|
|
|
|
东明煤矿堆土场外围牧场土壤重金属空间分布特点
|
|
【农林学评职称论文】摘要：以东明煤矿堆土场外围东南侧牧场土壤为研究对象，分析距离堆土场10、100、500 m的3个样带及其土壤下0～5、5～10、10～20、20～30 cm深度范围内Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、As和Hg 7种重金属含量的空间分布特点，并以土壤环境质量标准（GB15618-1995）的二级标准值进行评
摘要：以东明煤矿堆土场外围东南侧牧场土壤为研究对象，分析距离堆土场10、100、500 m的3个样带及其土壤下0～5、5～10、10～20、20～30 cm深度范围内Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、As和Hg 7种重金属含量的空间分布特点，并以土壤环境质量标准（GB15618-1995）的二级标准值进行评价。结果表明，东明煤矿堆土场东南侧不同样带同一深度下Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、As和Hg 7种重金属在土壤中的含量，随着距离和深度的改变，已经开始发生了变化，特别是表层土壤，重金属含量有增大的趋势；同一样带不同深度下土壤重金属含量随着土壤深度的不同，而发生相应的变化，特别是表层土壤，重金属含量有逐渐增加的趋势，并不断向深层土壤进行转移积累。7种重金属含量均小于土壤环境质量标准（GB15618-1995）的二级标准值，符合牧场土壤环境质量二级标准。
关键词：煤矿；堆土场；土壤；重金属
中图分类号：S812 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）13-3331-03
DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.13.015
随着经济的发展，矿产资源在国民经济和社会发展中占有举足轻重的地位[1]。露天煤矿是把煤层上方的表土和岩层剥离之后进行的采掘，剥离的土壤堆积形成一定规模的外排土场。堆土场不仅占用了大量土地，同时对周围的生态环境也造成了一定的污染[2]。堆土场在风力、雨水冲刷的作用下，土壤重金属逐渐迁移到周围的环境中，重金属的迁移往往具有隐蔽性、复杂性和不可逆性等特征，对人类健康产生直接或间接的影响[3-5]。为此，需要对矿区堆土场外围土壤重金属状况进行研究，为矿区的土壤改良和修复提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
研究区域位于内蒙古自治区陈巴尔虎旗东明煤矿（119°39′319″E～119°39′780″E，49°24′117″N～49°24′191″N）。草地属温带大陆季风气候，年降水量250～400 mm，自东南向西北递减，年均气温-3～0 ℃，自东南向西北递增，年蒸发量为降水的2～7倍。光、热、风能资源丰富，年均风速3.0～4.6 m/s，无霜期80～120 d。群落以羊草（Leymus chinensis）为建群种，主要伴生种有贝加尔针茅（Stipa grandis P. Smirn）、糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）、冾草（Koeleria crista）等。
1.2 样地的设置和试验方法
由于呼伦贝尔地区常年风向为西北风向，同时根据堆土场的位置特点，所以在东明煤矿堆土场外围东南偏东方向选取3个样带D1、D2、D3。D1为距离堆土场10 m，D2为距离堆土场100 m，D3为距离堆土场500 m，3个样带内分别随机选取3个样方 （1 m×1 m），每个样方内对角线选取5个采样点，分别采集土壤深度0～5、5～10、10～20、20～30 cm的土壤样品，每个样方内的5个采样点同一深度土壤样品进行充分混合，采用四分法进行取土1 kg，放入布袋中，作为该样方同一深度土壤样品，带回实验室。将土壤样品放置于阴凉通风处自然风干，剔除样品中的植物根系等杂物，碾碎，过100目的尼龙筛，备用。pH经水浸后采用玻璃电极法进行测定；Cr、Cu、Zn经四酸消解处理后采用火焰原子吸收分光光度法测定；Cd和Pb经四酸处理后采用石墨炉原子吸收分光光度法测定；As和Hg用王水消解后，采用原子荧光法测定。
1.3 评价标准
评价标准参考土壤环境质量标准（GB15618-1995）的二级标准值及HJ/T16-2004土壤环境监测技术规范[6，7]，见表1。
2 结果与分析
2.1 东明煤矿堆土场东南侧不同样带同一深度下土壤重金属含量比较
由表2可以看出，东明煤矿堆土场东南侧不同样带，0～5 cm土壤，3个样带中Cr、Zn均为距离堆土场10 m含量最高，且差异不显著；Cu为距离堆土场10、100 m含量最高，且差异不显著；Cd为距离堆土场100、500 m含量最高，差异不显著；Pb为距离堆土场100 m含量最高，差异不显著；As为距离堆土场500 m含量最高，差异不显著；Hg为距离堆土场500 m含量最高，与距离堆土场100 m差异显著，与距离堆土场10 m差异不显著。
5～10 cm土壤，3个样带中Cr、Zn、Cd均为距离堆土场10 m含量最高，差异不显著；Cu、Pb均为距离堆土场100 m含量最高，差异不显著；As为距离堆土场500 m含量最高，与距离堆土场10 m差异不显著，与距离堆土场100 m差异显著；Hg为距离堆土场500 m含量最高，与距离堆土场10、100 m差异显著。
10～20 cm土壤，3个样带中Cd、Pb都为距离堆土场10 m含量最高，差异不显著；Zn为距离堆土场100 m含量最高，差异不显著；Cr、Cu均为距离堆土场100 m含量最高，与距离堆土场10、500 m差异显著；Hg为距离堆土场500 m含量最高，差异不显著；As为距离堆土场500 m含量最高，与距离堆土场10 m差异不显著，与距离堆土场100 m差异显著。
20～30 cm土壤，3个样带中Zn为距离堆土场10 m含量最高，与距离堆土场500 m差异不显著，与距离堆土场100 m差异显著；Cu为距离堆土场100 m含量最高，与距离堆土场500 m差异不显著，与距离堆土场10 m差异显著；Cr为距离堆土场500 m含量最高，与距离堆土场100 m差异不显著，与距离堆土场10 m差异显著；Cd为距离堆土场10、 100 m含量最高，且差异不显著；Pb、Hg为距离堆土场500 m含量最高，差异不显著；As为距离堆土场500 m含量最高，与距离堆土场10 m差异不显著，与距离堆土场100 m差异显著。
2.2 东明煤矿堆土场东南侧同一样带不同深度下土壤重金属含量比较
由表2可以看出，东明煤矿堆土场东南侧距离堆土场10 m样带内，Zn、Hg为0～5 cm含量最高，且差异不显著；Cu为0～5 cm含量最高，且与5～10 cm差异不显著，与10～20、20～30 cm差异显著；Cr为5～10 cm含量最高，差异不显著；Cd、Pb为10～20 cm含量最高，且差异不显著；As为20～30 cm含量最高，且差异不显著。
距离堆土场100 m样带内，Zn、Cd、As为0～5 cm含量最高，且差异不显著；Cu为0～5 cm含量最高，与5～10 cm差异不显著，与10～20、20～30 cm差异显著；Pb为0～5 cm含量最高，与5～10、20～30 cm差异不显著，与10～20 cm差异显著；Hg为0～5 cm含量最高，与5～10、10～20 cm差异不显著，与20～30 cm差异显著。
距离堆土场500 m样带，Pb、Cr为0～5 cm含量最高，且差异不显著；Cu为0～5 cm含量最高，且与5～10 cm差异不显著，与10～20、20～30 cm差异显著；Cd、Hg为0～5 cm含量最高，且差异显著；As为10～20 cm含量最高，且差异不显著；Zn为0～5 cm含量最高，且与20～30 cm差异不显著，与5～10、10～20 cm差异显著。
2.3 重金属污染评价
由表2中各金属含量与表1进行比较可知，Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、As和Hg 7种重金属含量均小于土壤环境质量标准（GB15618-1995）的二级标准值，符合牧场土壤环境质量二级标准。
3 小结与讨论
辽宁抚顺露天矿随着与矸石山距离的增加，周边西南风向的土壤中Cd、Cr、Cu含量呈现规律性递减趋势。重金属Cd、Cr在20～40 cm含量大于0～20 cm含量，表明具有一定的纵向迁移性[8]。大兴安岭古利库砂金矿废弃地不同位置土壤中Hg和Cd含量存在差异，而As、Cd和Cr含量差异不显著[9]。淮南大通煤矿废弃地土壤重金属Hg和Cd均在底层土富集，Cr在表层土含量最高，Pb和Cu分别在底层土和表层土富集[10]。
对东明煤矿堆土场东南侧距离堆土场不同距离的3个样带内重金属含量的分析结果表明，不同样带同一深度下土壤重金属含量，随着距离的和深度的改变，已经开始发生了变化，特别是土壤表层土壤，重金属含量有增大的趋势；同一样带不同深度下土壤重金属含量随着土壤深度的不同而发生了相应的变化，特别是表层土壤，重金属含量有逐渐增加的趋势，并不断向深层土壤进行转移积累。Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、As和Hg 7种重金属含量均小于土壤环境质量标准（GB15618-1995）的二级标准值，符合牧场土壤环境质量二级标准。
参考文献：
[1] 黄铭洪，骆永明.矿区土地修复与生态恢复[J].土壤学报，2003， 40（2）：161-169.
[2] 范英宏，陆兆华，程建龙，等.中国煤矿区主要生态环境问题及生态重建技术[J].生态学报，2003，23（10）：2144-2152.
[3] 廖国礼.典型有色金属矿山重金属迁移规律与污染评价研究[D].长沙：中南大学资源与安全工程学院，2005.
[4] 陈 桥，胡 克，王建国，等.矿山土地污染危害及污染源探讨[J].国土资源科技管理，2004，21（4）：50-53.
[5] 常学秀，文传浩，王焕校，等.重金属污染与人体健康[J].云南环境科学，2000，19（1）：59-61.
[6] GB15618-1995，土壤环境质量标准[S].
[7] HJ/T16-2004，土壤环境监测技术规范[S].
[8] 魏忠义，陆 亮，王秋兵.抚顺西露天矿大型煤矸石山及其周边土壤重金属污染研究[J].土壤通报，2008，39（4）：946-949.
[9] 胡亚林，王承义，王泓泉，等.大兴安岭古利库砂金矿废弃地土壤重金属含量特征[J].生态学杂志，2014，33（10）：2796-2802.
[10] 孙贤斌，李玉成.淮南大通煤矿废弃地土壤重金属空间分布及变异特征[J].地理科学，2013，33（10）：1238-1244.
出处：湖北农业科学作者：杨晓刚 庄洋 乌仁其其格
|
|
|
|
广告服务