有色矿业区耕作土壤, 蔬菜和大米中重金属污染

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1、郭朝晖等：有色矿业区耕作土壤、蔬菜和大米中重金属污染1147有色矿业区耕作土壤、蔬菜和大米中重金属污染郭朝晖，宋杰，陈彩*，程义中南大学冶金科学与工程学院环境工程研究所，湖南长沙410083摘要：有色金属矿业区周边土壤重金属污染严重，对我国生态环境质量、食品安全和人体健康构成了一定威胁，研究典型矿业区周边复合污染地带的土壤环境质量及其食物安全对促进其可持续发展具有深远的意义。从湖南省的长沙、株洲、衡阳、郴州等有色金属矿业区收集耕作土壤、蔬菜和大米样品，结合主成分分析、聚类分析和相关分析，研究其中重金属元素的累积和迁移特征，评估蔬菜和大

2、米中重金属元素对人体健康的潜在危害程度。研究结果表明，耕作土壤中主要重金属污染元素为Cd、As、Pb、Cu、Zn等；主成分分析表明，菜地土中第一主成分主要反映了Pb、Zn、Cd、As的复合污染信息以及与土壤pH的相关关系；水稻土中第一主成分主要反映了Cu、Zn、Pb、Cd的复合污染信息；聚类分析进一步阐明耕作土壤以Cd、Pb、As、Cu、Zn为主的复合污染特征。研究区蔬菜中Cd、Pb、As、Cu、Zn、Cr含量，大米中Cd、Pb和Zn含量均明显超过我国食品卫生标准；蔬菜中Cd、Pb、As和大米中Cd、Pb对人体健康的潜在危害较大。关键

3、词：有色金属矿业区；耕作土壤；蔬菜；大米；多元分析中图分类号：X53；X56文献标识码：A文章编号：1672-2175（2007）04-1144-05郭朝晖等：有色矿业区耕作土壤、蔬菜和大米中重金属污染1147人类矿业生产活动严重扰动了表生带地球化学元素平衡。在一些典型工矿业地区，土壤重金属环境容量已趋于基本饱和，大量工矿业“三废”的产生和环境保护的矛盾日趋突出。据统计，目前我国矿区废弃地面积已达40000hm2，且每年以200hm2的速度增长[1]。矿区周边土壤重金属污染严重，矿山尾矿、冶炼废渣等造成的土壤污染问题在一些典型地区已经

4、产生了明显的生态环境危害效应[2-5]，由于重金属污染的隐蔽性、持久性以及污染后果的严重性，对我国生态环境质量、食品安全、人体健康和农业可持续发展构成了一定威胁[6-7]，研究我国典型工矿区周边复合污染地带的土壤环境质量对促进其可持续发展具有深远的意义。湖南是有色金属之乡，郴州柿竹园地区、衡阳水口山地区、株洲清水塘地区等有色金属矿业区引起的土壤中镉、铅、砷、锌等重金属污染严峻[8]，甚至导致蔬菜和大米中镉、铅等重金属超标[9-10]。然而，就湖南省有色矿业区周边农业生产土壤中重金属的生态环境效应与潜在危害程度了解相对较少[11-12]

5、。本研究以湖南省典型有色金属矿业区周边耕作土壤、蔬菜和大米样品为研究对象，研究重金属尤其是Cd、Pb、As的污染状况，并探讨和评价长期有色矿业活动对其周边耕作土壤、蔬菜和大米的潜在生态环境风险，为湖南省典型有色金属矿业区重金属污染土壤的生态修复与可持续利用提供科学依据。1材料与方法从湖南省的长沙、株洲、衡阳、郴州等典型有色金属矿业区周边地区收集耕作土壤样品73个，白菜(BrassicachinensisL.)、莴笋(Lactucasativavar.angustanaIrish)、包菜(Brassicapekinensis(Lour.

6、)Rupr.)、花椰菜(Brassicaoleraceavar.botrytisL.)、萝卜(DaucuscarotaL.var.SativaHoffm)、冬苋菜(Herbaacalyphae)、辣椒(Capsicumannumvar.longum)等蔬菜样品39个，大米样品19个。将土样自然风干，过2mm筛，一半研碎过60目筛，备用。蔬菜样品在自来水和去离子水下清洗干净，在105℃杀青30min后于65~70℃烘干至恒质量。烘干蔬菜样和大米样粉碎备用。土壤pH值采用pH计(ThermoOrion-420A)进行测定(水土质量比为2.

7、5∶1)；土壤和植物样品分别采用HNO3-HF-HClO4法和HNO3-HClO4法消煮[13]。同时做土壤标准样(GBW08303)、植物样标准样(GBW08513)和平行全空白样。所有样品中重金属含量采用ICP(美国热电元素公司IntrepidⅡXSP等离子发射光谱仪)进行测定。测试数据采用SSPS11.0和Excel2003进行统计分析。2结果与分析2.1耕作土壤中重金属郭朝晖等：有色矿业区耕作土壤、蔬菜和大米中重金属污染1147从表1可以看出，与湖南省土壤背景值相比，研究区土壤中重金属含量均很高，尤以Cd、Pb最为显著，反映出

8、有色矿业活动长年污染造成的Cd和Pb等重金属在其周边耕作土壤中的大量积累。长沙、株洲和衡阳三地矿区耕作土壤中As的变异系数分别达到了254%、287%和180%，Cd、Cu、Pb、Zn的变异系数次之;郴州矿区耕作土壤中C