广西土壤和沉积物砷含量及污染分布特征

doi:10.11849/zrzyxb.20160508

PDF(8222 KB)

自然资源学报 ›› 2017, Vol. 32 ›› Issue (4) : 654-668. DOI: 10.11849/zrzyxb.20160508

资源评价

广西土壤和沉积物砷含量及污染分布特征

宋波^1a,1b, 刘畅^1a, 陈同斌^{1a, 2, *}

作者信息 +

Contents and Pollution Distribution Characteristics of Arsenic in Soils and Sediments in Guangxi Zhuang Autonomous Region

SONG Bo^1a,1b, LIU Chang^1a, CHEN Tong-bin^{2, *}

Author information +

文章历史 +

摘要

广西素有“有色金属之乡”美誉,土壤重金属污染问题较为突出。通过总结1989年以来相关文献,探讨了广西土壤和沉积物中砷含量及污染分布特征。3 045个和477个土壤和沉积物有效样点的统计分析表明,广西砷污染土壤主要分布于桂西北地区,尤其是刁江及金城江流域;矿业活动显著影响土壤砷积累,从其均值看：工矿区非农用土壤（140.5 mg/kg）>工矿区农用土壤（80.68 mg/kg）>非工矿区农用土壤（19.11 mg/kg）>城区土壤（18.35 mg/kg）,重度砷污染农用地样本均来自南丹;工矿区河流沉积物砷含量（283.5 mg/kg）远高于非工矿区,主要受影响区分布在刁江及大环江流域。为了控制环境风险,建议开展主要水系沉积物砷污染详查,加强南丹及周边区域污染防控和污染土壤修复。

Abstract

Guangxi was known as “the hometown of nonferrous metals”, and the problem of heavy metal pollution in soil was very prominent. Based on the published papers about arsenic(As) in Guangxi since 1989 and our previous work in Guilin, Nandan and Huanjiang, this study explored the concentration and pollution distribution of As in soils and sediments in Guangxi. Totally, 3 045 soil samples and 477 sediment samples were collected. Results showed that: 1) In Guangxi, the As polluted soil mainly distributed in the northwest of Guangxi, especially in the Diaojiang and Jinchengjiang River basins. 2) Mining activity affected the accumulation of As in soil significantly. The soils with concentrations of As from high to low in order were non-agricultural soil in industrial and mining areas (140.5 mg/kg), agricultural soil in industrial and mining areas (80.68 mg/kg), agricultural soil in non-industrial and mining areas (19.11 mg/kg) and urban soil (18.35 mg/kg). Compared with the standard of soil environment quality in China (GB15618-1995), 89.4%, 69.0%, 18.7% and 12.1% of the above four types of soil samples exceeded the standard limit. The most seriously polluted samples in agricultural soil were all in Nandan. 3) The accumulation of As in marine sediments (8.76 mg/kg) and river sediments in non-industrial and mining areas (16.11 mg/kg) were not remarkable. As for river sediments, the pollution levels of As in industrial and mining areas (283.5 mg/kg) were much higher than those in non-industrial and mining areas. The affected areas mainly distributed in the Diaojiang and Dahuanjiang basins. In order to control the environmental risk, it is recommended to carry out the survey of As pollution in the surface sediments of the main river systems in Guangxi, especially in the river of Diaojiang, Dahuanjiang and Jinchengjiang, and the pollution in Nandan areas should be controlled and prevented and the contaminated soil should be repaired.

导出引用

宋波, 刘畅, 陈同斌. 广西土壤和沉积物砷含量及污染分布特征[J]. 自然资源学报, 2017, 32(4): 654-668 https://doi.org/10.11849/zrzyxb.20160508

SONG Bo, LIU Chang, CHEN Tong-bin. Contents and Pollution Distribution Characteristics of Arsenic in Soils and Sediments in Guangxi Zhuang Autonomous Region[J]. JOURNAL OF NATURAL RESOURCES, 2017, 32(4): 654-668 https://doi.org/10.11849/zrzyxb.20160508

中图分类号： X53

参考文献

[1] 肖细元, 陈同斌, 廖晓勇, 等. 中国主要含砷矿产资源的区域分布与砷污染问题 [J]. 地理研究, 2008, 27(1): 201-212.

[2] 王萍, 王世亮, 刘少卿, 等. 砷的发生、形态、污染源及地球化学循环 [J]. 环境科学与技术, 2010, 33(7): 90-97.

[3] CORONAS M V, BAVARESCO J, ROCHA J A, et al. Attic dust assessment near a wood treatment plant: Past air pollution and potential exposure [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2013, 95: 153-160.
[4] 郑刘根, 刘桂建, CHOU C L, 等. 中国煤中砷的含量分布、赋存状态、富集及环境意义 [J]. 地球学报, 2006, 27(4): 355-366.

[5] HUGHES M F, BECK B D, CHEN Y, et al. Arsenic exposure and toxicology: A historical perspective [J]. Toxicological Sciences, 2011, 123(2): 305-332.
[6] JOSEPH T, DUBEY B, MCBEAN E A. A critical review of arsenic exposures for Bangladeshi adults [J]. Science of the Total Environment, 2015, 527/528: 540-551.
[7] ABEJÓN R,GAREA A. A bibliometric analysis of research on arsenic in drinking water during the 1992-2012 period: An outlook to treatment alternatives for arsenic removal [J]. Journal ofWater Process Engineering, 2015, 6: 105-119.
[8] MARTIN M, STANCHI S, JAKEER HOSSAIN K M, et al. Potential phosphorus and arsenic mobilization from Bangladesh soils by particle dispersion [J]. Science of the Total Environment, 2015, 536: 973-980.
[9] 姜勇, 梁文举, 张玉革, 等. 污灌对土壤重金属环境容量及水稻生长的影响研究 [J]. 中国生态农业学报, 2004, 12(3): 124-127.

[10] 黎海红, 麦志丹, 黄才千, 等. 2000—2009年广西砷中毒事件分析 [J]. 中国职业医学, 2011, 38(2): 177-178.

[11] 河池市环保局. 加快推进河池市土壤污染综合治理,积极探索土壤污染综合防治新模式 [EB/OL]. http://www.gxepb.gov.cn/wrkz/wrjp/201504/t20150415_23168.html, 2015-05-07.

[12] 广西环境保护科学研究所. 土壤背景值研究方法及广西土壤背景值 [M]. 南宁: 广西科学技术出版社, 1992.

[13] 宋波, 伏凤艳, 张学洪, 等. 桂林市菜地土壤和蔬菜砷含量调查与健康风险评估 [J]. 环境科学学报, 2014, 34(3): 728-735.

[14] 丁永福, 班玲. 广西土壤环境背景值应用开发初探 [J]. 中国环境监测, 1993, 9(3): 41-42.

[15] 中国环境监测总站. 中国土壤元素背景值 [M]. 北京: 中国环境科学出版社, 1990.

[16] 郑武. 广西桂东北地区农业土壤环境若干重金属元素背景值的调查 [J]. 农村生态环境, 1993, 9(4): 39-42, 63-64.

[17] 项萌, 张国平, 李玲, 等. 广西河池铅锑矿冶炼区土壤中锑等重金属的分布特征及影响因素分析 [J]. 地球与环境, 2010, 38(4): 495-500.

[18] 罗慧, 范稚莲, 莫良玉, 等. 广西矿区植物重金属富集特征 [J]. 南方农业学报, 2011, 42(7): 765-767.

[19] 项萌, 张国平, 李玲, 等. 广西铅锑矿冶炼区表层土壤重金属污染的分布规律 [J]. 矿物学报, 2011, 31(2): 250-255.

[20] 刘芳, 兰翠玲, 黄科瑞, 等. 广西百色不同功能区土壤重金属污染与来源 [J]. 地球与环境, 2012, 40(2): 232-237.

[21] 黄宇妃, 宋波, 袁立竹, 等. 南丹金竹坳尾矿库及周边重金属污染调查与耐性植物筛选 [J]. 桂林理工大学学报, 2014, 34(3): 560-567.

[22] ZHANG X Y, TANG L S, ZHANG G, et al. Heavy metal contamination in a typical mining town of a minority and mountain area, South China [J]. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 2009, 82(1): 31-38.
[23] 刘勇. 广西某矿区农用地土壤重金属含量分析与污染评价 [D]. 南宁: 广西师范学院, 2012.

[24] 张海龙, 李祥平, 胡国成, 等. 广西某矿区周边耕地土壤和蔬菜、大米重金属含量特征 [J]. 环境化学, 2015, 34(9): 1755-1757.

[25] 蔡刚刚, 张学洪, 梁美娜, 等. 南丹大厂矿区周边农田土壤重金属健康风险评价 [J]. 桂林理工大学学报, 2014, 34(3): 554-559.

[26] 蒋越华, 黎宁. 柳州市某矿区周边土壤重金属污染评价 [J]. 农业研究与应用, 2013, 26(3): 31-34.

[27] 宋书巧. 矿山开发的环境响应与资源环境一体化研究 [D]. 广州: 中山大学, 2004.

[28] 金枚, 张新英, 谢涛, 等. 广西大厂矿区某屯玉米重金属污染评价 [J]. 安徽农业科学, 2013, 41(5): 2225-2226.

[29] 张丽娥, 莫招育, 覃健, 等. 广西大厂矿区下游农村土壤重金属污染及儿童健康风险评估 [J]. 环境与健康杂志, 2014, 31(6): 512-516.

[30] 袁永强, 刘丛强. 广西某地金属冶炼废水外溢对农田土壤的污染特征 [J]. 环境科学, 2011, 32(11): 3312-3317.

[31] 翟丽梅, 陈同斌, 廖晓勇, 等. 广西环江铅锌矿尾砂坝坍塌对农田土壤的污染及其特征 [J]. 环境科学学报, 2008, 28(6): 1206-1211.

[32] 张新英, 刘勇, 吴浩东, 等. 广西河池大环江板力村近岸农田重金属污染分析 [J]. 农业环境科学学报, 2010, 29(S1): 80-83.

[33] HUANG L M, DENG C B, HUANG N, et al. Multivariate statistical approach to identify heavy metal sources in agricultural soil around an abandoned Pb-Zn mine in Guangxi Zhuang Autonomous Region, China [J]. Environmental Earth Sciences, 2013, 68(5): 1331-1348.
[34] 易敏, 容学军, 邓冬梅, 等. 广西元宝山矿区周边农田土壤重金属富集特征及污染评价 [J]. 广西科技大学学报, 2015, 26(2): 93-98, 105.

[35] 唐成. 大环江两岸农田土壤重金属污染现状及其健康风险评估 [D]. 南宁: 广西大学, 2013.

[36] 李杰, 陈彪, 刘枝刚, 等. 贵港城区土壤重金属的空间分布特征及来源解析 [J]. 南方国土资源, 2013, 30(4): 29-32.

[37] 刘宝庆. 南宁市城区土壤重金属污染状况研究 [D]. 南宁: 广西大学, 2004.

[38] 唐建生. 桂中岩溶区铁锰结核土的重金属富积特征及对旱地作物毒害研究 [D]. 北京: 中国地质大学, 2011.

[39] 吴洋, 杨军, 周小勇, 等. 广西都安县耕地土壤重金属污染风险评价 [J]. 环境科学, 2015, 36(8): 2964-2971.

[40] 陈桂芬, 黄武杰, 张丽明, 等. 南宁市菜地土壤及蔬菜重金属污染状况调查与评价 [J]. 广西农业科学, 2004, 35(5): 389-392.

[41] 黄碧燕. 桂林市菜地土壤重金属含量及其风险评价 [J]. 广西农学报, 2010, 25(4): 34-36.

[42] 程峰. 重金属侵入下岩土的力学特性及固化机理研究 [D]. 长沙: 中南大学, 2014.

[43] 黄夏, 郭海蓉, 许桂苹, 等. 广西某农灌蔗区土壤重金属含量及污染评价 [J]. 南方农业学报, 2014, 45(12): 2183-2187.

[44] 黄玉溢, 陈桂芬, 熊柳梅, 等. 广西稻田土壤重金属污染评价 [J]. 安徽农业科学, 2013, 41(26): 10648-10649, 10852.

[45] 陈振威. 广西百色市右江区水果产地土壤重金属含量及评价 [J]. 中国园艺文摘, 2013, 29(11): 22-23.

[46] 黄碧燕, 韦宇宁. 广西南宁市郊区土壤及其农副产品重金属污染状况监测与评价 [J]. 农业环境与发展, 2000, 17(4): 20-22.

[47] 凌乃规. 广西不同类型农田土壤重金属含量状况分析 [J]. 农业环境与发展, 2010, 27(4): 91-94.

[48] 王永勤. 中国固体燃料非金属矿产图集 [M]. 北京: 地质出版社, 2001.

[49] 鹿心社. 全国省级矿产资源规划图集 [M]. 北京: 地质出版社, 2007.

[50] 周永章, 宋书巧, 张澄博, 等. 河流对矿山及矿山开发的水环境地球化学响应——以广西刁江水系为例 [J]. 地质通报, 2005, 24(S1): 66-70.

[51] 蹇丽, 黄泽春, 刘永轩, 等. 采矿业污染河流底泥及河漫滩沉积物的粒径组成与砷形态分布特征 [J]. 环境科学学报, 2010, 30(9): 1862-1870.

[52] 张连凯, 杨慧. 岩溶地下河中砷迁移过程及其影响因素分析——以广西南丹县里湖地下河为例 [J]. 中国岩溶, 2013, 32(4): 377-383.

[53] 伏凤艳, 宋波, 钟雪梅, 等. 尾砂库溃坝对大环江沉积物中重金属的影响 [J]. 环境科学研究, 2015, 28(1): 31-39.

[54] 蹇丽. 广西刁江水系重金属及形态砷的空间分异与形成机制研究 [D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2010.

[55] 林俊良. 广西古宾河都川段表层沉积物重金属污染评价 [D]. 南宁: 广西师范学院, 2013.

[56] 李雪华, 徐鹏, 李俊青, 等. 广西大厂矿区沉积物重金属污染及风险评价 [J]. 中北大学学报 (自然科学版), 2012, 33(2): 190-196.

[57] 蹇丽, 黄泽春, 刘永轩, 等. 刁江水体多相介质中As, Zn和Pb的空间和季节分布规律 [J]. 环境科学研究, 2010, 23(4): 445-451.

[58] 张丹. 广西典型喀斯特河流沉积物重金属分布、来源及风险评价 [D]. 南宁: 广西大学, 2014.

[59] 唐璐璐. 广西典型海岛潮间带表层沉积物中重金属的分布及环境质量评价 [D]. 青岛: 中国海洋大学, 2008.

[60] 廉雪琼. 广西近岸海域沉积物中重金属污染评价 [J]. 海洋环境科学, 2002, 21(3): 39-42.

[61] 张少峰, 林明裕, 魏春雷, 等. 广西钦州湾沉积物重金属污染现状及潜在生态风险评价 [J]. 海洋通报, 2010, 29(4): 450-454.

[62] 黄向青, 梁开, 陈太浩. 钦州湾-北海近岸水域表层沉积物重金属分布特征 [J]. 海洋湖沼通报, 2013, 35(1): 120-130.

[63] 甘华阳, 郑志昌, 梁开, 等. 广西北海近岸海域表层沉积物的重金属分布及来源分析 [J]. 海洋环境科学, 2010, 29(5): 698-704.

[64] 陈旭阳, 刘保良. 广西铁山港海域沉积物重金属污染状况及潜在生态风险评价 [J]. 海洋通报, 2012, 31(3): 297-301.

[65] 廉雪琼, 王运芳, 陈群英. 广西近岸海域海水和沉积物及生物体中的重金属 [J]. 海洋环境科学, 2001, 20(2): 59-62.

[66] 夏鹏. 广西北海段潮间带表层沉积物中重金属地球化学特征及潜在生态危害评价 [D]. 青岛: 国家海洋局第一海洋研究所, 2008.

[67] 童万平, 薛春才. 北部湾北部海区砷含量及其分布 [J]. 广西科学院学报, 1989, 5(2): 68-74.

[68] 姜发军, 尹闯, 张荣灿, 等. 2010年冬季广西北部湾近岸海域表层海水和沉积物中重金属污染现状及评价 [J]. 海洋环境科学, 2013, 32(6): 824-830.

[69] 黎清华, 万世明, 李安春, 等. 广西钦州湾防城港潮间带表层沉积物重金属生态风险评价 [J]. 海洋科学进展, 2012, 30(1): 141-154.

[70] HAKANSON L. An ecological risk index for aquatic pollution control: A sedimentological approach [J]. Water Research, 1980, 14(8): 975-1001．
[71] 鄢明才, 迟清华, 顾铁新, 等. 中国各类沉积物化学元素平均含量 [J]. 物探与化探, 1995, 19(6): 468-472.

[72] 钟铿, 陈维田, 胡德刚. 广西矿产资源梗概及其开发前景 [J]. 广西地质, 1988, 1(1): 5-19.

[73] 叶绪孙, 潘其云. 广西南丹大厂锡多金属矿田发现史 [J]. 广西地质, 1994, 11(1): 85-94.

[74] 张长青, 吴越, 王登红, 等. 中国铅锌矿床成矿规律概要 [J]. 地质学报, 2014, 88(12): 2252-2268.

[75] 孙邦东, 潘其云. 广西环江县北山铅锌黄铁矿矿床发现 [J]. 广西地质, 1994, 11(3): 69-73.

[76] 史振环, 莫佳, 莫斌吉, 等. 有色金属矿山尾矿砷污染及其研究意义 [J]. 有色金属(矿山部分), 2015, 67(2): 58-62.

[77] 广西壮族自治区国土资源厅. 广西壮族自治区绿色和谐矿山建设规划(2011-2020). [EB/OL]. http://www.gxdlr.gov.cn/News/NewsShow.aspx?pd=40799&NewsId=15191, 2014-02-17.

[78] RIEUWERTS J S, MIGHANETARA K, BRAUNGARDT C B, et al. Geochemistry and mineralogy of arsenic in mine wastes and stream sediments in a historic metal mining area in the UK [J]. Science of the Total Environment, 2014, 472: 226-234.
[79] PÉREZ-SIRVENT C, HERNÁNDEZ-PÉREZ C, MARTÍNEZ-SÁNCHEZ M J, et al. Geochemical characterisation of surface waters, topsoils and efflorescences in a historic metal-mining area in Spain [J]. Journal of Soils and Sediments, 2015, 16(4): 1238-1252.
[80] LOH M M, SUGENG A, LOTHROP N, et al. Multimedia exposures to arsenic and lead for children near an inactive mine tailings and smelter site [J]. Environmental Research, 2016, 146: 331-339.
[81] SPRAGUE D D, MICHEL F A, VERMAIRE J C. The effects of migration on ca . 100-year-old arsenic-rich mine tailings in Cobalt, Ontario, Canada [J]. Environmental Earth Sciences, 2016, 75(5): 1-12.
[82] 王莉霞, 陈同斌, 宋波, 等. 广西环江流域硫污染农田的土壤酸化与酸性土壤分布 [J]. 地理学报, 2008, 63(11): 1179-1188.

[83] WANG S, MULLIGAN C N. Occurrence of arsenic contamination in Canada: Sources, behavior and distribution [J]. Science of the Total Environment, 2006, 366(2/3): 701-721.
[84] 殷汉琴. 铜陵市大气降尘源解析及其对土壤重金属累积的影响 [D]. 合肥: 合肥工业大学, 2006.

[85] 程珂, 杨新萍, 赵方杰. 大气沉降及土壤扬尘对天津城郊蔬菜重金属含量的影响 [J]. 农业环境科学学报, 2015, 34(10): 1837-1845.

[86] 张焕焕. 上海市郊大气重金属干沉降对土壤-叶菜系统的污染效应 [D]. 上海: 华东师范大学, 2015.

[87] 张乃明. 大气沉降对土壤重金属累积的影响 [J]. 土壤与环境, 2001, 10(2): 91-93.

[88] CSAVINA J, FIELD J, TAYLOR M P, et al. A review on the importance of metals and metalloids in atmospheric dust and aerosol from mining operations [J]. Science of the Total Environment, 2012, 433: 58-73.