摘要：采用S型或梅花布点随机布样方式，评价标准参考国家土壤环境质量标准(GB 15618-1995)的要求，对尾矿库周边土壤采用土壤环境质量三级标准进行评价。运用污染指数法评价摆纪磷石膏尾矿库周边土壤现状，污染程度依次为Cd>Cr>Zn>Ni>Hg>As>Cu>Pb。运用潜在生态危害指数法评价该地区，其中3号监测点污染相对较为严重，总潜在生态系数RI达到242.95，为中等生态危害，其余各监测点RI值均在150以下，属于轻微生态危害。
　　关键词：磷石膏尾矿库；土壤重金属；内梅罗污染指数法；潜在生态危害指数法；污染评价

　　引言：
　　摆纪堆场属于亚热带季风气候，具有温和湿润，夏无酷署冬无严寒的特点。多年平均气温达14.7℃，最高气温36.4℃，最低气温8.8℃；多年平均降雨量为1176mm，最高年降雨量为1403 mm，最低年降雨量793 mm，多年平均蒸发量为1147 mm，降雨集中于4月中旬到9月，占年降雨量的74.87%，10月到翌年4月上旬为早季^[1,2]。
　　摆纪尾矿库位于福泉市境内，近几年，福泉市化工企业特别是磷化工企业的快速发展，大力促进了福泉的经济发展，但同时也带来了严重的环境问题^[3]。磷石膏中含有磷酸盐和硫酸盐等不溶性杂质、水溶性P2O5、Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As等以及放射性元素^[4]，不仅侵占了土地资源，而且对土壤环境造成严重的污染^[5]。因此，大宗工业固体废物环境监管责任重大，而对尾矿库周边土壤重金属污染现状进行评价是建立固体废物管理技术体系的重要内容之一。
　　一、材料与方法
　　（一） 样品采集
　　在对磷石膏尾矿库及周边情况调查基础上，分别在尾矿库及渗滤液池周边布设采样点。 根据采样区域，采取S 型或梅花形采样法，采样深度0~20cm， 共采集9个样地，每个样地设置采样点5个， 共采集45个土壤样品，充分混合后采用四分法留取1kg 土壤样品。
　　（二）评价方法
　　1.单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法
　　（1)单因子污染指数法
　　单因子污染指数法^[6,7]只能分别反映各个污染物的污染程度，不能全面、综合地反映土壤重金属的污染程度，因此这种方法仅适用于单一因子污染特定区域的评价，但单因子指数法是其他环境质量指数、环境质量分级和综合评价的基础。表达式为：
　　Pi=Ci /Si　　　　　（1）
　　式中：Ci 为污染物i的实测含量，Si为i种污染物的评价标准，Pi为土壤中污染物i的环境质量指数；
　　若Pi≤1.0，则土壤没有受到人为污染；若Pi>1.0，则土壤已受到人为污染，指数越大则表明农产品污染物累积污染程度越高（见表1）。
　　表1 土壤单项污染程度分级标准

　　（2)内梅罗综合污染指数法
　　采用加权计算法来求平均值比较合适，改进公式如下：
                            
                                                       
      （2）

　　对于权重的确立，Swaine按照重金属对环境的影响程度，将环境研究中人们都比较关注的微量元素分成了三类，因一类、二类、三类微量元素环境重要性逐渐下降，分别赋值为3、2、1作为权重。本研究涉及的几种重金属其类别和权重分配如表2所示。
　　2.潜在生态危害指数评价法
　　潜在生态危害指数法是瑞典科学家Hakanson 提出的一种沉积物中重金属的评价方法，为了使区域质量评价更具有代表性和可比性，Hakanson 从重金属的生物毒性角度出发对重金属元素进行评价，详见表3。根据这一方法，某区域土壤中单一重金属第i种重金属的潜在生态危害系数可表示为:
　　Ei=Ti / Pi                             （3）
　　式中，Ti 为中国金属i的毒性系数，Pi 为重金属i的污染因子。
　　土壤中多种重金属元素潜在生态危害指数RI是各单一重金属元素的潜在生态危害系数Ei之和，表达式为：
          (4)
　　该方法只需要土壤中重金属总量分析数据，方法的实用性大大提高[6]。各种重金属的毒性系数见表4所示。
　　二、结果与分析
 　　参考标准：土壤环境质量标准，3级标准(GB15618-1995)；土壤背景值：《中国土壤元素背景值》。
　　从表5可以看出，摆纪磷石膏尾矿库周边土壤表面重金属Zn、Cu、Hg、Ni的浓度高于贵州省土壤背景值。但与我国土壤环境质量标准3级标准相比，远远低于标准浓度。因此，说明该地区土壤被保护较好，污染较少，符合国家土壤环境质量标准。
　　将采样数据与表4中各种重金属的毒性系数代入公式(3)，计算得到尾矿库周边土壤中单一重金属的潜在生态危害系数，并依据公式(4)，得到多种重金属潜在生态危害指数RI，计算结果如表6 所示。
　　由表6可知，从单个重金属的潜在生态危害系数来评价，Hg元素属于中等生态危害范畴，值为67.23，其余重金属元素均为轻微生态危害。其中，摆纪磷石膏尾矿库周边3号采样点Cd、Hg的污染程度分别达到中等生态危害、很强生态危害。对于大部分监测点土壤中重金属Hg污染较为严重，4号、5号、6号采样点污染程度到达强生态危害。8号、9号采样点污染程度为中等生态危害。其余各采样点的潜在生态危害系数均远远小于40，属于轻微生态危害。
　　对于总的潜在生态危害指数RI，该地区的RI值为98.67，达到轻微生态危害。3号监测点污染相对较为严重，总潜在生态危害指数RI达到242.95，为中等生态危害。其余各监测点RI值均在150以下，属于轻微生态危害。
　　三、结论
　　总体来说，磷石膏尾矿库周边土壤被保护较好，污染状况不是很严重。与贵州省土壤背景值相比，重金属Zn、Cu、Hg、Ni的浓度略高于背景值，但与我国土壤环境质量标准3级标准相比，远远低于标准浓度。
　　运用污染指数法评价摆纪磷石膏尾矿库周边土壤现状，该地区Pb元素污染最小，最严重的是Cd元素，污染程度依次为Cd>Cr>Zn>Ni>Hg>As>Cu>Pb， 其中3号监测点Cd 元素的污染最严重， 最大值为1.31，达到轻度污染。监测点中只有3号采样点污染程度为警戒线，污染水平为尚清洁，其余监测点均为安全，污染水平都为清洁。

　　参考文献：
　　[1]綦娅. 摆纪磷石膏堆场岩溶渗漏污染预测[D]. 贵州大学硕士论文, 2006.
　　[2褚学伟. 摆纪磷石膏堆场渗漏及子坝稳定性分析[D]. 贵州大学硕士论文, 2006.
　　[3]宋春然,何锦林,谭红,等. 贵州省农业土壤重金属污染的初步评价[J]. 贵州农业科学,2005,33(2):13-16.
　　[4]Manjit S. Treating waste phosphogypsum for cement and plaster manufacture[J]. Cement and Concrete Research. 2002, 32(7):1033-1038.
　　[5]Rutherford P M, Dudas M J, Samek R A. Environmental impacts of phosphogypsum[J]. Science of The Total Environment. 1994, 149(1-2):1–38.
　　[6]叶文虎, 栾胜基. 环境质量评价学[M]. 北京:高等教育出版社, 1994:671.
　　[7］窦磊, 周永章, 王旭日, 等. 针对土壤重金属污染评价的模糊数学模型的改进及应用[J]. 土壤通报, 2007, 38(1):101-104.
                　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  责编/宋文芳