【word】 贵州水城煤矸石风化土壤-农作物系统中汞分布规律研究

【word】 贵州水城煤矸石风化土壤-农作物系统中汞分布规律研究 贵州水城煤矸石风化土壤-农作物系统中汞 分布规律研究 农业环境科学2010,29(7):1326—1332 JournalofAgro—EnvironmentScience 贵’kitI水城煤矸石风化土壤一农作物系统中汞分布规律研究 宋文,何天容,潘鲁生 (1.贵州大学资源与环境 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院,贵阳550003;2.贵州大学喀斯特环境与地质灾害防治教育部重点实验室,贵阳550003) 摘要:通过冷原子荧光方法测定了贵州水城汪家寨煤矿和那罗煤矿不同年限的煤矸石风化土壤及农作物中总Hg含量和甲基汞 含量,并采用BCR连续提取法 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了煤矸石风化土壤中汞的不同赋存形态,系统地对此矿区煤矸石风化土壤一农作物系统中汞的 分布规律及其环境效应进行了研究.结果表明,煤矸石风化土壤样中汞含量范围在0.07,1.06mg-kg之间,和pH值存在显着负相 关关系(r一0.68,P<0.01).风化年限较长的煤矸石土壤汞浓度接近对照点自然土壤汞含量,而在风化年限较短的煤矸石风化土壤 中,大部分样品汞浓度超过了国家?类土壤环境 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ,不宜在上面种植食用的农作物.煤矸石风化土壤中甲基汞含量在0.52—2.68 g?kg之间,和总汞存在显着正相关关系(r=:0.65,P<0.05).煤矸石风化土壤中汞主要以有机琉化态和残渣态存在,风化年限较短 的煤矸石山土壤中酸交换态汞浓度及比例都明显高于老煤矸石山. 虽然汪家寨煤矿风化年限较短的煤矸石山土壤存在着较高的汞 含量,但其上种植的马铃薯,玉米,菜豆的汞含量均没有超过国家标准 食品中Hg限量值,然而高于风化年限较长的煤矸石山中同类 植株的汞含量. 关键词:汞;甲基汞;赋存形态;煤矸石风化土壤;农作物 中图分类号:X171.5文献标志码:A文章编号:1672, 2043(2010)07—1326—07 DistributionofMercurySpeciesintheSoilsfromWeatheredCoalMineSpoilsandCropsinShuicheng, GuizhouProvince,China SONGWen,HETian—rong~,PANLu—sheng (I.CollegeofResourcesandEnvironmentalEngineering,GuizhouUniversity,Guiyang550003,China;2.KeyLaboratoryofKarstEnviron— mentandGeohazardPrevention,GuizhouUniversity,Guiyang550003,China) Abstract:Thedistributionsofmercury(Hg)inthesoils—cropssystemfromw eatheredcoalminespoilsandenvironmentalimpactsonthe studyareainShuicheng,GuizhouProvince,Chinawerestudiedanddiscussedindetail.Hgandmethylmercuryinsoilsandthecmpsfrom weatheredcoalminespoilsweremeasuredusingcoldvaporatomicfluorescencetechnique.AndoccurrencemodeofHgwereanalyzedusing theBCRmethod.TheresultsshowedthattotalHgconcentrationsinthesoilsfromweatheredcoalminespoilschangedfrom0.07to1.06mg? kg-,andnegativelycorrelatedwithpH(r=-0.68,P<0.01).TotalHgconcentrationsinthesoilsfromcoalminespoilswithlong-termweather- ingprocesswereinthesameleverwiththoseinthebackgroundsoils.Totalmercuryinthesoilsfromcoalminespoilswithshort—termweath— eringprocess,however,exceededthenationalenvironmentalqualitystandardforsoils?.Thus,thesefieldswerecondemnedunfittogrow crops.Methylmercuryinthesoilsfromtheweatheredcoalminespoilschangedfrom0.52to2.68Ixg.kg,.andcorrelatedpositivelywithtotal mercuryconcentrations(r=0.65,P<O.05).Theproportionsofmethylmercurytototalmercuryinthesesoilswerehigherthanthoseinnature soilswithmercurypollutionornopollution.TheBCRresultsshowedHgmainlyexistedinresidualfractionandorganic/sulfidefraction.The exchangeableme~uryfractionsinthesoilsfromcoalminespoilswithshort-termweatheringprocesswer?slightlyhigherthanthoseinthe soilsfromcoalminespoilswithlong-termweatheringprocess.Therewererelativelyhighermercuryconcentrationsinthesoilsfromcoalmine spoilswithshort-termweatheringprocess,butmercuryconcentrationsinSolariumtuberosum,corn,andphaseolusvulgaris.Lintheseareas didnotexceedthenationalstandard,andwerehigherthanthoseinthesameplantspeciesinthesoilsfromcoalminespoilswithlong—term weatheringprocess. Keywords:mercury;methylmercury;species;thesoilsfromweatheredcoal minespoils;crops 收稿日期:2009—12—30 基金项目:贵州省科学技术基金(黔科合J字[2008]2234);贵州大学研究生创新基金(校研理工2009037) 作者简介:宋文(1975一),男,贵州毕节人,讲师,研究方向为污染物环境行为及其控制. 通讯作者:何天容E—mail:hetianrong@139.comd 第29卷第7期农业环境科学 汞是最受全球关注的环境污染物之一.环境中的 无机汞在各种生物和非生物作用下能转化为脂溶性 强,毒性更大的甲基.更为重要的是,甲基汞具有 很强的生物积累和生物放大效应,即使环境中浓度很 低的甲基汞都能通过生物积累和生物放大作用在食 物中聚集,威胁到人体健康.如在贵州万山汞矿区,矿 山复垦农田稻米中甲基汞含量高出了稻田土壤甲基 汞几十倍,甚至近百倍,达到l44g?kg一[31,远远超过 国家食品中汞限量卫生标准(?0.02mg?kg,,总汞). 从这些例子可看出,汞在环境中的毒性,并不是由其 总量所控制,而是与其形态及生物可利用性有关.这 些都促使了人们对汞在各种环境系统中迁移,转化研 究的重视. 贵州省煤炭资源储量大,累计探明煤炭资源量为 499.8亿t.在2008和2009年,全省煤炭产量分别为 1.17亿t和1.25亿t.但大量的煤矸石都以废物的形 式堆积成山,资源化利用尚处于起步探索阶段.由于 贵州省耕地面积少且土壤贫瘠,这些堆积成山的煤矸 石在经过不同程度的风化后,大部分都被当地农民作 为耕地种植了农作物.刘玉荣等对贵州水城矿务局 周围煤矸石风化后形成的土壤进行了重金属zn,Cu, Cd和Pb含量分布特征以及重金属植物可利用性的 研究,结果表明煤矸石风化形成的土壤及其农作物中 重金属zn,Pb,cd,cu有明显积累.焦建伟15]的研究表 明,汞在贵州西部部分矿区煤层顶底板及其附近富 集,其含量可比煤层中高1O,20倍.然而,贵州煤矸石 及煤矸石风化土壤一农作物系统中汞的时空分布,迁 移富集规律及其存在的环境风险却没有被系统的研 究过.因此,开展贵州煤矸石堆放以及复垦种植农作 物过程中汞的环境效应研究有着重要的理论和现实 意义. 1材料与方法 1.1样品的采集与预处理 2008年6月在贵州水城煤田较大的汪家寨煤矿 和那罗煤矿进行了系统采样.汪家寨煤矿采样点选择 在一个已使用10a左右的新矸石山和一个已废弃20 a左右的老矸石山上.新矸石山部分开垦种植了农作 物,老矸石山由于风化年限较长,大部分已开垦种植 农作物.那罗煤矿的采样点选择在一个已废弃10a 左右的小矸石山上,部分开垦种植了农作物.采集的 样品包括新鲜煤矸石,不同堆砌年限的煤矸石风化土 壤样,受煤矸石山淋滤液直接影响的自然土壤以及煤 矸石风化土壤中种植的农作物.新鲜煤矸石采自井下 不同的煤层,共11个样.不同风化程度煤矸石土壤样 采自矿井外不同堆砌年限的煤矸石山,共15个样,具 体采样位置见表1.每个采样点的同种农作物各采集 3个样本,并分别按根,茎,叶混合为3个样测定,共 28个植物样.同时,还在距矸石山底部不同距离(0,5,10 m等)的旱地中采集了5个直接受矸石山淋滤液影响 的自然土壤样品.由于这些矸石山都较高,坡度也较 大,而且处于沟壑纵横的山区,能收集到的受矸石山 淋滤液直接影响的自然土壤样极其有限.此外,采集 了每座矸石山旁山坡上的自然土壤作为对照样品.所 有的风化煤矸石及自然土壤样品均遵循梅花点采样 法采集.由于采样地区沟壑纵横,下雨过后矸石山上 的地表径流很快就汇集到河流中,所以实验 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 中没 有专门考虑现场淋滤液的收集.但此次在汪家寨煤矿 一 风化年限较长的老煤矸石山上采集样品时,正好刚 下过大雨,故收集到3个煤矸石淋滤液样品.淋滤液 采用净化的硼硅玻璃瓶收集,当日带回实验室后按 0.5%的比例加入Hcl保存(0-4oC). 煤矸石及土壤样品在室温下自然风干后用玛瑙 研钵研磨至200目备用;植物样品洗净自然风干后, 采用微型植物粉碎机(FZ102型)粉碎至20目备用. 汞含量分析都在贵阳中国科学院地球化学研究所的 汞实验分析室完成. 1.2样品汞,甲基汞含量及汞赋存形态测定 煤矸石,土壤样品总汞:采用王水水浴消解一冷原 子荧光测定[61.称取样品0.2g,加入5mL新配置的王 水,在95cc时水浴5min,加入1mLBrC1后继续水浴 30min.加入羟胺还原多余的BrC1,然后用SnCI还 原,两次金汞齐富集结合冷原子荧光测定. 植物样品总汞:采用二酸消解冷原子荧光法测 定[71.准确称取植物样0.1,0.2g置于25mL硼硅玻璃 比色管中,加入优级纯浓H2SO和浓HNOs混合酸1O mL(V:V=3:7),在铁板上加热2,3h(95~140?),冷却 后依次加人少量超纯水和0.5mLBrC1,再加入SnC1z 还原后用两次金汞齐富集结合冷原子荧光测定. 土壤样品甲基汞:采用萃取一乙基化结合GC— CVAFS法测定【.首先在样品中依次加人硫酸铜溶 液,3mol?L.’硝酸,CHC1,然后经振荡离心,将甲基 汞萃取到CH2Cl中,再经过水浴将CHC1:中甲基汞反 萃取到水相中.取适量反萃取后的样品利用NaB(C2H) 进行乙基化反应,最后利用Tenax富集结合GC分 离一CVAFS法测定. 1328宋文等:贵州水城煤矸石风化土壤一农作物系统中汞分布规律 研究2010年7月 水样总汞:采用BrC1氧化,NH,OH?HC1去除游 离卤素,然后利用氯化亚锡还原,镀金石英砂管富集, 冷原子荧光法测定. 煤矸石及土壤样中汞的赋存形态采用欧共体标 准物质局提出的BCR三步连续提取法测定,其提取 步骤为: (1)酸交换态:准确称取样品0.5000g置人50 mL的离心管中,加入25mL醋酸溶液(0.11mol?L), 在室温(20cC)下振荡16h,然后3000r?rain下离 心20min,转移上清液至25mL比色管中. (2)Fe/Mn氧化态:向上一级残留固体中加入25 mL盐酸羟胺溶液(0.5tool?L,,pH=2),振荡以及上清 液转移的过程如上一步所描述. (3)有机/硫化态:向上一级残留固体中加入5mL HO,摇匀,然后加人10mL30%H20.离心管加盖在 室温下反应1h,间歇振荡,然后去盖在85?水浴中 继续加热1h,直到试管中H:O:体积减少到1,2mL, 再向其中加人10mLHO,在85?水浴中加热1h, 直到H:O蒸发近干.待冷却后,向其中加入25mL醋 酸铵溶液(1mol?L-,pH=2).同前两步,再次振荡16h 后转移上清液. (4)残渣态:同土壤汞消解方法. 土壤pH采用电位测定法. 样品分析过程中,按20%的比例插入平行样,并 分别采用测定标准物质(国家土壤标样,GBW07405) 和加标回收的方法控制煤矸石土壤及植物样汞分析 的准确性.所有平行样的RSD均小于12%,加标和标 准物质的回收率都在80%,110%范围内. 2结果与分析 2.1煤矸石风化土壤汞,甲基汞含量及汞的不同赋存 形态 2.1.1煤矸石总汞含量 此次采集的风化煤矸石土壤样中汞含量范围在 0.07,1.06mg?kg之间(表1).在汪家寨煤矿风化时 间较长(20—30a)的老矸石山上,土壤汞含量在 0.07,0.15mg?kg之间,部分样品略高于对照点自然 土壤汞含量;在该矸石山底部受煤矸石淋滤液影响的 土壤汞含量也稍高于对照点自然土壤汞含量.按国家 土壤环境质量标准分类均属I类土壤(Hg<0.15mg? kg),表明在此风化年限的煤矸石山或受此矸石山淋 滤液影响的土壤上种植农作物不存在汞污染问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 .而 在汪家寨另一个正在使用的矸石山上,煤矸石风化土 壤汞含量在0.28,1.06mg?kg之间,平均值为0.55 mg?kg,.大部分样品汞含量已超过国家?类土壤环 境质量标准值(pH<6.5,Hg<0.30mg?kg一),不宜在上 面种植食用的农作物. 从表1可看出,汪家寨煤矿两个风化年限不同的 矸石山中土壤pH也截然不同,在风化年限较短的矸 石山中土壤明显呈酸性,煤矸石山从下到上pH值分 别为3.8,5.5,3.3;而风化年限较长的煤矸石土壤明显 呈碱性,煤矸石山从下到上pH值分别为7.7,9.1, 7.7,9.3,8.7.从pH值可看出两座矸石山处于不同的 风化阶段.此外,pH值和总汞之间存在显着的负相关 性(r一0.68,P<0.01),这表明煤矸石风化土壤的总汞, pH值和煤矸石的不同风化阶段之间存在着某种必然 的关联. 2.1.2煤矸石风化土壤中汞的赋存状态 图1显示了汪家寨煤矿新老煤矸石各种汞的赋 存形态及其百分比.从图1可看出,煤矸石风化土壤 中汞主要赋存在有机/硫化态和残渣态中,酸交换态 和Fe/Mn结合态含量都非常低.BCR法的酸交换态 相当于传统Tessier法的水溶态,可交换态及碳酸盐 结合态的总和,这些形态和土壤结合较弱,在酸性条 件下,其环境活性很大,具有很高的生物可利用性, 非常容易进人到水体等周围环境中.从图1可看出, 新煤矸石山风化土壤中酸交换态汞浓度及比例都明 显高于老煤矸石山.表明在一定的风化时间后,煤矸 石风化土壤中汞易溶部分减少,对周围的环境及生 物毒性威胁也将减小,这一点能从老煤矸石山淋滤 液的低汞含量得到证实.此次在老煤矸石山采集的3 个淋滤液样品汞含量分别为6.68,5.70,6.05ng?L,, 远低于国家环境保护总局I,?类地表水环境质量标 准,表明经过长期风化后的老煤矸石山的淋滤液对 周围的水体和土壤已经不存在汞污染.Fe/Mn氧化态 主要为与易还原性铁,锰氧化物结合部分,在还原条 件下易被还原释放出来.从图1可看出,不管是来自 新煤矸石山,还是来自老煤矸石山的样品,除个别样 品外,Fe/Mn氧化态都非常低.有机/硫化态是以H 为中心离子,与有机配位体结合或与硫离子结合的部 分.从图1还可看出,煤矸石中尤其是风化年限较短 的煤矸石土壤样中有机/硫化态非常高,甚至超过了 残渣态. 2.1.3煤矸石风化土壤中甲基汞含量 风化煤矸石土壤样中甲基汞含量在0.52,2.68 g?kg之间,甲基化率(甲基汞和总汞的比率)在 第29卷第7期农业环境科学1329 表1煤矿区采样点分布情况及煤矸石风化土壤汞和甲基汞含量 Table1Distributionsofsamplingsitesandconcentrationsofmercuryandmet hylmercuryinsoilsfromweatheredcoalminespoils 注:表中”一”表示因样品不够,没有检测. 咖l 廿? 园酸交换态困Fe/Mn氧化态口有机,硫化态囹残渣态 (注:a为对照点土壤样;bl,b2,b3,b4分别表示新煤矸石山上部,中部,下 部和旁边的小煤矸石堆中土壤样;c1,c2,c3分别表示老煤矸石山下 部,中上部,上部土壤样) 图1不同风化程度煤矸石土壤中汞的赋存形态含量及所占百分比分 布 Figure1Concentrationsanddistributionsofmercuryspeciesinthesoilsfrom weatheredcoalminespoilswithdifferentweatheringtime 0.1%,1.9%之间,平均为0.9%.除汪家寨新煤矸石山 顶部样品外,风化土壤总汞和甲基汞之间存在显着正 相关关系(r=O.65,P<O.05o土壤中甲基汞含量除和汞 总量有关外,还和土壤中汞的活性,有机质,微生物, pH,氧化还原电位等诸多因素有关埘.汪家寨矿风化 年限较短的矸石山土壤中甲基汞含量普遍高于风化 %%%%%%%%O舳?如?m 65432lO 00OOOn 1330宋文等:贵州水城煤矸石风化土壤一农作物系统中汞分布规律 研究2010年7月 年限较长的矸石山.除更高的总汞外,风化年限较短 的矸石山土壤中相对高的活性部分汞以及相对低的 pH可能都促进了汞的甲基化.很多研究表明,土壤有 机质和甲基汞含量也有密切的关联1.有机质含量 较高的土壤中,可能存在大量的微生物,它们的活动 会导致土壤产生一种还原环境而利于硫酸盐还原菌 的活动,因此导致土壤中甲基汞的含量升高.煤矸石 风化土壤含有丰富的有机质,可能使汞的甲基化率提 高,故此区域甲基汞比率明显高于其他地区受汞污染 或没受汞污染的土壤【”1.汪家寨新煤矸石山顶部的风 化土壤总汞含量最高,而甲基汞浓度却很低,这可能 和煤矸石中可利用的有机质相关.在这个采样点,煤 矸石风化程度很低,多成小块状,粉末土壤状很少,使 煤矸石中的有机质很难被利用. 2.2煤矸石风化土壤中汞的生物可利用性 汪家寨煤矸石山坡度较大,种植的农作物以马铃 薯和玉米为主,另有少量菜豆.这些农作物汞含量在 0.35,10g?kg之间(表2).从表2可看出,新老煤 矸石山上种植的农作物汞含量均未超过国家标准食 品中Hg限量值,表明在水城汪家寨煤矿不同风化年 限的煤矸石土壤中,种植这几种农作物都是安全的. 但由于汪家寨新煤矸石山土壤总汞含量大部分都超 过了土壤二级标准,故种植其他农作物还需作汞的生 物毒性评估.此前在对盘县煤矸石风化土壤汞的生物 可利用性研究中发现,在白燃过的煤矸石风化土壤中 种植的部分农作物可食部分超过了国家食品标准中 ?限量值ll2J,所以如在此煤矿区域发生过自燃的煤 矸石风化土壤中种植可食农作物仍需考虑汞污染问 题.此次采集的样品汞含量虽然都很低,但通过非参 数统计分析表明,在新煤矸石山上种植的农作物汞含 量明显高于老煤矸石山(P<0.05),表明在新煤矸石山 土壤中,可供生物利用的汞相对较多,如种植其他农 作物,将存在更大的汞生物毒性风险.汞在玉米和菜 豆中的分布均是根>茎叶,而在马铃薯中的分布则是 叶>根>块茎,表明在马铃薯植株中,汞除了来自土壤 外,可能还和大气汞有关. 3讨论 煤矸石从暴露于自然环境开始,就在物理,化学 和生物的作用下进行风化,煤矸石中微量元素也会随 着这个过程释放到环境中.但有一些研究表明,煤矸 石微量元素并没有随着风化而降低,反而升高.如党 志等『I3l在对英国威尔士煤矿的煤矸石进行研究时,发 表2汪家寨矿煤矸石山上种植的农作物汞含量(g?kg) Table2Concentrationsofmercuryincropsinthesoilsfrom weatheredcoalminespoilsofWangjiazhaicoalmines(g?kg-) 注:b,c分别代表汪家寨新煤矸石山和老煤矸石山,详见表】. 现风化煤矸石微量元素浓度明显高于原始煤矸石含 量,并认为从煤矸石释放出的重金属又重新被煤矸石 中铁氧化物和有机质吸附,使重金属在煤矸石自然风 化过程中不断富集.崔龙鹏?在煤矸石有害元素汞迁 移研究中也发现,风化煤矸石汞含量要稍高于未风化 煤矸石汞浓度.然而,本研究结果表明,汪家寨矿风化 年限较长的煤矸石汞含量更低,表明此矿区煤矸石风 化过程中汞的迁移规律有别于其他矿区.下面结合本 矿区煤矸石风化土壤特征及其汞的赋存状态探讨这 种差异. 本研究中汪家寨煤矿新煤矸石山pH值明显呈 酸性,而老煤矸石山pH值明显呈碱性,且风化煤矸 石土壤中汞浓度和pH值呈显着负相关关系,表明煤 矸石风化土壤中总汞,pH值和煤矸石的不同风化阶 段之问存在着某种必然的关联.BCR法连续提取结 果表明汪家寨煤矸石山中土壤汞主要以有机/硫化态 存在.党志等51对英国威尔士的煤矸石进行矿物学研 究结果表明,重金属主要以硫化矿物的形式存在,但 在连续浸提实验中却发现重金属主要存在于残渣中, 该研究认为硫化矿物溶解释放出的重金属重新又被 煤矸石其他组分吸附,而未被释放到环境中,这也解 释了该研究观察到风化煤矸石中重金属含量更高的 现象.郭欣等q用连续浸提对煤中不同赋存形态汞的 研究表明褐煤中汞主要以硫化态存在,而贵州煤层中 汞主要以硫化矿物的形式存在,且汪家寨矿区煤中的 含硫量较高(2%左右)阍.从这些研究以及本研究实 第29卷第7期农业环境科学 验数据可看出,在此次采集的煤矸石中,有机/硫化态 汞主要以硫化物形态存在,可能也有部分和有机质结 合.从矿物的热力学性质来看,硫化矿物在自然风化 过程中易于被风化,与其结合的汞被释放到环境中的 风险也较大.尤其在此含硫较高的矿区,硫化矿物风 化释放的酸使这些风化年限不长的煤矸石土壤均成 酸l生(见表1),这在很大程度上加快了风化过程中汞 向周围环境的释放速度,使得在该矿区风化年限较长 的煤矸石汞含量明显低于风化年限较短的煤矸石土 壤汞含量,其具体的机理还需做更深入的研究. Szczepanska等【9研究表明,在煤矸石山受到降雨淋滤 时,煤矸石组分变化可以分为3个阶段:(1)易溶组分 迁移阶段,最先溶解的是Na,K等易溶盐;(2)黄铁矿 的氧化与中和反应阶段,此时淋溶液为富含Ca—Mg— O—H—S的体系,还没达到微量组分溶出的pH和Eh, 故这个阶段重金属大部分都还在煤矸石中;(3)微量 组分迁移阶段,当煤矸石风化到一定程度,达到合适 的pH时,微量组分开始溶出.该研究发现在风化18 a之久的煤矸石淋溶液中,微量元素比以前的浓度要 大,有的甚至超过最大容许值很多倍.这表明,煤矸石 风化过程中微量元素迁移程度是随着风化过程不断 变化的,在这个过程中会受到很多因素的影响,这些 复杂的过程还有待更深入的研究. 4结论 本文通过对水城汪家寨煤矿及那罗煤矿煤矸石 风化土壤一农作物系统中汞分布规律的研究,得出以 下结论: (1)煤矸石风化土壤样中汞含量范围在0.07, 1.06mg?kg之间.在汪家寨煤矿,风化时间较长(20, 30a)的老煤矸石山中土壤汞含量在0.07,0.15mg? kg之间,处在国家I类土壤环境质量标准值范围内; 而在汪家寨煤矿另一个正在使用的煤矸石山上,煤矸 石风化土壤汞含量在0.28,1.06mg?kg.之间,平均值 为0.55mg?kg,,大部分样品已超过国家?类土壤环 境标准值(pH<6.5,Hg<0.30mg?kg),因而不宜在上 面种植食用的农作物.在研究区域内,风化年限较长 的煤矸石山土壤明显呈碱性,而风化年限较短的煤矸 石山土壤明显呈酸性;此外,煤矸石风化土壤总汞和 pH呈显着负相关关系(r=一0.68,P<0.01),表明煤矸石 风化土壤总汞含量,pH值和煤矸石风化进程之间存 在某种密切的关联. (2)煤矸石风化土壤中汞主要赋存在有机/硫化 态和残渣态中,酸交换态和Fe/Mn结合态都非常少. 风化年限较短的煤矸石土壤的酸交换态汞明显高于 风化年限较长的煤矸石土壤,表明在一定的风化时间 后,煤矸石风化土壤的易溶部分在减少,对周围的环 境及生物毒性威胁也将减小.同时,老煤矸石山雨水 淋滤液中的汞含量远低于地表水环境质量标准,表明 汪家寨煤矿经过较长时间风化后的煤矸石土壤的淋 滤液对周围的水体和土壤已经不存在汞污染.煤矸石 尤其是风化年限较短的煤矸石土壤样中有机,硫化态 汞非常高,甚至超过了残渣态汞. (3)汪家寨煤矿风化土壤中甲基汞含量在0.52, 2.68txg?kg之间,甲基化率(甲基汞和总汞的比率) 在0.1%,1.9%之间,平均值为0.9%,明显高于其他地 区土壤汞甲基化率.除汪家寨煤矿新煤矸石山顶部样 品外,风化土壤总汞和甲基汞之间存在显着正相关关 系(r=0.65,P<0.05). (4)农作物中汞含量在0.35,1Og?kg-之间.虽 然汪家寨煤矿新煤矸石山的风化土壤汞含量超过了 国家?类土壤环境质量标准,但其上种植的马铃薯, 玉米,菜豆中汞含量均没超过国家标准食品中限 量值,但高于老煤矸石山中同类植株的汞含量.表明 风化年限较短的煤矸石土壤中可供植物利用的汞相 对更多,如种植其他农作物将存在更大的汞生物毒性 风险. 参考文献: 【1】GilmourCC,HenryEA,MitchellR.Sulfatestimulationofmemury methylationinfresh-watersediments[J].EnvironmentalScienee&Tec h— nology,1992,26:2281-2287. 【2】UllrichSM,TantonTW,AbdrashitovaSA.Mercuryintheaquaticen- vironmtheTotalEnvironment,2003,304:231-256. 【4】刘玉荣,党志,尚爱安.煤矸石风化土壤中重金属的环境效应研究 『J】. 农业环境科学,2003,22(1):64—66. LIUYR,DANGZ,SHANGAA.Environmentaleffectsofheavymetals insoilsfromweatheredcoalminespoils[J].Jouma/ofAgro-environ— meritScience,2003,22(1):64—66. 【5】焦建伟.贵州西部煤层中若干有害微量元素的分布及迁移富集 规 律[J】.华北地质矿产杂志,1998,13(3):236—242. 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