铝土矿区土壤中Cu、Zn、Mn的富集和迁移特征

梁玉祥 袁辉 谢瑞 杨翠凤 滕峥

摘 要：本研究以靖西铝土矿区土壤为研究对象，分析土壤中Cu、Zn、Mn金属元素的富集和迁移规律，旨在为矿区的生态建设和保护提供理论参考依据。研究结果表明，土壤中Cu、Zn、Mn金属在水平方向和垂直方向均呈现不同程度的迁移和富集，总体表现为矿区下游土壤金属含量大于上游方向，10～20 cm土层重金属含量最大，随着土层增加，重金属呈现减少趋势。

关键词：矿区土壤;重金属;迁移

中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）05-0134-03

Abstract： Taking Jingxi bauxite mining area as the research object， this study analyzed the enrichment and migration rules of Cu， Zn， and Mn metal elements in the soil， and aimed to provide a theoretical reference for ecological construction and protection of the mining area.The results show that Cu， Zn， and Mn metals in the soil exhibit different degrees of migration and enrichment in the horizontal and vertical directions，the overall performance is that the soil metal content in the downstream of the mining area is greater than the upstream direction， and the heavy metal content in the soil layer of 10～20 cm is the largest.

Keywords： mining soil;heavy metals;migration

在矿产资源的开采和加工过程中，含有重金属元素的物质会伴随周边的植物、雨水淋洗、径流、沉降、迁移等途径进入土壤环境中[1-2]，并在土壤环境中迁移，产生的污染具有不可逆性、潜在性和隐蔽性[3-4]。Jung等[5]以韩国金银矿区为研究对象，Lottermoser等[6]以澳大利亚新南威尔士州铜矿区为研究对象，调查研究表明，淋滤迁移是造成矿区土壤重金属污染的主要来源。Frink[7]等研究认为，土壤剖面中的结构孔隙和植被根系孔隙为重金属迁移形成优势通道，优势通道更有利于重金属元素向下迁移。此外，土壤胶体可为重金属提供迁移的潜在动力，土壤胶体还会影响微生物群落的分布，从而间接影响重金属的迁移转化。Scokart等[8]研究指出，重金属元素在不同土质类型中的迁移行为也不同。Wong等[9]研究表明，重金属以可交换态和碳酸盐结合态的形式存在更具有迁移性。张骁勇[10]研究分析了Cu、Pb、Cd等元素在尤溪铅锌矿区土壤垂直方向的迁移累积特征，发现不同重金属元素迁移难易程度有所不同。陈三雄等[11]研究表明，矿区径流、水土流失对重金属元素的迁移量有明显影响。因此，准确掌握重金属元素在土壤中的迁移和富集规律，对矿区的健康发展具有重要意义[12]。本文对靖西市铝土矿区土壤重金属的富集和迁移规律进行探究，以期为矿区生态经济健康可持续发展提供理论依据。

1 试验材料与方法

1.1 土壤样品采集

研究区域是典型的喀斯特山貌地区，左右两面环山矿区中心（C点）处于山峰底处地势较为平缓的地段（北），靠近公路，西北（A点、B点）方向位于矿区上游，周边多为农田，东北（D点）、东（E点）方向位于矿区下游，矿区土壤多为褐土、洪淤土。

根据矿区地势，以矿场为中心，采用蛇形取样法向矿区的上游和下游两个方向各延伸2 km，每1 km采集一个样点，每个样点纵向0～40 cm采集4个样，具体情况如表1所示。

1.2 試验药品与仪器设备

试验药品有：65%浓硝酸、38%浓盐酸、70%高氯酸、2%硝酸溶液。仪器设备有：AAS-5000型原子吸收分光光度计、DS-360石墨消煮仪、YP1002电子分析天平等。

1.3 试验方法

参照陈泽智[13]方法对样品进行风干、过筛和消煮，消煮液定容后装至消煮瓶中保存待测，然后利用原子分光光度计测定。

1.4 数据处理

利用Excel表格进行数据整理和图表绘制，采用SPSS17.0进行LSD差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 重金属在水平方向的含量和迁移规律

由表2可知，土壤中Cu、Zn、Mn金属在水平方向总体表现为矿区下游（CDE方向）土壤金属含量大于上游（CBA）方向。除Zn外，土壤中Cu、Mn富集量以矿区中心C采样点最大，矿区延伸至上游（CBA）、下游（CDE）方向的含量均呈现逐渐减少的趋势，即距离矿区中心越远，Cu、Mn含量越低，而土壤中Zn含量表现为先降低后增加的趋势。

2.2 重金属在垂直方向的含量和迁移规律

由表3可知，土壤中Cu、Zn、Mn在垂直方向富集量均表现为先上升后缓慢下降趋势，10～20 cm土层金属含量最大，而后随着土层增加，重金属呈现减少趋势，但各金属含量变化差异不显著。

3 结论

在矿产资源的开采、筛选、精炼等过程中，产生的含重金属物质通过各种途径进入土壤环境中，易造成潜在的具有隐蔽性的环境污染问题[14-15]。而重金属进入土壤环境后，与土壤中的有机物、无机物等发生反应，会以不同形态结构存在于土壤中，因此不同金属元素在土壤中的迁移速率不同，迁移转化特点和危害程度也不同[16]。邓冰超等[17]研究表明，在矿区水田土壤中，重金属在表层土壤的含量较大，在20～180 cm，各金属元素含量呈现先升高后降低的趋势，垂直向下迁移方向重金属在60～120 cm含量最高。因此，了解和掌握不同金属元素在矿区土壤中的富集特征和迁移规律，对矿区的生态建设和环境保护具有重要的现实意义。本研究中，矿区土壤中Cu、Zn、Mn金属在水平方向和垂直方向均呈现不同程度的迁移和富集，总体表现为矿区下游土壤金属含量大于上游方向，而在垂直方向的富集特征则表现为富集量呈现先增加后降低趋势，10～20 cm土层金属含量最大，随着土层增加，金属含量呈现减少趋势。

参考文献：

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