1.2.2 铅锌矿山土壤重金属污染
采矿和冶炼过程产生的大量重金属污染物，通过地表径流、堆积渗滤和大气沉降等方式进入周围的土壤、水体或植物中，改变土壤性质、污染水体和危害植物，进而通过食物链的富集作用危害生物及人类健康（Ruan et al.，2008；Liao et al.，2011；叶宏萌等，2012；Kim et al.，2014；Obaidy et al.，2014；Fu et al.，2016）。矿山开采和冶炼所产生的大量尾矿、废渣、酸性矿山废水及气体颗粒等污染物，经过雨水冲刷、地表径流、污水灌溉和大气沉降等多种途径进入周边土壤，造成土壤酸化和重金属污染物富集（周永章等，2014；Candeias et al.，2014；Wen et al.，2015；Li et al.，2017；Hu et al.，2018）。国内外针对矿区周边土壤重金属污染开展了大量研究（Rodríguez et al.，2009；Lei et al.，2010）。近年来，国外主要围绕矿山关闭后所遗留的重金属污染现状及矿区修复等进行研究（Waterlot et al.，2013；Kwon et al.，2017）。Bosso和Enzweiler（2008）证实了巴西某废弃矿区周边的居民主要通过粉尘吸入、皮肤接触等途径，使重金属直接进入体内，使得体内的血铅浓度升高。Rodríguez等（2009）对古老的西班牙铅锌矿周边土壤（耕地和牧场）和尾矿的重金属污染物的空间分布和污染评价的研究表明，Pb和Zn在土壤中赋存形态和迁移能力的差异，导致其生态风险程度不同，而酸性排水和浮尘是导致污染扩散的主要原因。Monterroso等（2014）的研究表明，西班牙一个废弃的铅锌矿区土壤重金属含量在空间上呈高度异质性，Cd和Zn在矿区植物中积累存在显著差异。我国学者主要针对典型铅锌矿（如大宝山矿、云南会泽铅锌矿、凡口铅锌矿、湖南郴州铅锌矿、贵州赫章铅锌矿和兰坪铅锌矿等）或铅锌冶炼厂周边的土壤进行研究（角媛梅等，2008；Briki et al.，2015；Li et al.，2015；Ma et al.，2015），部分铅锌矿或铅锌冶炼厂周边土壤污染状况如表1-1所示。铅锌矿区及冶炼厂周边土壤的铅锌含量远远高于当地土壤背景值或国家土壤控制标准，进而危害农产品、蔬菜和水稻等作物，最终通过食物链途径威胁矿区周边居民的身体健康（Zeng et al.，2011）。例如，Liu等（2005）表明，湖南郴州铅锌矿区种植的谷类和豆类中Pb和Cd含量较高，对当地居民的身体健康造成一定风险。Briki等（2017）通过对贵州赫章铅锌矿和冶炼厂周边居民的头发和尿液进行检测分析，发现18～40岁和大于66岁的男性的头发和尿液中存在较高浓度重金属含量，且女性比男性更易受影响。
重金属污染物易吸附在土壤表层（Zeng et al.，2011；Ingelmo et al.，2012；Mazurek et al.，2017），在降雨或土壤侵蚀等外力作用下发生流失或向下迁移，在土壤剖面上呈现一定的纵向分布特点（Duan et al.，2015；农泽喜等，2018）。重金属在土壤中的富集不仅受土壤的理化性质的影响，如土壤类型、颗粒大小、pH和有机质等（Dragovic＇et al.，2008；Duan et al.，2015；Liu et al.，2016；He et al.，2017），也与重金属自身的属性有关（Han et al.，2001）。矿山硫化物氧化产生的酸性矿水，使土壤的物理、化学和生物性质发生改变，进而影响重金属污染物的迁移特性（Zhao et al.，2012；Monterroso et al.，2014）。土壤酸碱度是影响矿区土壤重金属迁移转化的主要因素（Zeng et al.，2011；Zhao et al.，2012），如大宝山矿区土壤环境呈酸性，部分区域处于严重酸化状态，pH最小值可达3，促进了植物对重金属元素的吸收。除受采矿活动影响外，矿山重金属污染物的移动和沉积受植被覆盖、风向及风速等多种因素的作用（Wen et al.，2013）。在高植被覆盖度下，植被阻碍了重金属污染物的迁移和扩散，且受风向影响，矿区下风向的农田土壤中重金属含量较高（Li et al.，2017）。土壤重金属的累积通量反映一定空间内重金属累积总量。吕春灵等（2003）研究了兴化湾重金属的迁移量，结果表明重金属Pb的大气干、湿沉降总量分别为2.37 t·a-1和1.21 t·a-1，输出主要是沉积作用，输出量为68.87 t·a-1。周永章等（2014）以珠江三角洲地区为例，利用输入—输出通量模型计算大气沉降通量、灌溉水输入通量、灌溉排水输出量等指标，定量分析了土壤中重金属的累积净通量。矿区土壤中重金属累积情况可反映整个矿山对土壤中重金属污染贡献，因此了解矿区土壤重金属累积量显得尤为重要。
表1-1 国内铅锌矿/冶炼厂周边农田土壤重金属含量 单位：mg·kg-1
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续 表
注：a指文中选用的元素背景值或国家环境质量标准。
