金屬礦區(qū)地表環(huán)境中重金屬物質(zhì)污染的生態(tài)風(fēng)險評價

宋 偉，李蒙蒙，郭芳茹

（山東鼎安檢測技術(shù)有限公司，山東 濟南 250032）

金屬礦區(qū)在開發(fā)過程中，對地表和地下自然構(gòu)造開展了大幅度的改造，不可避免的破壞了原有的平衡結(jié)構(gòu)，造成了環(huán)境污染，引發(fā)了一系列環(huán)境問題。尤其在金屬礦石開采、運輸和初加工階段，巖石碎屑、粉塵夾雜著重金屬顆粒，飄落到礦區(qū)乃至周邊大氛圍區(qū)域，對土壤、植被、水體、空氣形成強烈的污染，直接和間接毒害了環(huán)境中的生物，對人也產(chǎn)生了嚴重的健康危害。在上述污染源中，重金屬顆粒的危害性最大，礦區(qū)工作人員在工作和生活的過程中，重金屬顆粒通過呼吸和飲食進入人體，輕則引發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病，重則造成重金屬中毒危及生命。為補救被破壞的生態(tài)環(huán)境，急需對金屬礦區(qū)地表環(huán)境中重金屬物質(zhì)污染狀況進行深入、詳盡的生態(tài)風(fēng)險評價。為提高評價研究工作的準確性，本文以吉林某多金屬礦的實際采樣數(shù)據(jù)作為研究樣例。

1 金屬礦區(qū)地表環(huán)境中重金屬物質(zhì)污染的生態(tài)風(fēng)險評價

1.1 重金屬物質(zhì)污染的生態(tài)風(fēng)險評價方法

結(jié)合該礦區(qū)金屬礦的分布特征，采用瑞典科學(xué)家Hakanson提出的生態(tài)指標計算方法，對該區(qū)域的潛在風(fēng)險指數(shù)進行計算[1]。依照金屬礦區(qū)地表環(huán)境中重金屬的物理性質(zhì)及金屬元素所表現(xiàn)出來的理化特征，對地面表層沉淀的金屬顆粒物含量進行有效評價。計算方法如下公式①所示。

參考不同金屬元素在地表中的物理性質(zhì)，將單個金屬元素產(chǎn)生的危害相互結(jié)合計算，可實現(xiàn)多個金屬元素在地表環(huán)境中危害系數(shù)RI的計算。結(jié)合該金屬礦區(qū)重金屬元素的分布特征，對應(yīng)的銅、鈹、鉻、鎘的數(shù)值分別取5、5、2、30。根據(jù)上述公式的計算，進行地表環(huán)境重金屬物質(zhì)污染的生態(tài)風(fēng)險評級比較，如下表1所示。

表1 污染強度與RI、Eir之間的關(guān)系

1.2 金屬礦區(qū)地表環(huán)境中重金屬物質(zhì)污染的生態(tài)風(fēng)險評價研究

根據(jù)上述多種重金屬元素的生態(tài)危害系數(shù)的計算，以某金屬礦區(qū)為例，開展生態(tài)風(fēng)險評價[2]。首先進行該區(qū)域金屬礦區(qū)地表環(huán)境重金屬元素的所占質(zhì)量分數(shù)的研究，結(jié)合該區(qū)域金屬元素分布情況，銅、鈹、鉻、鎘金屬元素在地表環(huán)境中存在不同程度的超標，質(zhì)量分數(shù)所占比例為鈹＞鎘＞銅＞鉻，其中鎘元素對環(huán)境的污染程度最高，超出標準強度的18.5倍，鈹、鉻、銅元素分別超出標準的12.17、1.22、4.29倍。根據(jù)對重金屬元素質(zhì)量分數(shù)的研究，進行該金屬礦區(qū)地表環(huán)境中生態(tài)風(fēng)險系數(shù)的研究，具體數(shù)值如下表2所示。

表2 某金屬礦區(qū)重金屬元素污染的生態(tài)風(fēng)險系數(shù)

如上述表2所示，為某金屬礦區(qū)四種重金屬元素污染的生態(tài)風(fēng)險系數(shù)，上述四重金屬元素在地表環(huán)境中的分布十分不均勻，且相互之間的離散程度較高，只有銅元素的風(fēng)險系數(shù)相對較低[3]。鎘元素的平均富集系數(shù)較高，說明鎘元素與金屬礦區(qū)的活動密切相關(guān)，作為生態(tài)危險系數(shù)最高的金屬元素，極易在礦區(qū)的發(fā)展中發(fā)生元素結(jié)構(gòu)的變異，相關(guān)數(shù)據(jù)表明鎘元素污染主要來源于金屬礦區(qū)的人工開采污染、工業(yè)垃圾排放污染等。相比其他三種重金屬元素，鎘元素帶來的生態(tài)風(fēng)險相對較高，根據(jù)上述對某金屬礦區(qū)地表環(huán)境中重金屬物質(zhì)污染的生態(tài)風(fēng)險評價研究，其多種金屬或金屬復(fù)合狀態(tài)下對生態(tài)環(huán)境造成的危險是十分巨大的。

2 結(jié)論

文章對金屬礦區(qū)地表環(huán)境中重金屬物質(zhì)污染的生態(tài)風(fēng)險評價展開了研究，通過對生態(tài)風(fēng)險評價方法分析，結(jié)合研究區(qū)域的重金屬分布特征，進行金屬元素在生態(tài)環(huán)境中的危害系數(shù)比較，其中鎘元素對生態(tài)環(huán)境造成的威脅最大，需控制相關(guān)金屬礦區(qū)垃圾的排放，才能減輕重金屬元素給生態(tài)環(huán)境帶來的危害。