某礦業公司周邊耕地土壤環境現狀調查評價

羅維 曾國龍 駱振華

摘 要：為摸底小型礦業類廠區對周邊耕地的環境影響及后期對潛在污染的評價與防控，采用單項污染指數、內羅梅綜合污染指數、地統計等方法，通過土壤風險程度分類、超標倍數、背景值比較等手段，評價某礦業公司周邊耕地土壤污染狀況。評價結果表明：廠區周邊耕地土壤重金屬全鉻、六價鉻、汞元素及氰化物對土壤環境質量風險無，耕地土壤環境質量全部為安全利用類，土壤環境質量風險可控；耕地土壤超標率：氟化物>錳>鎘>砷>鋅>鉛。鉛元素含量偏高可能受到歷史或周邊其他企業等因素影響。

關鍵詞：礦業公司；耕地土壤；重金屬及化合物；土壤污染

Evaluation of soil environment status of cultivated land around a mining plant

LUO Wei， ZENG Guolong， LUO Zhenhua

（No. 113 Geological Team， Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development of Guizhou Province，

Liupanshui 553000， Guizhou， China）

Abstract： It is of vital importance to find out the environmental impact of small-scale mining plants on the surrounding cultivated land so as to carry out evaluation and control of potential pollution in later stages. Using a single pollution index， Nairomi's comprehensive pollution index， land statistics and other methods， this paper evaluates the pollution status of the cultivated land soil caused by a mining plant based on soil risk degree， exceeding-standard multiple， and background value comparison. The analysis results show that： heavy metals， hexavalent chromium， mercury and cyanide of the cultivated land surrounding the plant area impose no risk to the quality of the soil environment， the soil environment of the cultivated land is safe， and the quality of the soil environment can be controlled. The rating of excessive chemical presence in the cultivated land is as follows： fluoride > manganese > cadmium > arsenic > zinc > lead， in which the content of lead may have been affected by history factors or other nearby enterprises.

Keywords： mining companies; cultivated soil; heavy metals and compounds; soil contaminate

近年來，隨著工業的不斷發展，許多企業普遍存在固廢等超標、違規排放問題，周邊耕地土壤環境污染風險愈來愈受到人們的關注（麥麥提吐爾遜·艾則孜等，2017；王偉等，2022；胡昱欣等，2021；宋煒，2023）。土壤中重金屬等污染物質的來源主要為2種途徑：自然因素，主要指土壤成土母巖及土壤形成過程中，原生地質作用所引起的重金屬等污染物質的超標問題；人為因素，主要指工業廢渣、廢氣中重金屬的擴散、沉降、淋濾、累積，含重金屬等污染物質對周圍耕地的澆灌以及含重金屬農藥、磷肥的大量施用是土壤受到重金屬物質污染的主要途徑（梁峙等，2016；趙莉源等，2023；孫小華，2021）。重金屬等污染物難于被土壤生物降解，在土壤中逐漸累積，導致土壤及其環境受到污染；重金屬進入土壤—植物體系后，通過植物鏈的富集、傳遞，危害人體健康（舒艷，2012；古佩等，2019；白江偉等，2023）。某礦業有限公司，建成投產時間早，生產工藝為錳金屬冶煉產業政策中鼓勵的先進工藝，企業環境管理工作完善，但周邊存在其他廠區可能產生同類污染源。本文以該礦業公司周邊耕地土壤為調查研究對象，分析評價場地周邊土壤重金屬（砷、鎘、鉛、鋅、鉻等）等污染狀況，并對其綜合污染程度進行評價，以期為該區域污染控制及相關行業企業環境保護提供依據。

1 ?材料與方法

1.1 ?研究區概況

研究區區域地貌為喀斯特地貌，灰巖地層多發育，海拔偏高。研究區位于地形平洼處，地形起伏小，海拔1 250 m左右；區內地層為三疊系火把沖組碎屑巖，土壤類型主要為黃壤、黃棕壤，地質構造發育，相對穩定；水文條件優越，附近水源多發育，泉點較多，河流自東北向西南流經安遷、韭菜塘、馬鞍山，匯入紅楓湖。地處貴州高原苗嶺山脊線上，山谷風明顯，西南季風來自印度洋，夏季風多。

1.2 ?環境調查

1.2.1 ?場地現狀及歷史業主情況

該礦業有限公司成立于2017年，主要經營硅錳合金、錳礦石、富錳渣等產品，企業效能好，正常運營。經調查咨詢，該場地歷史存在其他工業用途，具體不詳。

1.2.2 ?廠區劃分情況

該廠區位于平壩處，地形平緩，水源豐富，附近水塘、河流發育；除東面緊鄰鋼鐵廠，南面為民用住房，周邊多為農用耕地，種植面積大。該廠主要從事工業用途的錳金屬冶煉，生產工藝先進，效能高。廠區主要分為堆料區、加工區、成品區及水處理區等4個區域，見圖1。

1.2.3 ?生產工藝情況

硅錳生產的主要原料為錳礦石、硅、焦炭等礦石。廠區主要礦石原料及其成分見表1所示。

廠區主要冶煉工藝為熱爐還原冶煉，還原電爐是鐵合金的主要冶煉設備，主要原料是炭質還原劑。含硅錳的礦石和炭質原料，在電爐內通過電弧放電作用發生還原反應，加熱煉熔物料及反應所需的能量為熱能。

1.2.4 ?環境污染調查

1）廢水。廠區產生的廢水分為生活污水及工業廢水。生活污水主要為廠內職工生活用途產生，通過固定管道、渠道排泄；工業廢水主要為廠區沉淀池、調節池產生的廢水，實地調查發現，場地地面鋪設條件好，水泥防護嚴實，防滲較好，水質無異味、清澈。

2）固體廢物。廠區產生的固體廢物主要為生產車間產出的廢渣、廢料等，此外為生活垃圾。場地生產車間、堆料區等主要區域地面鋪設條件較好，水泥防護、防滲較好。經詢問工作人員，廢料廢渣具有工業用途，可用于再提煉，長期作為次成品或殘成品變賣商家，而被運走；生活垃圾經衛生負責人員定期清理及回收處理。

3）煙塵。廠區產生的煙塵主要為冶煉過程中產生工業廢氣、生產過程中揚塵污染。廢氣污染途徑主要是攜帶污染固體顆粒，隨氣流、風向、漂移、吸附、沉淀進而污染周邊表層土壤；廠區四周圍墻較高，平均高度大于3 m，能有效阻斷揚塵遷移對周邊表層耕地土壤產生污染。廢氣與揚塵遷移、吸附、沉淀，對周邊環境表層耕地土壤具有直接污染途徑，同時不可控因素大。

1.3 ?樣品采集

1）點位布設

根據重金屬對土壤的富集特征，本次對廠區周邊土壤耕作層（0～20 cm）進行土壤取樣分析。按照HJ/T 166－2004《土壤環境檢測技術規范》要求，根據現場情況及安順市主導風向（東北風），在下風向設置3個采樣點：LW3、LW4、LW5，在四周不同位置設置5個采樣點：LW1、LW2、LW6、LW7、LW8，具體如圖2所示。同時對廠內礦渣、主要礦石及礦石組合樣進行取樣分析。

2）樣品采集

土壤樣：用鐵鍬、竹片在采樣點處采集0～20 cm的土壤。盡量挑出根系、秸稈、石塊、糞渣、未分解的化肥顆粒等雜物，各子樣充分混合后裝入干凈的棉布樣品袋中，潮濕樣品再用自封袋裝袋保存，當天送到野外樣品加工基地后打開自封袋，自然風干。

礦渣及礦石樣：在廠房加工區礦渣堆，用竹片在不同位置采集礦渣；同時采取主要礦石原料，例如遵義燒結礦石、馬來礦石、緬甸礦石等單樣及組合礦石樣。

3）樣品分析

測試項目分別為鉛、鋅、鉻、鎘、砷、汞、鐵、錳、六價鉻及氟化物、氰化物、pH等12項重金屬元素及化合物。采用X射線熒光光譜法（XRF）、原子熒光光譜法（AFS）、離子選擇性電極法（ISE）、等離子光譜法（ICP）等樣品元素全量分析配套方法。

1.4 ?評價標準

1）土壤總鎘、總汞、總砷、總鉛、總鉻。土壤中污染物含量（C i）對照GB15618—2018《土壤環境質量 農用土壤污染風險管控標準（試行）》《農用土壤環境質量標準（三次征求意見稿）》（環辦科技函〔2016〕455號）中的篩選值（S i）和管制值（G i）將土壤風險程度分為3類：

Ⅰ類：C i ≤ S i，一般認為無土壤污染風險或風險很低可忽略，應優先保護；

Ⅱ類：S i < C i ≤ G i，一般認為存在或可能存在土壤污染風險，但風險較低，通過采取措施可以達到安全利用；

Ⅲ類：C i > G i，一般認為風險較高，應該劃為嚴格管控。

2）土壤總銅、總鎳、總鋅、六六六、滴滴涕。對照GB15618—2018《土壤環境質量 ?農用土壤污染風險管控標準（試行）》中的篩選值（S i）將土壤風險程度分為2類：

Ⅰ類：C i≤S i，無土壤污染風險或風險很低可忽略，應優先保護；

Ⅱ類：C i>S i，存在一定的土壤污染風險。

3）環境質量評價一般多采用污染指數法，污染指數法分單項污染指數法和內羅梅綜合污染指數法。

①單項污染指數法

Pi = Ci / Si

式中：Pi為環境中污染物i的單項污染指數；C i為環境中污染物i的實測數據；Si為污染物i的評價標準。Pi <1，未污染，判定為合格；Pi >1，污染，判定為不合格。

②內羅梅綜合污染指數法

P綜=［（Pi，max + Pi，ave） / 2］

式中：P綜為綜合污染指數；Pi，max為最大單項污染指數；Pi，ave為平均單項污染指數。P綜<1，未污染，判定為合格；P綜>1，污染，判定為不合格。

2 ?結果與討論

2.1 ?土壤污染現狀評價

本次土壤樣品測試項為12項（其中2項未檢出），分別為重金屬元素（Pb、Zn、Cr、Cd、As、Hg、Fe、Mn、Cr6+）、酸堿度（pH）、氟化物及氰化物。測試數據分析見表2，土壤污染指數評價結果見表3。

鉛（Pb）。鉛元素在土壤中的含量范圍為62.4～164 mg·kg-1，平均值為94.0 mg·kg-1，檢出篩選值超標濃度最高點樣品為LW8。依據GB15618－2018《土壤環境質量標準》，除樣品LW3、LW4、LW5土壤環境質量用地類型為安全利用類，土壤重金屬風險可控；其他樣品用地類型為優先保護類，土壤重金屬風險無或可忽略；無土壤重金屬風險較大樣品。

鋅（Zn）。土壤中鋅元素含量范圍為154～280 mg·kg-1，平均值為219 mg·kg-1，檢出篩選值超標濃度最高點樣品為LW8。依據GB15618－2018《土壤環境質量標準》，除樣品LW1、LW2、LW8土壤環境質量用地類型為優先保護類，土壤重金屬風險無或可忽略；其他樣品用地類型為安全利用類，土壤重金屬風險可控；無土壤重金屬風險較大樣品。

鉻（Cr）。鉻元素土壤中含量范圍為92.7～126 mg·kg-1，平均值為114 mg·kg-1，檢出篩選值超標濃度最高點樣品為LW7。依據GB15618－2018《土壤環境質量標準》，全部樣品土壤環境質量用地類型為優先保護類，土壤重金屬風險無或可忽略；無土壤重金屬風險較大樣品。單項污染指數判定為無污染。

鎘（Cd）。鎘元素土壤中含量范圍為0.260～1.89 mg·kg-1，平均值為0.830 mg·kg-1，檢出篩選值超標濃度最高點樣品為LW8。依據GB15618－2018《土壤環境質量標準》，除樣品LW1土壤環境質量用地類型為優先保護類，土壤重金屬風險無或可忽略；其他樣品用地類型為安全利用類，土壤重金屬風險可控；無土壤重金屬風險較大樣品。除樣品LW2無污染，單項污染指數判定其他樣品均不合格。

砷（As）。砷元素土壤中含量范圍為23.2～52.5 mg·kg-1，平均值為41.1 mg·kg-1，檢出篩選值超標濃度最高點樣品為LW6與LW7。依據GB15618－2018《土壤環境質量標準》，除樣品LW1、LW2土壤環境質量用地類型為優先保護類，土壤重金屬風險無或可忽略；其他樣品用地類型為安全利用類，土壤重金屬風險可控；無土壤重金屬風險較大樣品。除樣品LW1、LW2無污染，單項污染指數判定其他樣品均不合格或不合格風險高。

汞（Hg）。汞元素土壤中含量范圍為0.182～0.421 mg·kg-1，平均值為0.305 mg·kg-1，檢出篩選值超標濃度最高點樣品為LW5。依據GB15618－2018《土壤環境質量標準》，暫無汞元素參考指標，不作為重點評價元素。單項污染指數判定為無污染。

鐵（Fe）。鐵元素土壤中含量范圍為38 600～ 68 000 mg·kg-1，平均值為52 975 mg·kg-1，濃度最高點樣品為LW6與LW7。依據GB15618－2018《土壤環境質量標準》，暫無鐵元素參考指標，不作為重點評價元素。

錳（Mn）。錳元素土壤中含量范圍為825～3 200 mg·kg-1，平均值為2 058 mg·kg-1，檢出篩選值超標濃度最高點樣品為LW5。依據GB15618－2018《土壤環境質量標準》，除樣品LW2土壤環境質量用地類型為優先保護類，土壤重金屬風險無或可忽略；其他樣品用地類型為安全利用類，土壤重金屬風險可控；無土壤重金屬風險較大樣品。

氟化物。氟化物元素土壤中含量范圍為983～1 790 mg·kg-1，平均值為1 437 mg·kg-1，檢出篩選值超標濃度最高點樣品為LW5，整體含量均遠高于土壤環境質量標準值，應予防范重視。依據GB15618－2018土壤環境質量標準，全部樣品用地類型為安全利用類，土壤重金屬風險可控；無土壤重金屬風險較大樣品。

鉻（Cr6+）、氰化物。鉻（Cr6+）元素土壤中含量及氰化物未檢出，說明未達到檢測最低含量標準，鉻（Cr6+）元素及氰化物含量極低，對土壤環境質量無風險。

pH。酸堿度土壤中含量范圍為4.64～7.58，平均值為5.24，檢出濃度最高點樣品為LW8。參照GB15618－2005《土壤環境質量標準》，廠區周圍土壤酸堿度基本為酸性、強酸性，其中樣品LW8為堿性，推測三疊系火把沖組碎屑巖風化是土壤pH為酸性的主導因素。

2.2 ?土壤污染范圍與來源分析

如表4所示，參照全國土壤背景值標準（郭義龍等，2003），全部重金屬元素含量均超標，為100%；參照貴陽市農用地表層土壤背景值標準（鄧秋靜等，2006），鉛、鋅元素含量超標率為100%，鉻、鎘、砷、汞、錳元素含量超標率為88%；參照地球化學背景資料（馮濟舟，2008），鉛、鋅、汞、鐵、氟化物含量超標率為100%，鉻含量超標率為75%，砷含量超標率為50%，鎘、錳含量超標率為25%；六價鉻、氰化物未檢出，氟化物、鐵元素、pH無參照指標。參照國家環境部農用地篩選值標準，鉛元素含量超標率為50%，鋅元素含量超標率為75%，鎘元素含量超標率為88%，砷元素含量超標率為75%，錳元素含量超標率為88%，鉻、汞元素不超標；超標率：氟化物>錳>鎘>砷>鋅>鉛。六價鉻、氰化物未檢出，氟化物、鐵元素、pH無參照指標。參照國家環境部農用地管制值標準，鉛、鋅、鉻、鎘、砷、汞、錳元素含量均未超標，六價鉻、氰化物含量未檢出，氟化物、鐵元素、pH無參照指標。

位于廠區西北側的樣品LW1、LW2，大于土壤環境篩選值標準的元素及化合物少，為錳元素、鎘元素、氟化物，綜合污染指數判定LW2無污染；位于廠區東北側的樣品LW3、LW4、LW5，大于土壤環境篩選值標準的元素及化合物較多，為鉛元素、鋅元素、鎘元素、砷元素、錳元素、氟化物，同時綜合污染指數判定LW4、LW5污染最嚴重；位于廠區東南側的樣品LW6、LW7，大于土壤環境篩選值標準的元素及化合物多，為鋅元素、鎘元素、砷元素、錳元素、氟化物；位于廠區西南側樣品LW8，大于土壤環境篩選值標準的元素及化合物略多，為鎘元素、砷元素、錳元素、氟化物。土壤環境質量風險程度東北側最高，次為東南側、西南側及西北側，推測鉛元素含量影響顯著；據廠區礦石原料主要成分測試數據、礦渣及礦石組合樣分析測試結果（表5），礦石原料中鉛元素含量較低，廢渣中鉛元素含量為66 mg·kg-1，低于耕地土壤篩選值的最低值（在對應酸堿度范圍內），推測廠區西南側鉛元素含量超標，可能是受到酸性土壤易使鉛元素活化、累積，或歷史、周邊其他企業等因素影響，與廠區生產活動關系不明顯。廠區土壤環境質量用地類型都為安全利用型，對土壤環境質量風險可控。

綜上所述，廠區周邊耕地土壤重金屬鉻、六價鉻、汞元素及氰化物含量低于土壤環境質量篩選值，對土壤環境質量風險無或忽略；重金屬鉛、鋅、鎘、砷、錳元素含量及氟化物高于土壤環境質量篩選值低于其管制值，對土壤環境質量風險可控；廠區東北側（主導風向）鉛元素含量偏高，與廠區生產活動關系不明顯，可能受到歷史、周邊其他企業等因素影響；周邊耕地土壤環境質量用地類型全部為安全利用類，對土壤環境質量風險可控。

3 ?結論

1）廠區金屬冶煉工藝先進，環境管理制度較為完善并能有效執行，廠區周邊耕地土壤環境質量全部為安全利用類，土壤環境質量風險可控。

2）參照國家、貴陽市或附近耕地土壤背景值，廠區東北側耕地土壤重金屬元素含量偏高，超高原因推測為早期工業、周邊工廠及其他工業企業或原生地層風化等因素影響。

3）廠區周邊耕地土壤重金屬鉻、六價鉻、汞元素及氰化物對土壤環境質量無風險；重金屬及其他化合物對土壤污染總體風險可控，其中，超標率：氟化物>錳>鎘>砷>鋅>鉛，建議加強土壤環境監測和農產品協同監測。

4）廠區東北側（主導風向）周邊土壤環境質量鉛元素含量偏高，根據廠區生產原料及廢渣（僅為66 mg·kg-1）檢測結果對比，可能受到歷史或周邊其他企業等因素影響，與本廠區生產活動影響關系不明顯，建議廠區冶煉金屬時，注意對鉛元素的關注與防范，適時監測。

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收稿日期：2023-09-16；修回日期：2023-11-10

第一作者簡介：羅維（1996- ），女，本科，助理工程師，從事環境工程相關研究工作。E-mail：1121835753@qq.com

通信作者簡介：駱振華（1991- ），男，碩士，高級工程師，從事地球化學、環境地質研究。E-mail：1762593767@qq.com

引用格式：羅維，曾國龍，駱振華，2024.某礦業公司周邊耕地土壤環境現狀調查評價［J］.城市地質，19（1）：80-86