典型矿冶周边地区土壤重金属污染及有效性含量 - 生态环境学报.doc

典型矿冶周边地区土壤重金属污染及有效性含量 郭朝晖1, 2*，朱永官2 1. 中南大学环境工程系，湖南 长沙 410083；2. 中国科学院生态环境研究中心，北京 100085 摘要：对湖南长沙、株洲、衡阳、郴州等地区的典型矿冶污染土壤进行了采样分析与有效性含量提取，结果表明，土壤中重金属污染严重，矿区土壤主要污染元素为Pb、Zn、As、Cr、Cu，而冶炼业周边污染土壤中主要是Zn、Pb、Cr、As、Cu、Cd，其污染程度均远远高于国家环境质量二级标准；Pb、Cd和Zn污染主要来源于采矿、冶炼活动而As污染可能还与农业生产有关。不同浸提液对土壤中Pb、Zn、Cd、As、Cu有效性质量分数的提取能力(设其符号为u)依次为u(NH4NO3)u(HCl)u(CaCl2)；而对有效性Cr，HCl提取量为最高；盐基离子，尤其是NH4+、NO3-效应和酸效应(H+)大大促进了土壤中重金属离子的环境危害行为。 关键词：土壤污染；典型矿冶周边地区；有效性重金属 中图分类号：X144 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2004）04-0553-03随着采矿和冶炼业的迅速发展，矿冶周边地区土壤重金属污染已成为环境污染热点问题之一[1]。我国铅锌矿蕴藏丰富，随其累年开采，矿渣、选矿、冶炼及电镀等工业废水不断排放到周围环境中，造成周边土壤中Pb、Cd等重金属污染严重，受重金属不同程度污染的农田面积就达90.6×104 hm2 [2]。湖南是我国有色金属之乡，由有色金属矿山引起的铅、镉、汞、砷等重金属污染面积达2.8万km2，占全省总面积的13%。部分地区土壤中铅、镉、汞、砷高出正常值数倍至数百倍，有的地方甚至出现了地方病。然而，对矿冶周边地区土壤中重金属污染及其有效性含量的研究不多，对这些污染土壤中重金属的生态行为也了解较少，因此，开展湖 表1 典型地区污染土壤的基本理化性质 采样地区 长沙(n=7) 株洲(n=5) 衡阳(n=3) 郴州(n=7) pH值(水土比2.5∶1) 4.78(0.41 4.67(0.32 4.15(0.29 4.57(0.58 土壤体积质量/(g(cm-3) 1.21(0.06 1.26(0.11 1.35(0.05 1.18(0.14 有机质/(g(kg-1) 22.13(0.21 23.56(0.34 19.02(0.15 21.03(0.28 阳离子交换量/(cmol(kg-1) 11.03(0.14 14.32(0.21 9.32(0.15 12.05(0.26 交换性酸度/(cmol(kg-1) 4.45(0.25 6.32(0.18 4.78(0.31 5.23(0.24 酸中和容量/(mmol(kg-1) 33.02(2.58 90.48(8.34 43.25(3.16 58.24(6.24 南典型矿冶周边地区土壤中重金属污染状况研究，并用不同浸提液提取土壤中重金属有效性含量，探讨其潜在的生物有效性与环境危害性，为矿冶周边地区重金属污染土壤的可持续利用和生态修复服务具有重要意义。 1 材料与方法 1.1 土样 土壤样品主要从湖南省的长沙、株洲、衡阳和郴州四个地区收集得到。每个土壤样品大约2 kg，为每块约50 m2采样区的混合样品。土壤样品为移去有机物的0~20 cm的表层土壤。土壤收集后自然风干，过1 mm筛，备用。土壤样品基本理化性质如表1。 表2 土壤中有效性重金属含量提取的实验方法 提取剂/(mol(L-1) 土∶液比例 程序 文献来源 HCl, 0.10 10 g∶50 ml 25 ℃, 1.5 h [3] CaCl2, 0.10 5 g∶50 ml 25 ℃, 2 h [4] NH4NO3, 1.0 2 g∶50 ml 25 ℃, 2 h [5] 所收集土壤均采自湖南地区，属湿润富铁土：长沙土壤由第四纪红土发育而成；株洲土壤由板页岩和紫砂岩发育而成；衡阳土壤由紫砂岩发育而成；郴州土壤由砂岩发育而成。所有土壤均属可变电荷土壤，阳离子交换量低，而交换性铝含量高，土壤呈酸性(表1)。所有采样点水文气候特征基本相似：年均气温为15.5~25 ℃，年均积温(10 ℃)为5000~9500 ℃，年均降水量为1250~1500 mm，降水主要集中在夏天，且降水pH值为4.50~3.50。 1.2 土壤中有效性重金属含量的提取 分别采用0.10 mol/L HCl、0.10 mol/L CaCl2和1.0 mol/L NH4NO3溶液分别提取土壤中有效性重金属含量（表2）：连续振荡后的浸提离心液用无灰定量滤纸过滤，然后滴加1~2滴14 mol/L HNO3使其酸化并保存在4 ℃条件下，待测。实验中，每个土样重复3次，同时做空白进行