SCI论文（www.lunwensci.com）
摘要：以土壤风险筛选值为基准，在阜平县西北部磁铁矿、铅锌矿、铜矿、金银矿等多金属矿附近圈定的重金属超标区重点区域内，采用表层土壤测量、土壤垂向剖面测量、水系沉积物测量、水化学测量等手段开展生态环境质量评价工作。结果显示，表层土壤Hg、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb均存在超土壤污染筛选值点，Hg、Cd、Pb存在超土壤污染管制值点,垂向土壤Cd、Pb、Hg主要富集于表层,水系沉积物中各重金属元素的平均含量均较低，但对找矿勘查具一定指示意义,地下水样品中的重金属含量远低于限量标准。
关键词：多金属矿区,环境质量,土壤质量,阜平县
阜平县西北部矿产资源较为丰富，历史上有多处矿业活动。黑色金属、有色金属、贵金属、非金属矿及煤均有涉及，黑色金属主要为磁铁矿，主要集中分布于太古界阜平岩群变质地层中，属沉积变质铁矿；有色金属主要有铜、铅锌矿，均为小型矿点；贵金属主要为金矿，大多数为小型矿点，开采规模较小，均产于太古界阜平岩群变质地层中；能源矿产煤，产于石炭二叠系地层中，附近有小型煤矿。土壤是重金属污染的重要环境介质，重金属通过大气传输、地表径流、地下水直接或间接地进入土壤，积聚过多的重金属会造成土壤污染。因此，土壤内重金属元素含量很大程度地反映了矿山土壤的环境质量情况，对重金属元素进行分析可以为之后土壤研究相关工作奠定基础。
在全面完成1：25万土地质量扫面调查的基础上，以土壤风险筛选值为基准，在阜平县西北部磁铁矿、铅锌矿、铜矿、金银矿等多金属矿附近圈定了重金属超标区，区内重金属元素超标面积大，元素多，有多个浓集中心。结合矿产分布情况及其主要矿物、化学元素成分可知，造成调查区污染的重金属有：Cd、Pb、Hg、Zn。重金属具有在土壤中相对稳定的特点，不易被微生物分解，导致其含量在土壤中不断累积，影响土壤生态结构和功能的稳定性，进而危害植物、动物甚至人体健康。因此，查明并圈定污染元素的超标区对今后针对调查区矿区土壤开展修复治理及利用类型调整具有重要意义。
针对该区重点区域(以下简称为调查区)采用表层土壤测量、垂向土壤测量、水系沉积物测量，水化学测量，开展生态环境质量评价工作，现场调查与异常成因有关的各种信息，如矿点位置，矿产种类，开采情况，加工情况等详细信息，并现场记录。本次调查工作主要布置在Cd、Cu、Hg、Pb、Zn、Ag、Au、Mo异常浓集中心附近，共采集表层土壤样品136件，垂向剖面4条，水系沉积物样品28件，饮用水样品10件。
1生态地质环境概况
1.1地质环境概况
调查区地层发育，出露的地层主要有太古界、元古界、古生界、中生界、新生界等，各类侵入岩亦较发育。基岩出露面积约占全区的90%。这些地层及岩石构成了成土母岩，其成分及结构特征决定了调查区土壤的成分和性质。
太古界是调查区年代最古老的地层，主要为新太古界阜平岩群变质地层，为一套麻粒岩相－高角闪岩相含铁的变质表壳岩系，岩性主要有黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、黑云斜长变粒岩、石榴角闪斜长变粒岩、钾长浅粒岩、磁铁石英岩、斜长角闪岩、二辉斜长麻粒岩等，该岩群富含沉积变质铁矿及金矿。元古界主要为早元古代的变质地层及中新元古代的各种沉积岩，包括下马岭组等，古元古界变质地层不太发育，中-新元古界为调查区变质基底之上的第一套稳定盖层，由一套未变质或轻变质的稳定型海相富镁碳酸盐岩为主、其次为碎屑岩和粘土岩组成，中元古界蓟县群分布较为广泛，沉积岩石类型主要有碳酸盐岩、粘土岩、碎屑岩。古生界主要包括寒武系、奥陶系及部分石炭、二叠系，以碳酸盐岩为主，夹部分陆源碎屑岩，出露岩性主要有紫红色页岩、厚层灰岩、黄绿色页岩、竹叶状灰岩、含燧石结核灰岩等。中生界地层只分布有侏罗系髫髻山组，出露面积不大，主要为一套中性火山岩，岩性有粗安岩、玄武粗安岩、粗安质角砾岩、集块岩、凝灰岩、粗面岩，局部夹紫红、灰褐及灰绿色砂岩、砾岩、粉砂岩和泥岩等。新生界包括古近系及第四系，主要分布于山间沟谷地势低洼处，第四系主要为冲积物、洪积物及风积物等。
调查区侵入岩亦较发育，新太古代晚期就有中酸性、酸性岩浆的侵位，到早白垩世还有中性及偏碱性侵入岩的侵入。新太古代晚期主要发育有二长花岗质片麻岩、花岗闪长质片麻岩、奥长花岗质片麻岩、英云闪长质片麻岩、石英闪长质片麻岩等变质深成岩。古元古代晚期主要发育有变质二长花岗岩、变质正(钾)长花岗岩、变质石英闪长岩、变质辉长岩等。另外发育一些辉绿岩脉、闪长玢岩脉和花岗斑岩脉，岩脉走向一般呈北西向或近南北向。
调查区发育较大的区域断裂是上黄旗-灵山区域断裂，整体呈北北东向，分为南北两支，北支为上黄旗－乌龙沟区域断裂，南支为紫荆关－灵山区域断裂，两者在太行山北段首尾并列。断裂整体为向南东倾斜的正断层，倾角70°~75°，带内发育多期构造岩类，为较复杂的变形带，具有长期多期活动性、倾向与性质多变的特点，与其导控的岩浆岩共同构成规模宏伟的构造岩浆岩带或板内造山带主脊。该断裂带航磁以正异常为特征，并具有相对高正异常与低正异常近似串珠状排列的特点。
1.2土地资源与农林牧分布
调查区土壤类型主要发育褐土、粗骨土、潮土等。按照《土地利用现状分类》标准，调查区土地利用现状类型主要有其他土地、草地、耕地和林地，其他土地占比较大，草地基本为其他草地，耕地占比很小，基本为旱地。调查区一带粮食作物以玉米为主，林果类有核桃、柿子及杏李杂果等。
2生态环境质量评价
下面分别对表层土壤调查、土壤垂向剖面调查、水系沉积物调查和水化学调查加以阐述。
2.1表层土壤测量
表层土壤加密调查采样密度为1：2000，采样深度0cm~20cm，点位布设兼顾网格和图斑的原则，选择有代表性的点位加以样品采集，以GPS定位点为主点，采用“X”型、“棋盘”型采集4个~6个子点，等份组合成一个样品，共采集表层土壤136件。土壤样品自然风干后，全部通过2mm孔径尼龙筛，过筛后用缩分法取50g，送实验室分析。分析指标为As、Hg、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Ag、Au，分析方法配套方案制定依据相关“测试规范”要求。样品测试由河北省地质实验测试中心完成，土壤样品分析方法分别是泡塑吸附富集等离子质谱法(Au)、光谱法(Ag)、电感耦合等离子体质谱法(Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb)、氢化物发生-原子荧光法(As、Hg)。
结果显示，Hg、Cu、Zn、Cd、Pb、Ag、Au平均值高于异常下限，异常重现。As、Cr、Ni三元素平均值低于异常下限，推测由于样品采集范围较大采样位置偏离了原异常采集位置而导致的。Hg、Zn、Cd、Pb、Ag、Au有很高平均值和最大值，并有较大的变异系数，各元素高含量基本存在同一样品中，表明工作区内有矿体、矿化体存在，或是存在人为矿业活动污染。
依据《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618-2018)，对所采集土壤样品重金属元素含量进行评价，其中Hg、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb均存在超土壤污染筛选值点，Hg、Cd、Pb存在超土壤污染管制值点，以Hg、Cd、Pb元素污染情况严重。
2.2土壤垂向剖面测量
本次调查共采集土壤垂向剖面4处，剖面深度按照《多目标区域地球化学调查规范1：250000》(DZ/T 0258-2014)要求执行，其中P1、P2垂向土壤剖面深度120cm，P3深度60cm，P4深度80cm，P3、P4剖面均采集至基岩。按土壤属性分层取样，平均20cm取一个样，在记录卡中做柱状图，标明采样位置、土壤质地类型、分层深度和编号。所有土壤剖面样品分析Au、Ag、As、Cd、Cu、Pb、Hg、Ni、Zn、Cr10种元素，分析方法同表层土壤。
结果显示，P1垂向土壤剖面中元素As、Cd、Pb、Hg、Zn含量随深度的增加并没有发生明显变化，Au、Ag两元素在20cm~40cm含量的增加，应为有机质吸附所致，Cr、Ni两元素深部含量具翘尾偏大现象，表明了铁族元素在P1剖面周边的高背景。该剖面点未受到人为污染。P2垂向土壤剖面中元素Cr、As、Ni、Cu含量随深度的增加未发生明显变化，Au、Ag含量水平垂向剖面中部含量值最低，浅部、深部略高；Pb、Zn、Cd、Hg含量值从地表至40cm深度急剧降低，以下保持稳定。该剖面Au、Ag、Cd、Hg、Pb、Zn含量的变化明显受到人为干扰，其表层的高含量水平物质为外来物。从急剧变化的元素组合来看，应为受到金属矿开采活动而使其表层土壤被污染所致且该剖面周边Au、Ag具有高背景水平，可与该剖面北西部的已知金矿点相印证。P3垂向土壤剖面元素Pb、Zn、Hg三元素含量值从地表至40cm深度急剧降低，表明浅部土壤受环境因素影响而具高值反应，而其余7项元素含量随深度的增加无明显变化。该剖面含量的变化明显受到人为干扰，其表层的高含量为外来物。从急剧变化的元素组合来看，应为受到金属矿开采活动而使其表层土壤被污染所致。P4垂向土壤剖面元素Cd、Hg、Zn、Pb含量值从地表至40cm深度急剧降低，以下保持稳定，而其余6项元素含量随深度的增加并无明显变化，Au、As两元素在40cm深度处含量略有增加。该剖面元素含量水平的变化明显受到人为干扰，其表层的高含量应受外来物质影响。从急剧变化的元素组合来看，应为受到金属矿开采活动而使其表层土壤被污染所致，Au、As两元素在40cm深度的含量增加应为有机质吸附的结果。
2.3水系沉积物测量
水系沉积物测量按照《地球化学普查规范(1∶50000)》(DZ/T0011-2015)要求执行，采样点主要布设在一级水系中，沿流水线方向在20m~30m范围内采集3个~5个子点，合并为一个样品，采样物质为分选性较差的、代表上游汇水域各种基岩化学成份的岩屑物质，即在主流水线上采集岩屑混合物，取样粒级为-10目~+80目。本次调查共采集水系沉积物样品28件，分析As、Hg、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb8种元素，分析方法为电感耦合等离子发射光谱法(Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Cd)、氢化物发生-原子荧光法(As、Hg)。
结果显示，各元素的平均含量水平不高，除Hg、Cr元素外其余变异系数较低，表明水系沉积物中各元素含量水平相差较小。样品中各元素含量具一定数量的高值反应，但数量较少，大都不集中于单个样品，元素含量高值反映了周边地质高背景。由于水系沉积物采集的样品物质大都经历了长时期的风化、剥蚀及水体洗刷，加以地质背景岩性情况，元素含量水平相对较低，但仍需要结合样品采集的具体位置进行分析，如果相对背景水平具有高值反应，仍是显著的找矿指示。S11、S22两件水系沉积物样品Hg、Cd、Pb、Zn均一累加和水平具相对高值，对找矿勘查具一定指示意义。地球化学异常靶区一出露地层为蓟县组，岩性为页岩、白云岩，位于两条北东走向断层之间，构造条件优越，成矿背景佳，建议进一步开展勘查工作寻找具体Pb、Zn矿(化)体；地球化学异常靶区二出露地层为阜平岩群，岩性为黑云斜长片麻岩、变粒岩、磁铁石英岩等，建议在该靶区进一步开展Pb、Zn矿产勘查工作。
2.4水化学测量
本次调查共采集10件地下饮用水样品，采样位置为附近村庄，采样点位井深100m~200m，盛装水样的聚乙烯塑料瓶在采集样品前，用10%的HCl浸泡24h，再用蒸馏水冲洗干净，采样前用待取水洗涤样壶3次~5次。每个样点分别取1瓶1.5L，2瓶500mL，共3瓶水样。样品分析Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、
Hg、Pb8种元素。测试Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、As元素的水样，取水500mL后立即注入10mL(1+1)HNO3保护剂(防止氧化、还原、吸附等物理和化学变化发生)；测试汞元素的水样，取水时先在样瓶中加入入25ml浓HNO3和5mL5%K2Cr2O7溶液，再注入500mL水，摇匀后密封，所有样品采完后及时送实验室进行分析。分析方法为电感耦合等离子质谱法(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn、Hg)。
结果显示，调查区内所采集的10件地下水样品中的重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb含量远低于《生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)》中对应元素的限量标准。从重金属含量角度来看，深部地下水水质良好，适合饮用。由于地下水中的重金属含量很低，地下水介质中无矿体、矿化体的信息。
3结论及建议
调查区一带重金属元素Hg、Cu、Zn、Cd、Pb、Ag、Au异常重现，异常确实存在。表层土壤样品高值大都为受人类矿业活动影响而产生，但个别样品的部分元素表现高值，而其周边并无矿产生产活动，需进一步开展工作查明原因。通过水系沉积物测量，在调查区发现两条找矿线索，可进一步开展工作。调查区内深层地下水样品所测试元素含量水平低，表明调查区水质良好。
为了合理利用土壤资源，发挥土壤资源的功能效用，此次调查区内污染区土壤的修复提出以下建议：在基于对矿区土壤进行详细调查的基础上，根据污染物的类型以及污染程度和国家《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)GB5618-2018》进行土壤质量评价和污染土壤污染物的生态风险评价，同时结合农产品质量标准进行土壤利用适宜性评价。当土壤污染程度超出了中国土壤环境质量标准中二级标准时，则建议此区不宜进行农业生产，否则生产的农产品可能危害人体健康。当土壤属于重污染时，则可将其改造成非农地的景观区。当土壤污染程度处于可治范围内时，可采用植物修复、微生物修复、化学修复、物理修复等方法治理。建议在地球化学异常区进一步开展Pb、Zn矿产详查工作。
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jingjilunwen/59847.html
