云母花崗巖(稱馬頸子巖體)。已發(fā)現(xiàn)的主要鋰礦脈有134號(hào)脈、308號(hào)脈、X03號(hào)脈，其中134脈和308脈是地表裸露礦脈，已進(jìn)行了礦業(yè)開采活動(dòng)，近年來通過物化探遙感等多手段工作，新增若干鋰資源富集區(qū)。礦區(qū)主要含鋰礦物為鋰輝石，甲基卡是中國(guó)最大的偉晶巖型鋰礦，目前已探明的氧化鋰儲(chǔ)量超過200萬噸，達(dá)超大型礦床規(guī)模，居亞洲之首[22-23]。甲基卡伴生的稀有金屬資源還有Be、Nb、Ta、Rb、Cs、Sn等[24-25]。礦區(qū)周邊居民多為藏民，多以放牧為生。礦區(qū)范圍內(nèi)天氣變化無常，常有雷電，冬季氣候環(huán)境惡劣，人煙稀少，夏季當(dāng)?shù)啬撩駮?huì)在此短期游牧，土壤環(huán)境未受除礦業(yè)開采之外的大規(guī)模人為活動(dòng)干預(yù)。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 樣品采集

2016—2018年項(xiàng)目組于甲基卡鋰資源富集區(qū)采集根系土壤樣品68件(采樣點(diǎn)位置見圖1)，采樣點(diǎn)涵蓋尾礦庫、選礦廠房、已開采礦區(qū)(134脈、308脈)周邊，以及未進(jìn)行采礦活動(dòng)的背景區(qū)、未開采資源富集區(qū)等。

甲基卡礦區(qū)土壤為巖石原地機(jī)械破碎風(fēng)化而成，顏色呈棕灰色，混雜碎石較多。采樣時(shí)操作者佩戴一次性手套，使用塑料鏟從植物根部采集根系土壤封裝于一次性密實(shí)袋之中，每個(gè)樣點(diǎn)采集根系土壤樣品一袋，質(zhì)量500g以上，記錄采樣點(diǎn)位信息并編號(hào)。與常規(guī)化探土壤樣品的采集方法不同，本研究中根系土壤采集深度為0～20cm，即植物根系直接生長(zhǎng)的土壤環(huán)境，其更能通過植物根系所處的土壤的重金屬含量，考量土壤重金屬是否會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)造成危害，進(jìn)而可以評(píng)估該土壤重金屬含量水平對(duì)牲畜及人體是否安全?；氐今v地及時(shí)對(duì)樣品進(jìn)行初步風(fēng)干，防止樣品在運(yùn)輸過程中發(fā)霉變質(zhì)，野外初步風(fēng)干過程于租借的樣品庫中進(jìn)行，將土壤樣品置于干凈的吸水烘焙紙上，各樣品間距離應(yīng)大于30cm，防止交叉污染?；氐綄?shí)驗(yàn)室，將已于野外自然風(fēng)干的根系土壤樣品置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱之中于65℃烘2～3天至完全干燥，過200目篩，備用。

圖1 甲基卡礦區(qū)根系土壤采樣點(diǎn)位置Fig.1 Sampling location of root soils in Jiajika mining area

2.2 樣品測(cè)試

將準(zhǔn)備好的根系土壤粉末樣品送至國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心進(jìn)行重金屬元素(Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn)含量測(cè)定，部分樣品準(zhǔn)備重復(fù)樣以保證測(cè)試精準(zhǔn)度。上機(jī)測(cè)試之前須對(duì)樣品進(jìn)行溶樣前處理，稱取粉末樣品0.05g(誤差范圍±0.001g)于封閉溶樣的聚四氟乙烯罐中，隨后加2mL氫氟酸、1mL 7.5mol/L硝酸，蓋上聚四氟乙烯罐上蓋，裝入鋼套中封閉，于190℃加熱保溫30h。待冷卻后打開蓋子，取出聚四氟乙烯內(nèi)罐，放于電熱板上，170℃蒸發(fā)至干。加0.5mL硝酸再次蒸干，該步驟重復(fù)兩次，加7.5mol/L硝酸5mL，蓋上上蓋，將聚四氟乙烯內(nèi)罐裝入鋼套中封閉。溶樣器放入烘箱中，150℃下保溫3h，待溶樣器冷卻之后，將其內(nèi)溶液轉(zhuǎn)至50mL容量瓶中，用超純水定容至刻度，此溶液即為電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS，型號(hào)PE300D)測(cè)定用[26-28]。測(cè)試方法依據(jù)GB/T 14506.30—2010《硅酸鹽巖巖石化學(xué)分析方法》第30部分:44個(gè)元素量測(cè)定，方法精密度(RSD)為2%～10%，檢測(cè)下限為0.05×10-6。

樣品測(cè)試通過測(cè)定國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控，各元素測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果吻合。此外，事先插入土壤樣品重復(fù)樣進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控，重復(fù)樣品之間檢測(cè)結(jié)果差值介于2%～5%之間，符合測(cè)試質(zhì)量要求。

3 結(jié)果與討論

3.1 根系土壤重金屬元素含量

川西甲基卡礦區(qū)2016—2018年全部根系土壤樣品Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn含量測(cè)定結(jié)果(表1)及重金屬含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表2)顯示，甲基卡礦區(qū)根系土壤Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn含量平均值(mg/kg)分別為:0.13、15.31、25.47、60.57、16.12、23.59、66.83，Pb、Cr、Cu、Ni、Zn含量平均值均低于全國(guó)A層土壤背景值[29]，這是由于礦區(qū)地處川西高原，人口數(shù)量較少，與全國(guó)土壤環(huán)境相比受人類活動(dòng)源影響較小。

甲基卡礦區(qū)不同區(qū)域重金屬含量差異明顯。尾礦庫根系土壤As、Cu、Ni、Zn元素的平均含量為區(qū)內(nèi)最高，這是因?yàn)槲驳V庫常年有尾礦渣堆積，對(duì)尾礦庫周邊土壤部分重金屬含量造成了一定的影響。礦區(qū)內(nèi)選礦廠房、已開采礦區(qū)及無礦業(yè)活動(dòng)區(qū)各項(xiàng)重金屬元素含量不是很高，說明礦業(yè)開采及選礦活動(dòng)并未對(duì)土壤重金屬含量造成明顯影響，這是由于甲基卡富鋰偉晶巖和圍巖中重金屬含量都不高，基于甲基卡礦區(qū)203件巖石樣品(含礦偉晶巖及圍巖)的重金屬含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果，Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn含量平均值(mg/kg)分別為:4.28、6.09、32.22、35.17、405.46、53.06，與銅鉛鋅等金屬礦山相比重金屬含量水平均較低，且甲基卡是采用物理選礦的方式生產(chǎn)鋰精礦粉，與銅、鉛、錫等金屬礦山的生產(chǎn)相比，無冶煉環(huán)節(jié)，采選礦基本不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的重金屬污染。

表1甲基卡礦區(qū)2016—2018年根系土壤重金屬元素含量測(cè)試結(jié)果

Table 1 Heavy metal content in root soils in Jiajika mining area from 2016 to 2018

采樣時(shí)間(年份)采樣點(diǎn)位置樣品編號(hào)重金屬元素含量(mg/kg)CdAsPbCrCuNiZn融達(dá)廠房海子北側(cè)16JJKS010.18 14.75 25.67 66.97 20.49 27.35 89.29絕情谷海子?xùn)|側(cè)16JJKS020.13 11.61 29.42 64.59 20.59 24.74 35.84 絕情谷海子?xùn)|側(cè)16JJKS040.21 8.74 26.50 66.41 17.49 29.32 55.05 石英采礦址裂隙水旁16JJKS050.07 19.42 29.34 62.24 17.45 17.65 45.70 絕情谷海子?xùn)|側(cè)16JJKS070.24 8.58 25.34 65.06 17.38 28.79 58.94 508脈北側(cè)干流旁16JJKS090.12 14.83 30.14 75.89 18.98 25.37 49.29 36號(hào)點(diǎn)上游支流旁16JJKS100.10 13.54 29.41 76.19 17.51 23.46 60.84 308號(hào)脈16JJKS110.06 29.37 31.85 58.07 19.24 25.57 42.89 308脈旁海子邊16JJKS120.07 8.59 20.77 43.40 10.78 17.60 58.42 X03脈上游支流旁16JJKS140.12 13.00 24.61 60.57 14.59 21.08 46.76 134脈礦區(qū)支流旁16JJKS160.14 11.17 23.36 69.15 19.53 28.70 77.04 仁尼措東側(cè)干流旁16JJKS220.21 28.40 20.90 46.40 21.10 23.00 40.00 仁尼措東側(cè)海子邊16JJKS230.09 11.20 30.20 56.10 11.50 17.00 41.90 X03脈16JJKS260.21 12.40 25.00 61.40 15.50 23.70 62.30 X03脈16JJKS270.13 14.30 28.20 71.20 18.50 25.20 75.30 2016X03脈16JJKS300.15 29.20 26.30 64.50 16.70 22.40 63.50 X03脈16JJKS310.17 12.90 28.10 66.00 19.50 22.20 79.50 308東側(cè)草地16JJKS320.16 14.20 28.70 69.60 19.30 18.90 80.70 X05脈16JJKS330.11 4.18 28.00 63.10 19.10 26.70 43.40 X03脈16JJKS350.08 8.55 24.30 56.10 15.20 23.50 52.80 308號(hào)脈16JJKS360.13 5.84 24.90 50.20 13.20 21.00 51.60 礦區(qū)支流旁16JJKS380.03 9.91 25.90 62.50 15.60 20.50 63.20 134脈下游16JJKS390.08 7.65 23.70 58.20 14.50 20.20 43.10 尾礦庫16JJKS400.13 37.80 25.20 72.60 18.70 24.90 81.10 尾礦庫下游16JJKS420.18 29.80 23.70 67.90 26.30 32.80 105.00 尾礦庫下游16JJKS430.08 16.60 27.20 81.80 25.30 36.20 89.60 308脈北側(cè)干流旁16JJKS460.10 8.74 23.40 61.20 17.70 24.60 52.00 308脈北側(cè)支流旁16JJKS480.10 4.17 23.40 56.50 14.10 16.00 42.50 308脈北側(cè)支流旁16JJKS490.21 6.47 20.80 52.20 11.40 18.30 48.70 308脈北側(cè)支流旁16JJKS520.12 10.30 23.10 61.70 24.10 27.30 74.40 礦區(qū)支流旁16JJKS530.14 11.00 28.10 72.50 23.00 34.40 60.70 絕情谷海子邊17JJKS010.08 7.07 24.90 52.30 10.00 17.90 35.70 出拉海子?xùn)|側(cè)支流旁17JJKS020.19 10.60 23.60 56.40 18.00 25.90 48.40 308脈上游支流旁17JJKS040.29 9.82 20.20 47.50 14.70 18.20 116.00 308脈西北側(cè)干流旁17JJKS050.17 16.60 24.10 53.10 11.90 21.80 65.40 308脈干流旁17JJKS060.19 29.10 26.20 56.60 17.90 27.60 60.70 308脈海子邊17JJKS070.12 19.30 31.60 60.20 17.10 21.30 54.20 X03脈上游17JJKS080.13 12.20 23.10 62.50 11.20 26.00 57.00 134脈西側(cè)干流旁17JJKS090.09 8.08 26.50 62.20 14.60 22.20 36.30 134脈礦區(qū)支流旁17JJKS100.11 12.40 25.20 73.40 16.10 25.60 43.40 134脈下游17JJKS110.15 7.55 24.60 59.40 12.40 20.50 73.10 融達(dá)北西海子邊17JJKS120.11 9.46 24.20 68.10 15.90 28.60 65.30 2017融達(dá)北海子邊17JJKS130.15 11.70 24.20 45.00 16.00 15.80 32.80 尾礦庫17JJKS140.11 32.80 26.90 67.80 18.80 27.30 99.40 融達(dá)北海子邊17JJKS210.12 11.00 29.90 72.40 16.70 24.60 94.60 融達(dá)東北坡17JJKS220.25 25.30 23.00 43.50 20.90 21.40 124.00 融達(dá)東北坡17JJKS230.12 21.70 26.50 72.80 17.00 23.40 75.50 融達(dá)東北坡17JJKS240.15 11.30 25.70 68.40 17.80 24.40 88.00 融達(dá)東北坡17JJKS250.12 20.50 28.40 74.00 20.50 26.80 85.80 融達(dá)東北坡17JJKS260.16 9.22 27.80 70.60 16.60 25.20 101.00 融達(dá)東北坡17JJKS280.23 7.49 22.20 33.60 11.90 13.60 56.00 燒炭溝河邊片巖旁17STGS010.26 25.50 21.40 66.20 12.50 22.20 87.10

(續(xù)表1)

表2甲基卡礦區(qū)不同區(qū)域根系土壤重金屬元素含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果

Table 2 Statistical results of heavy metal content of root soils in different areas of Jiajika mining area

重金屬元素參數(shù)尾礦庫區(qū)選礦廠房已開采礦區(qū)未開采資源富集區(qū)無礦業(yè)活動(dòng)區(qū)甲基卡根系土壤均值全國(guó)A層土壤背景值最小值(mg/kg)0.030.030.030.100.03Cd最大值(mg/kg)0.180.250.290.280.240.130.10平均值(mg/kg)0.090.130.110.170.13最小值(mg/kg)16.607.105.844.184.17As最大值(mg/kg)38.5037.2033.5029.2028.4015.3211.20平均值(mg/kg)28.8315.4215.3714.4111.28最小值(mg/kg)18.2010.3020.2023.1020.77Pb最大值(mg/kg)27.2029.9031.8532.7030.2025.4726.00平均值(mg/kg)23.6323.8826.5926.8425.27最小值(mg/kg)33.5011.2032.7060.5743.40Cr最大值(mg/kg)81.8074.0076.1978.4072.5060.5761.00平均值(mg/kg)63.4557.8660.5866.2657.91最小值(mg/kg)9.115.068.8711.209.79Cu最大值(mg/kg)26.3020.9019.5319.5024.1016.1222.60平均值(mg/kg)18.9015.7715.4016.3416.04最小值(mg/kg)12.809.9315.3021.0816.00Ni最大值(mg/kg)36.2038.7031.3027.6034.4023.5926.90平均值(mg/kg)26.1223.4823.6924.2222.32最小值(mg/kg)59.0032.8036.3043.4035.70Zn最大值(mg/kg)105.00124.00116.00103.0080.7066.8374.2平均值(mg/kg)87.2881.0660.7469.4553.30

3.2 2016—2018年礦區(qū)根系土壤重金屬含量變化

2016—2018年對(duì)礦區(qū)部分典型采樣點(diǎn)的根系土壤重金屬含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析結(jié)果(圖2)表明，大部分區(qū)域三年間土壤重金屬含量變化不大，除尾礦庫之外沒有明顯的變化趨勢(shì)。尾礦庫根系土壤中Cd、As、Cr含量逐年有下降趨勢(shì)，可能是因?yàn)榈V區(qū)內(nèi)部分區(qū)域(如尾礦庫)在開展礦業(yè)活動(dòng)時(shí)曾遭受輕微重金屬污染(均遠(yuǎn)低于環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)限值)，礦業(yè)活動(dòng)停止后，部分地區(qū)重金屬含量呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)。

此外，2016年在308脈附近、融達(dá)廠房邊及尾礦庫周邊的土壤As含量非常接近風(fēng)險(xiǎn)篩選值，2017年在尾礦庫周邊及2018年308脈附近的土壤As含量也較高，接近風(fēng)險(xiǎn)篩選值；2018年融達(dá)廠房附近土壤Ni含量接近篩選值，這些情況應(yīng)當(dāng)引起重視。除礦區(qū)部分區(qū)域土壤As、Ni含量稍高外，其余幾種重金屬元素Cd、Pb、Cr、Cu、Zn含量均處于較低水平，遠(yuǎn)小于各項(xiàng)元素的風(fēng)險(xiǎn)篩選值，無污染風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 2016—2018年甲基卡礦區(qū)根系土壤重金屬含量對(duì)比Fig.2 Yearly comparison of heavy metal content of root soils in Jiajika mining area from 2016 to 2018

3.3 根系土壤重金屬含量與環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

甲基卡礦區(qū)雖為工礦用地，但是亦為當(dāng)?shù)夭孛裼文羺^(qū)，屬于天然牧草地，故采用國(guó)家土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中較為嚴(yán)格的農(nóng)用地標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比。2018年8月1日起試行的《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)》(GB 15618—2018)給出了農(nóng)用地土壤的風(fēng)險(xiǎn)管控篩選值及風(fēng)險(xiǎn)管制值。若農(nóng)用地土壤中重金屬含量等于或高于風(fēng)險(xiǎn)篩選值，則表明農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量、作物生長(zhǎng)及土壤生態(tài)環(huán)境可能存在風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)加強(qiáng)土壤或其他作物環(huán)境監(jiān)測(cè)。若農(nóng)用地土壤中重金屬含量等于或高于風(fēng)險(xiǎn)管制值，則說明其食用農(nóng)產(chǎn)品不符合質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)采用強(qiáng)制管制措施。該標(biāo)準(zhǔn)中給出的非水田土壤重金屬(基本項(xiàng)目)風(fēng)險(xiǎn)篩選值見表3。對(duì)礦區(qū)根系土壤pH測(cè)定結(jié)果顯示，甲基卡根系土壤pH值平均值為5.45，故與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比時(shí)采用pH≤5.5時(shí)的限值。

表3農(nóng)用地(非水田)土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值、管制值及礦區(qū)土壤重金屬含量對(duì)比(基本項(xiàng)目)

Table 3 Risk screening values and control values for soil contamination of agricultural land and heavy metal content in root soils in Jiajika mining area (non-paddy field)

污染物項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)篩選值(mg/kg)pH≤5.5風(fēng)險(xiǎn)管制值(mg/kg)pH≤5.5甲基卡根系土壤重金屬元素含量(mg/kg)Cd0.31.50.03～0.29Hg1.32.0-As402004.17～38.5Pb7940010.3～32.7Cr15080011.2～81.8Cu50-5.06～26.3Ni60-9.3～38.7Zn200-32.8～124

甲基卡礦區(qū)根系土壤各項(xiàng)重金屬含量與相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)篩選值對(duì)比結(jié)果顯示，礦區(qū)根系土壤樣品重金屬含量無一例超標(biāo)(圖3)，Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn元素的平均含量均遠(yuǎn)小于農(nóng)用地土壤質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)篩選值。Cd、As、Ni元素含量最大值接近于標(biāo)準(zhǔn)篩選值，Pb、Cr、Cu、Zn元素含量最大值遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)篩選值。從礦區(qū)根系土壤重金屬含量情況來看，甲基卡礦區(qū)土壤環(huán)境優(yōu)良，依據(jù)最新土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，礦業(yè)活動(dòng)未對(duì)礦區(qū)土壤造成明顯的重金屬污染。據(jù)已有研究結(jié)果，很多稀有金屬礦床也會(huì)造成土壤重金屬污染，如閩東某鉬礦周邊的農(nóng)田遭受了嚴(yán)重的鉬、銅、鎘的污染[30]，且稻米中超標(biāo)的Mo對(duì)人體有極高的健康風(fēng)險(xiǎn)；江西大余縣某鎢礦周邊的農(nóng)田土壤受到了As、Pb、Zn、Cu、Ni不同程度的污染[31]，可以說與其他稀有金屬礦床相比，鋰礦區(qū)現(xiàn)有的開采及礦石處理過程相對(duì)潔凈。

圖3 甲基卡礦區(qū)根系土壤樣品重金屬含量與風(fēng)險(xiǎn)篩選值對(duì)比Fig.3 Comparison of heavy metal content of soils in Jiajika mining area and risk screening values

3.4 根系土壤重金屬空間分布特征

反距離權(quán)重法是一種常用的空間插值方法，常應(yīng)用于多種屬性值的空間分布特征研究[32-35]。該方法基于相近相似原理，以插值點(diǎn)與樣本點(diǎn)間的距離為權(quán)重進(jìn)行加權(quán)平均，與插值點(diǎn)距離越近的樣本點(diǎn)被賦予的權(quán)重越大。

本文使用反距離權(quán)重法在Arcgis10.2中對(duì)礦區(qū)內(nèi)根系土壤重金屬含量進(jìn)行空間插值分析，結(jié)果顯示(圖4)，除Pb之外，Cd、As、Cr、Cu、Ni、Zn元素均在尾礦庫出現(xiàn)濃集區(qū)，尾礦庫區(qū)常年有尾礦砂堆積，對(duì)根系土壤重金屬含量影響明顯，這與前人在其他礦區(qū)的研究結(jié)果較一致，尾礦庫更容易影響周邊土壤環(huán)境，故尾礦庫的選址及尾礦堆放的具體處理措施非常重要。選礦廠房附近根系土壤As、Ni、Zn元素有明顯的富集特征，說明選礦活動(dòng)對(duì)根系土壤中此3種重金屬含量有一定影響，其中As、Ni高值與選礦活動(dòng)相關(guān)性尤為明顯，甲基卡礦區(qū)鋰輝石選礦采用物理選礦工藝，排除了化學(xué)試劑的污染，推測(cè)可能是因?yàn)殚L(zhǎng)期有交通源影響及人為活動(dòng)源導(dǎo)致。已開采礦區(qū)(134脈、308脈)存在As、Pb的明顯富集，可能與該區(qū)域經(jīng)常使用采礦機(jī)器及運(yùn)礦車輛有一定的關(guān)系。總的來說，尾礦庫及選礦廠房對(duì)其附近土壤重金屬含量的影響明顯強(qiáng)于地表裸露的鋰礦脈。尾礦庫、選礦廠房、已開采礦區(qū)等區(qū)域雖出現(xiàn)部分重金屬元素的濃集區(qū)，但均未超過環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)限值。

圖4 甲基卡礦區(qū)根系土壤重金屬元素地球化學(xué)圖Fig.4 Geochemical maps of heavy metal content in the root soils of Jiajika mining area

4 結(jié)論

本文在亞洲最大的硬巖型鋰礦區(qū)開展根系土壤重金屬含量水平及污染情況研究，甲基卡68件根系土壤Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn含量均遠(yuǎn)低于國(guó)家最新土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值，其中Pb、Cr、Cu、Ni、Zn含量平均值低于全國(guó)A層土壤背景值。甲基卡硬巖型鋰礦區(qū)內(nèi)進(jìn)行過的礦業(yè)活動(dòng)未導(dǎo)致土壤重金屬污染，采礦及選礦活動(dòng)開展合理，生產(chǎn)過程相對(duì)安全潔凈。在2016—2018年礦區(qū)無礦業(yè)活動(dòng)開展的三年間，尾礦庫部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)根系土壤重金屬元素Cd、As、Cr含量明顯呈逐年下降趨勢(shì)。選礦廠房及尾礦庫周邊根系土壤重金屬由于人為源的存在有一定的富集現(xiàn)象，但均遠(yuǎn)低于環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)限值，不存在土壤重金屬污染現(xiàn)象，廢棄物對(duì)環(huán)境污染小，可持續(xù)發(fā)展適度。

甲基卡是我國(guó)目前探明的規(guī)模最大的硬巖型鋰礦，但由于種種原因在鋰礦行情很好的情況下沒有得以及時(shí)開發(fā)。從環(huán)境的角度來看，無論是礦區(qū)的花崗巖還是含礦偉晶巖，具有稀有金屬富集且重金屬含量低的特點(diǎn)，因此不會(huì)造成土壤重金屬的污染，可以說礦山本身及其對(duì)周邊土壤都是環(huán)境安全的。2019年6月甲基卡鋰礦區(qū)進(jìn)入復(fù)產(chǎn)準(zhǔn)備階段，將面臨新一輪的礦業(yè)開采活動(dòng)，故今后仍需加強(qiáng)川西高原濕地及其周邊區(qū)域土壤環(huán)境變化的持續(xù)關(guān)注，對(duì)甲基卡鋰資源富集區(qū)土壤重金屬含量變化進(jìn)行持續(xù)跟進(jìn)監(jiān)測(cè)，評(píng)估土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)，指導(dǎo)甲基卡鋰資源富集區(qū)的綠色發(fā)展。

致謝：全部樣品的測(cè)試工作由國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成，樣品測(cè)試過程中得到了屈文俊研究員、馬生鳳教授級(jí)高級(jí)工程師及該單位其他工作人員的悉心指導(dǎo)和大力幫助，在此一并致謝。