烟台市典型金矿污染区土壤重金属污染的环境风险评价.docx

烟台市典型金矿污染区土壤重金属污染的环境风险评价 地壳中有100多种化学元素，受到人类活动的影响破坏了地壳元素的平衡。人为的矿冶开发活动使得有毒有害元素扩散,迁移,富集,通过食物链而影响人体健康。1998—1999年联合国开发计划署和世界银行共同出版的《世界资源报告》指出,地球上四分之一的疾病与环境因素有关。土壤作为地球表层系统重要的环境要素,既是元素的汇集场所,也是水、植物、动物中有害物质的重要来源。20世纪中叶以前,人们对于土壤中有毒有害元素污染累积及其危害性不够重视,很长时期内将土壤作为处理和贮藏污染物的理想场所。随着西方发达国家一系列环境公害事件的爆发,特别是在过去20～30年间“缓变型地球化学灾害”的发生,人们逐渐认识到土壤污染与环境污染一样会危及人类或生物生存和发展。目前地球上80%～90%的高危病种是由环境严重污染引起的,研究土壤环境变化及其污染危害已经成为环境研究领域的重要课题。 山东烟台位于华北地块东部,受断裂活动的影响和控制,形成了胶北隆起和莱阳拗陷相间的构造格局,断裂构造发育,岩浆活动强烈,金矿资源丰富,山间盆地和滨海平原广泛发育第四纪地层。烟台是山东省东部重要粮棉产区和烟台苹果、莱阳梨产地,位于山东半岛蓝色经济区。改革开放以来,随着工业化、城市化的快速发展,当地地质与地球化学环境变化与之相关的人类生存生态环境问题不断出现,莱州—招远和牟平—乳山金矿集中分布区以及人口密集的城镇地带表层土壤Hg、Cd、Pb、Zn、Cr、Ni等元素污染严重;山地丘陵区土壤pH值低,且表层土壤酸化的趋势明显,易引起重金属元素活化,危及人类健康。 本文通过开展烟台市农业生态地球化学调查项目及相关专题所取得的地球化学资料,研究山东烟台环境介质中重金属元素富集特征及与酸化土壤的关系,进行了国土资源环境评价与基础地质研究,可为山东半岛蓝色经济区国家战略的规划和发展提供依据。 1 土壤样品的采集与分析数据处理 1.1 样品采集条件 表层土壤样品采用网格布样法采集,采样密度为1件/km2,垂直采集地表至20 cm深的土壤,保证上下均匀,相邻4 km2组合1个样分析;深层土壤样品,采样密度为1件/4 km2,平原区采样深度1.5～2.0 m,山地丘陵区采集的是1.2 m 以下30 cm的土柱,以不采集半风化层物质为原则,相邻16 km2组合1个样分析。浅层地下水样品采样密度为1个点/16 km2,采样井位大都选择井径大水位高的大口井、农村生活用水使用的压水井等,部分采集深水井和泉水。在典型金矿污染区内采集玉米及根系土配套样品31套。 1.2 元素检测限 表层土壤、深层土壤样品在湖北省地质实验研究所进行分析,水质样品、农作物样品在山东省地质科学实验研究院进行测试。采用X射线荧光光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪和等离子发射光谱仪等现代大型精密仪器为主体测试样品中54项元素指标,分析元素检出限接近或低于地壳元素丰度值,准确度(△lgC)控制在0.01～0.04,远低于0.10～0.12的质量标准,精密度(RSD控制在1%～6%,远低于10%～20%的质量标准,报出率达到99.9%,满足大于98.0%以上要求。测试质量通过了中国地质调查局专家组的验收,数据准确可靠。 1.3 数据频率分布形态的求取 采用中国地质调查局发展研究中心开发的GeoMdis地球化学信息系统和R-2.6.1程序进行参数计算。土壤地球化学基准值的求取首先对数据频率分布形态进行正态检验。服从正态或对数正态分布的,分别用算术平均值和几何平均值代表基准值;不服从正态分布的,则按(算术平均值±3倍标准离差)反复剔除,平均值或几何平均值代表基准值;剔除后仍不满足正态分布的,则以众值代表基准值。背景值的求取方法与基准值相同。利用中国地质大学研制的MapGis软件制作地球化学图以及综合评价图和解释图件。 2 在环境介质中，重金属元素的分布特征及污染 2.1 土壤重金属含量与土壤污染背景关系 土壤是元素在岩石-土壤-水-植物自然循环过程的一个重要的中间介质,土壤中重金属元素的含量直接制约着研究区的土壤质量和污染程度。土壤重金属等元素地球化学含量特征区见表1。从表1可见,研究区内土壤中重金属元素除Ni外的背景值均高于基准值,说明重金属元素在表层土壤中有相对富集的趋势;Hg、Cd在表层土壤中富集趋势更明显,Cu、Pb、Zn、As表现为弱富集,Hg、Cd受人类活动影响最大,Cu、Pb、Zn、As次之,Cr、Ni最弱。Hg、Cd是区内土壤污染的主要因子,Cu、Pb、Zn、As是次要因子;以及由于pH的降低引起的表层土壤明显酸化问题。 与全国土壤基准值和背景值对比,研究区内Cd、Cr、Ni、Pb等元素的基准值相对偏高,Cd、Cr、Pb、Cu、Ni五元素的背景值相对较高。 2.2 土壤环境质量 烟台地区重