万山汞矿区重金属污染特征及环境风险评估
贵州万山汞矿作为中国最大的汞矿区，在停止开采后，对周边环境造成的汞释放问题一直受到关注，作为大型矿区所遗留的废矿残渣等废弃物会对当地环境及人体造成持续性的危害。本研究希望通过对万山汞矿区周边土壤重金属元素含量及形态进行分布调查；探究重金属来源和与环境因子的关系；通过风险评价量化重金属威胁程度来对后续矿区重金属治理工程提供参考。对废弃矿区的植被群落进行调查，探究当地植物重金属含量与土壤重金属含量之间的联系，是否存在超富集植物或耐受性植物的数量情况；深入对植物富集重金属所受营养元素及环境因子的影响，对废弃矿区重金属植物修复进行调查性研究。 对万山汞矿区周边土壤重金属Pb、Cd、Hg、As、Cu、Zn含量和形态分布情况进行了研究，并通过风险评价量化了重金属的复合污染程度和潜在生态危害。结果表明Pb平均含量低于贵州省土壤背景值和国家土壤管制值(GB15618-2018)，Cu含量超过背景值但低于管制值。Cd，Hg，As含量均超过土壤背景值和管控值，分别高3.1，3.1，1.5倍，Zn含量与土壤管制值接近。相关性分析和PCA分析显示As、Cu主要来源于自然地质输入；Pb、Cd、Zn来源于人为开采活动及部分自然地质伴生元素附着产生的释放；Pb、Cd、Hg具有较大比例的非残渣态(NonRes)。 对万山汞矿区土壤、植物重金属含量进行测定分析，得出Pb整体没有超过国家标准管控值，Cd超过了管控值，Hg在WW、EK、ZJW都高于管控值，As、Cu、Zn含量大部分都高过了土壤背景值。根据实地调查可知植物以菊科为主，其次是豆科。对Pb富集含量最高的是茜草科六月雪(Serissa japonica Thunb.)，Cd为樟科天竺桂(Cinnamomum japonicum Sieb.)，Hg为商陆科垂序商陆(Phytolacca americana L.)，As为凤尾蕨科蜈蚣草(Pteris vittata L.)，Cu为菊科艾草(Artemisia argyi Levl.et Van)，Zn为杨柳科杨树(Populus L.)。在植物富集系数(BCF)的研究中，发现Pb富集系数最大为六月雪(Serissa japonica Thunb.)，Cd为杨树(Populus L.)，Hg为山莓(Rubus corchorifolius L.f.)，As为小蓬草(Conyza canadensis L.Cronq.)，Cu为臭牡丹(Clerodendrum bungei Sterd.)，Zn为杨树(Populus L.)。植物富集系数BCF与土壤重金属含量的相关性分析中，Hg、Cu、Zn元素BCF与土壤重金属含量都呈显著性(P＜0.05)负相关。通过探究植物重金属与植物营养元素的关系发现，P-Fe，P-Mn其氧化物是痕量金属优质的运输载体，对植物大部分重金属的富集都具有显著性影响，且P-Cd与P-Mg的富集存在拮抗关系。 RAC分析发现Pb、Cd是研究区内除Hg外值得注意的两种迁移性较高的重金属。通过元素污染因子Cf与不同形态之间的相关性可以看出所有重金属都是以残渣态(Res)存在即自然背景输入为主贡献污染因子，其中Cd、Hg、Cu同时存在人为活动输入。在PLI中显示了研究区域内西南部和中部城镇以及部分城镇北部属于较高的综合污染水平。PERI评价显示Hg、Cd存在较高的潜在风险水平，并且在RI中Hg所占比例最大，其高风险情况需要注意。基于本研究的复合污染程度和潜在生态的评价，Hg和Cd是后续矿区治理工作中的重点。在非致癌性风险评价HI中，植物风险指数大小为毛蕨(Cyclosorus interruptus)＞荚果蕨(Matteuccia struthiopteris)＞茼蒿(Chrysanthemum coronarium)＞小蓬草(Conyza canadensis)＞艾草(Artemisia argyi)＞绞股蓝(Gynostemma pentaphyllum)＞山莓(Rubus corchorifolius)＞凤尾蕨(Pteris cretica)；而针对元素为Hg＞Cu＞Zn，所导致的不同人群受影响情况为城镇儿童＞城镇成人＞农村儿童＞农村成人。致癌风险LCR中植物风险指数大小为小蓬草(Conyza canadensis)＞艾草(Artemisia argyi)＞凤尾蕨(Pteris cretica)＞茼蒿(Chrysanthemum coronarium)＞山莓(Rubus corchorifolius)＞荚果蕨(Matteuccia struthiopteris)＞绞股蓝(Gynostemma pentaphyllum)＞毛蕨(Cyclosorus interruptus)，不同元素上为Cd＞As＞Pb，针对人群风险大小同HI一样。总体来说此次调查研究土壤重金属含量及风险依然处在一个较高污染水平，其中Hg最为明显；存在相对富集程度高的植被，但依据定义指标没有发现重金属超富集植物；不同环境因子对植物重金属的富集存在影响；研究区生态风险依然处于较高水平，须时刻关注。
汞矿区;重金属;污染特征;生态环境;风险评估
贵州师范大学
硕士
环境科学与工程;环境科学
林陶
2020
中文
X820.4
2020-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）