煤矸山下农田土壤重金属的空间分布及生态风险评价

摘要

煤矸石堆存过程中会通过雨水淋溶和扬尘等途径造成周边农田土壤的重金属污染,因此研究煤矸山下农田土壤重金属的空间分布特征并进行生态风险评价,对于指导矿区污染农田因地制宜、合理进行农业生产具有重要意义。以山西省霍州市曹村煤矿煤矸山下农田为研究对象,分析铅(Pb)、铜(Cu)、铬(Cr)、锌(Zn)4种重金属在水平方向(距煤矸山0~100 m范围)、垂直方向(0~100 cm土层)的空间分布特征；同时,运用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法对4种重金属元素进行生态风险评价。结果表明：煤矸山下农田中4种污染元素在垂向分布上表现为Cu、Cr在距煤矸山0~100 m范围内的0~100 cm各土层中的含量分别约比山西省土壤背景值高1.4、1.1倍；Pb在0~20、20~40、80~100 cm土层的含量也超出背景值；Zn在0~100 cm土层的含量均未超出背景值。在水平方向上：Cu、Cr 在0~100 m范围内分别约比背景值高1.45、1.03倍；Pb在距煤矸山0~50 m处土壤中含量也超过背景值；Zn在0~100 m范围均未超过背景值。单因子生态风险评价表明,距煤矸山0 m处Cr污染最严重,属重度污染水平,距煤矸山20~100 m处的Cu污染最严重,属中度污染水平；Pb(0 m处除外)、Zn在整体上处于清洁水平。从综合污染指数来看,Pb、Cu、Cr、Zn 4种元素综合污染状况表现为距煤矸山愈远,污染程度愈轻的趋势,但是即使在距煤矸石100 m 处仍基本属于轻度污染；垂直方向上表现出较深土层(40~100 cm)的污染程度高于表层(0~40 cm)土壤。