铅锌矿附近重金属污染土壤的风险评估外文翻译资料

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铅锌矿附近重金属污染土壤的风险评估

摘要

人为活动对土壤的重金属污染是全世界科学家和监管机构面临的一个广泛而严重的问题。在这项研究中，我们调查了位于中国浙江绍兴的铅锌矿山尾矿附近的九种表面（0至20 cm）土壤中铅锌镉和铜的分布化学种类和有效性。铅的重金属总含量为5271至16369 mg / kg，锌为387至1221 mg / kg，镉为3.0至9.3 mg / kg，铜为65至206 mg / kg。总的来说，所有重金属都超过了《中国重金属土壤环境质量国家标准》的3到65倍。将重金属含量（Pb，Zn，Cd和Cu）与粘土含量进行比较发现，Cd Zn与Pb Cu之间存在显着的关系（P lt;0.001）。使用Tessier程序对土壤进行固相形态分析表明，重金属的分布顺序为：残留raquo;有机络合的Fe-Mn氧化物被吸附gt;碳酸盐结合gt;可交换gt;水溶性。在有机质中，Pb（29.1％）与其在土壤中的总浓度之比高于Zn（4.70％），Cd（3.16％）和Cu（9.50％）。Pb（1.80％）和Cd（2.74％）的水溶性分数和可交换分数百分比显着大于Zn（0.10％）和Cu（0.15％）的百分比，表明Pb和Cd相对较高,易移动。因此在被污染的土壤中毒性更大。H2O-Pb，H2O-Zn与H2O-Cu之间的强显着关系，还记录了pH值与可交换重金属之间的相似负相关关系。建议提高土壤pH或石灰化土壤会降低土壤中重金属的生物利用度

关键词：分馏;重金属;采矿尾矿;风险评估;土壤污染

介绍:由于人类活动，例如采矿，冶炼，电镀，能源和燃料生产，电力转换，集约化农业，污泥倾倒和军事行动，重金属对环境污染做出了重大贡献。采矿和磨坊活动，包括磨矿，选矿和尾矿处置以及矿山和磨坊废水，都会在土壤环境中造成重金属污染。尾矿中重金属含量高，对附近的农业和溪流水质构成威胁。的确由于废矿的排放和散布到附近的农业土壤，粮食作物和河流系统中，报废的含金属矿山及其周围地区的重金属含量有所增加。最终，重金属可能对矿区附近的居民构成潜在的健康风险。

全世界对含金属矿山的土壤，植物，水和沉积物中的重金属污染进行了许多研究在中国，Pb / Zn矿山几乎遍布全国，尤其是在中国南部，并且自古以来就一直活跃运营。但是，由于关闭了一些矿山，因此留下了包括尾矿在内的矿山废料未经充分的环境处理。因此，矿山附近的土壤，植物，水和沉积物被风和水风化而被尾矿中的潜在重金属污染。

重金属可能以可交换金属，碳酸盐，氢氧化物，Fe / Mn氧化物的形式保留在土壤中，或者可能与有机物结合。在设计补救措施之前，了解重金属如何被保留在受污染的土壤中非常重要。在没有扩展的X射线吸收精细结构的情况下，连续萃取是研究重金属固相形态并评估相对结合强度以及重金属在水中的溶解度，迁移率和毒性的最合适方法。被污染的土壤，重金属在土壤的任何部分（例如可交换的碳酸盐，氢氧化物，Fe / Mn氧化物或有机物）的保留量取决于土壤溶液的pH值，土壤组成和重金属的类型，水溶性金属可交换馏分将很容易被环境生物利用，而残留馏分中的金属预计不会在自然条件下释放。

Tessier等人的程序是评估污染部位修复效果的最深入研究和广泛使用的程序之一。近年来，文献中对重金属分馏的研究引起了极大关注，本研究的目的是调查绍兴铅锌矿周围9个土壤样品中重金属的固相形态。中国浙江省，并根据此信息评估了金属分区中总金属浓度与土壤特性之间的关系，并使用《中国土壤环境质量标准》（GB15612-1995）评估了重金属的环境风险。

1材料和方法

1.1土壤

本研究的土壤样品（深度为0-20厘米）是从山坡上的铅/锌矿排土场和尾矿附近采集的，这些矿点距矿山尾矿中心的距离不同。将土壤样品风干并压碎，使其通过1毫米塑料筛，然后存储在塑料容器中，以进行常规实验室研究。在自然界中，粘土的矿物学主要是非法的，高岭土以次要量存在。表1列出了土壤的选定特性。

表1使用过的污染土壤样品的基本特性

注：平均浓度plusmn;标准误差

1.2分割方法

Tessier等人的选定程序旨在将土壤中的总重金属分离成六个可操作定义的部分：水溶性（H20-），可交换的（Exch-），碳酸盐结合（Carb-），结合Fe-Mn氧化物（Fe / Mn-），结合有机物（0M-）和残余分数（Res-）。该过程的摘要描述如下：将每份土壤样品1.00g称入40ml聚碳酸酯离心管中，并获得以下馏分：水溶性（H20-）：用15 ml去离子水提取土壤样品2小时。可交换（交换）：将水溶性部分的残留物用8ml 1mol/LMgCl2（pH=7）萃取1小时。碳酸盐结合的（Carb-）：交换残留物用8ml 1mol/L NaOAc（用HO Ac调节至pH 5.0）萃取有效级分5h。与Fe-Mn氧化物结合的（Fe/Mn-）：在96 T下，用25％（v / v）HOAc中的0.04 mol/L NH2OHbull;HCl萃取碳酸盐馏分中的残留物，偶尔搅拌6小时有机结合的（OM-）：用3ml0.02mol/L HN03和5 ml 30％H2O2（用pH调节至2 HN03）。在不时搅拌下将混合物加热至85℃保持2小时。加入第二份3ml等分试样的30％H2O2，并在间歇搅拌下将混合物再次加热至85℃保持3h。冷却后，加入在20％（v/v）HNO3中的5ml3.2mol/L NH4OAc，并将样品稀释至20ml，并连续搅拌30分钟。残留物（Res-）：在微波蒸煮器中，使用3:1的HCl：HNO3溶解程序消化有机馏分的残留物。 每次连续萃取后，通过以15000 r/min离心30分钟进行分离。用0.2mu;mNucleopore聚碳酸酯膜滤器过滤的移液器除去上清液，并分析金属残留物用8 ml去离子水洗涤，然后剧烈摇动，然后离心30分钟，然后进行下一次萃取。1.3分析方法 处理过的样品的所有提取均在酸洗过的（5％HNO3）聚碳酸酯实验室器皿中进行三次，并通过0.2 ptm膜过滤。本研究中使用的所有化学药品均为分析纯或更高。使用双去离子水。当元素浓度低于ICP检测极限时，在澳大利亚阿德莱德的CSIRO Land＆Water公司，通过ICP-AES或通过GFAAS测量上清液中的所有元素。空白用于背景校正和其他错误来源。每20个样品至少运行一次重复样品和一个加标样品，加标回收率在100plusmn;5％内。通过Orion Mode EA 940 pH计确定溶液的pH。用传统的方法测定其他的土壤性质。2结果和讨论2.1重金属总量 土壤样品中重金属（Pb，Zn，Cd，Cu）的总浓度变化很大（表1），有机物含量为16.1至48.7 g/kg，平均值为29.7 g/kg，pH值为5.20至5.76（平均值5.56），粘土含量（0.02-0.002毫米）为150至360 g/kg（平均值为267 g/kg），废弃的Pb/Zn矿山的尾矿持续风化超过150年，土壤受到污染，因此受到铅（5271–16369，平均12552 mg/kg）和锌（387–1221，平均839）的严重污染。毫克/千克）。Cd（3.0-9.3，平均6.63 mg/kg）和Cu（65-206，平均151 mg/kg）的浓度远高于环境安全的允许限值（GB15612-1995，表2）。地壳中Pb，Zn，Cd和Cu的平均浓度为16、132、0.15和70 mg/kg。矿山的山坡位置导致表层土壤中重金属的空间分布明显不同。地形条件影响了水和矿物风化产物的再分配和积累，导致了不同程度的积累。

相同位置的同一类型土壤中有机质和粘土含量以及重金属含量的不同。使用SPSS程序对研究数据进行统计分析，表3列出了重金属，pH，有机物和黏土的总含量之间的关系的相关系数。表3中给出的回归系数显示了黏土含量与Pb之间的显着显着关系（r=0.979，Plt;0.01），Cu（r=0.986，Plt;0.01）和粘土含量。Cd与Zn之间，Pb与Cu之间也有很强的正相关（Plt;0.01）。

表2中国重金属土壤环境质量国家标准（二级）（GB15612-1995） 单位：mg / kg