礦區(qū)排水溝周圍土壤中Cr、Fe含量的研究

李 庚 飛

(1.渭南師范學院化學與生命科學學院，陜西 渭南 714000;2.陜西省多河流濕地重點實驗室，陜西 渭南 714000)

土壤是重要的環(huán)境要素之一，“健康”的土壤對于農業(yè)可持續(xù)發(fā)展和人類的生存非常重要［1］，但隨著礦業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的重金屬污染物進入土壤環(huán)境中，并超過土壤環(huán)境的最大容許量，引起土壤重金屬污染.在眾多金屬污染物中，過量的鐵和鉻是較為常見的兩種，其中重金屬Cr進入植物體內后，能夠與核酸等多種大分子物質結合，使其改變生物活性或活性降低［2］;會抑制微生物的生長代謝作用，嚴重時可致其死亡［3－4］.鉻通過各級食物鏈進入到人體后，某些Cr(VI)的化合物被發(fā)現(xiàn)在體內具有致癌作用［5］.常量鐵是動、植物及人體所必須的元素，但過量的鐵通過各級食物鏈放大并進入到人體后，在機體內蓄積，導致組織炎癥、多器官的損傷和纖維化［6］，與CAD發(fā)病有關，增加人患急性心肌梗死(AMI)的危險.目前越來越多的學者已經(jīng)開始重視過量鐵和重金屬鉻的問題.本實驗就是以陜西潼關縣金礦排水溝周圍土壤為研究對象，測定不同地點不同深度的土壤受鉻和鐵的污染程度，以便為進一步篩選吸收各種重金屬的植物種類，建立人工生態(tài)系統(tǒng)治理污染提供基本依據(jù)［7］.

1 研究區(qū)概況及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于距潼關縣桐峪鎮(zhèn)金礦排水溝沿岸區(qū)域.該區(qū)域地理坐標34°23'～34°35'N，110°15'～110°25'E.海拔高度為400～500 m，土壤主要為黃土質棕壤，屬暖溫帶大陸性半干旱季風氣候.光能資源較充足，熱量和降水量偏少，累年日照時數(shù)平均為2269 h，年平均氣溫為12.8℃，年平均降水量為625 mm，年植被蒸發(fā)量為1193 mm，四季多風，年平均風速為3.2 m/s.

1.2 研究方法

1.2.1 土壤的采集

從金礦排污的廢水坑周圍土地(設為原點)開始，沿廢水溝向下游移動，因地勢復雜性，分別以距離廢水排放點200 m、500 m和800 m處作為研究對象，距離廢水溝邊約5 m作為采土區(qū)，根據(jù)地塊形狀在每個采土區(qū)內采取“S”法或“X”法，分別采集 0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm(即是以下各表中出現(xiàn)的10 cm、20 cm、40 cm、60 cm、80 cm、100 cm)深度的土壤，每個區(qū)域不同深度的樣點分別由5個樣點混合，經(jīng)四分法保留0.5 kg，裝入PE塑料袋內.

1.2.2 樣品的預處理

采回的土壤樣品在室內常溫風干，去除動植物殘體、石塊等雜物，用瑪瑙研缽將其粉碎，過100目的尼龍篩，裝入PE塑料袋中備用.

1.2.3 樣品的測定

采用便攜式土壤重金屬測量儀(ALPHA－4000美國)直接測定.

2 結果與分析

2.1 不同距離不同深度的Cr含量及其分布規(guī)律

表1 土壤中不同距離不同深度的Cr含量 (mg/kg)

由表1可知，位于廢水排放點200 m處的土壤表層 Cr含量出現(xiàn)所有測定值中的最高值，為211.1 mg/kg，且高于礦渣堆中的Cr含量，其值為132 mg/kg;隨著土壤深度的增加，Cr含量有明顯下降趨勢.而位于廢水排放點500 m、800 m以及礦渣中的土壤測定值，隨著深度的變化，土壤中重金屬Cr含量沒有出現(xiàn)明顯的變化趨勢，其值均在120～160 mg/kg范圍內波動.田地中土壤中的Cr含量有小幅度增加趨勢，其值由120.1 mg/kg上升到134.3 mg/kg.根據(jù)《土壤環(huán)境質量標準》(GB15618－1995)中規(guī)定的對各種重金屬的含量要求中，二級標準為保障農業(yè)生產，維護人體健康的土壤限制值，在中性土壤中旱田的二級最高標準為200 mg/kg，除廢水排放點200 m處的土壤表層含量為211.1 mg/kg，超過規(guī)定范圍外，其余檢測位點的值均低于二級標準的最高限值.

2.2 不同距離不同深度的Fe含量及其分布規(guī)律

表2 土壤中不同距離不同深度的Fe含量 (×103mg/kg)

由表2可知，距離廢水排放點200 m處，土壤表層10 cm處Fe含量在所有測定值中最高，其值為67.7×103mg/kg，且隨著土壤深度的增加Fe含量下降較明顯，100 cm處土壤Fe含量為26.9×103mg/kg.距離廢水排放點越遠，土壤表層的土壤Fe含量有下降趨勢，但深層土壤中Fe含量變化不大.無論在表層還是在深層廢渣和田地中的土壤Fe含量在所有測定值中均較低，其值在24×103～30×103mg/kg附近波動，且隨著土壤深度的增加，F(xiàn)e含量的變化趨勢不大.

3 討論

(1)本實驗是治理金礦污染的基礎，根據(jù)本實驗結果可以為篩選生態(tài)修復的植物種類做準備.根據(jù)此實驗結果可以分析，在選擇植物修復廢水中的Cr和Fe污染時，位于近廢水排放點處，根據(jù)當?shù)刂参镎{查結果，著重選擇淺根系植物吸收土壤表層過多的Cr和Fe，如雜草類、蒿類植物等，而遠離廢水排放點這兩種金屬含量均在允許范圍之內，在選擇植物進行人工生態(tài)修復時，可以結合吸收其他重金屬的同時對這兩種金屬有一定吸收即可，不需要重點考慮這兩種元素.

(2)在不同深度的Cr和Fe含量比較中，礦渣中的含量僅僅高于田地中的Cr和Fe含量，這可能是由于Cr和Fe主要以溶解狀態(tài)存在于廢液中，而以固體或懸浮物狀態(tài)存在的Cr和Fe很少，所以Cr和Fe都隨著廢液向下游移動.

(3)本次取樣是從桐峪鎮(zhèn)最大金礦的廢水排放點開始沿河流不同距離設點取樣，但由于當?shù)匮刂鴱U水池下游有多家利用金礦排放的廢水廢渣再次進行二次處理提取其他有價值物質的小作坊，而這些小作坊排放的廢水再次流入到此廢水河流中，所以導致了Fe和Cr在200 m處的測定值高于廢水排放點的測定值.

［1］林愛軍，張旭紅，蘇玉紅，等.骨炭修復重金屬污染土壤和降低基因毒性的研究［J］.環(huán)境科學，2007，28(2):232－237.

［2］韓陽，李雪梅，朱延姝，等.環(huán)境污染與植物功能［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2005.

［3］陳懷滿.土壤—植物系統(tǒng)中的重金屬污染［M］.北京:科學出版社，1996.

［4］何寶燕，尹華，彭輝，等.酵母菌吸附重金屬鉻的生理代謝機理及細胞形貌分析［J］.環(huán)境科學，2007，28(1):194－198.

［5］Tewari Neetu，Vasudevan P，Guha B.K.Study on biosorption of Cr(VI)by Mucor hiealis［J］.Biochemical Engineering Journal，2005，23(2):185 －192.

［6］蘇秋菊，蔭士安.鐵過量對健康的影響［J］.國外醫(yī)學(衛(wèi)生學分冊)，2004，31(6):359－361.

［7］Gray C.W，McLaren R.G，Roberts A.H.C.Atmospheric accessions of heavy metals to some New Zealand pastoral soils［J］.The Science of the Total Environment，2003，305:105 －115.