4.7.1 沘江流域土壤铅锌重金属空间分异特征
矿区重金属含量在整个流域上分布不均匀，存在明显的特异值，空间变异较强且存在明显的点源效应，其主要原因是兰坪金顶铅锌矿山开采和矿石冶炼所致。一般，矿山周边土壤中Pb和Zn含量之间的相关关系较强，具有相同的来源。本次研究表明，沘江流域土壤中Pb和Zn含量之间的相关系数为0.862（p＜0.01），在空间上呈极显著正相关，说明两种金属存有共生特性，且具有相同来源。这与国内外类似研究结果基本一致（Liu et al.，2005；Chopin and Alloway，2007；Rodríguez et al.，2009）。相关研究表明，矿山露天开采堆放的废矿石堆，会通过风化作用释放金属离子进入周边土壤中（Huang et al.，2013）。除黄铁矿外，矿区金属硫化物不一定会产生酸性离子，但在一定条件下，会将可溶性金属离子溶解释放。金顶矿床中主要矿物包括硫化物、氧化物和碳酸盐等，其中，矿石中最常见的矿物是硫化物（闪锌矿和方铅矿）和黄铁矿（Xue et al.，2007；Wen et al.，2015）。因此，露天堆放的尾矿中的硫化锌（ZnS）或硫化铅（PbS）等在氧化条件下释放Pb2+和Zn2+到周边的环境中（Bhuiyan et al.，2010），导致土壤中重金属Pb、Zn含量显著增加。同时，露天采矿过程中产生的悬浮颗粒物通过风力作用进行运输和迁移，对周围环境产生重要影响。Rodríguez等（2009）的研究表明，酸性排水和风对粉尘的运输是导致矿区重金属污染物扩散的主要原因。Castillo等（2013）的研究认为金属粉尘在Rio Tinto矿区附近有沉淀，其中，细颗粒物会通过风的作用发生远距离运输。Wen等（2015）的研究表明兰坪金顶铅锌矿周围5 km范围内土壤中重金属Pb和Cd的高含量主要来自矿石的开采和冶炼过程中所产生的粉尘。本次研究表明，土壤重金属Pb和Zn含量离采矿和冶炼厂5 km范围内较高，随着离矿区距离增加而逐渐减少。Li等（2017）的研究表明Pb和Zn含量随着与锡矿山距离的增加明显下降，与本书结果一致。本研究发现，香柏村林地的表层土壤的Pb和Zn含量分别为507.00 mg·kg-1和1660.00 mg·kg-1，主要原因是外源铅的输入。该采样点离冶炼厂约2 km，在西南方向。说明土壤中Pb和Zn含量升高与盛行风方向一致，可能与冶炼厂粉尘污染物随风迁移有关。冶炼过程中产生的金属气化物以粉尘的方式进入大气中，然后通过干（湿）沉降方式进入土壤，造成表层土壤重金属含量的升高（张长波等，2008）。另外，在距离采矿和冶炼一定区域范围内，微量元素分布在空间位置上受到一定限制，可能是元素在土壤剖面上发生迁移，同时与冶炼厂的烟囱高度和冶炼厂大小也有关系（Chopin and Alloway，2007）。
相关研究表明，受矿区影响的耕地土壤中重金属含量明显高于未受矿区影响的耕地土壤，且离矿区距离越近，其土壤中重金属含量越高（Rodríguez et al.，2009；Huang et al.，2013；Brikiet al.，2015）。本次研究显示，金顶铅锌矿周边的耕地土壤中Pb和Zn最高含量分别达到3880.00 mg·kg-1和10700.00 mg·kg-1，远远高于农用地土壤中重金属风险管制值，导致该区域耕地中重金属含量巨高的原因主要是自然因素和人为因素的共同作用，其中人为因素主要是矿山开采活动，而自然因素主要是由于矿区较高土壤重金属环境背景值。Wen等（2015）的研究表明，兰坪铅锌矿周围耕地中表层土壤重金属污染的主要来源是冶炼厂、尾矿库和矿渣等。进一步说明了矿山开发是导致矿区周边耕地土壤重金属含量较高的主要原因。除此之外，本书主要是沿着沘江两岸采集耕地土壤样品，海拔在1500～2500 m范围内。其中，低海拔区（2500 m以下）的土壤中Pb和Zn含量可能受人为农业活动的干扰，比如河水灌溉、施用农肥等，导致耕地土壤中Pb和Zn含量分别明显高于草地和林地土壤。而海拔2500 m以上的土地类型主要以林地和草地为主，受人为干扰较小。另外，在矿区上游（离矿区约20 km）若干样点的耕地土壤中Pb和Zn含量较高，可能是由于人为施用化肥或农药等因素造成。矿区下游（云龙县杏林村、云龙县城、沘江与澜沧江交汇处）的两岸耕地土壤中Pb和Zn含量明显高于矿区上游。其中，杏林村的耕地表层土壤中Pb和Zn的最高含量分别为309.00 mg·kg-1和1200.00 mg·kg-1。一方面，可能是上游重金属污染物经河流作用迁移到下游，引用沘江重金属含量高的河水灌溉导致其耕地土壤中Pb和Zn含量增加。另一方面，可能是农药或化肥等施用所引起的土壤中Pb和Zn含量增加。对沘江流域近20年土壤中Pb和Zn含量分布的研究显示（表4-8），从耕地土壤中Pb和Zn含量变化来看，有下降趋势，说明矿区重金属污染问题得到重视，通过相关治理措施已经逐步得到改善与控制。但兰坪金顶铅锌矿区周边耕地土壤中Pb和Zn含量很高，对农作物以及人类健康已造成一定的威胁（周鸿斌等，2008；赵筱青等，2012；Wen et al.，2015），应继续加大矿区及其周边土壤的治理力度，如矿区露天固体废弃物的拦截和已污染土壤的修复等。(https://www.daowen.com)
表4-8 金顶矿区周边耕地中重金属Pb和Zn含量 单位：mg·kg-1
