·1412 工程科学学报，第38卷，第10期 区>沉钒废水池>尾渣库>堆浸废水池>焙烧炉>尾 位，共计5种：禾本科植物次之，共计4种 渣库南坡>尾渣库北坡，原矿堆放区土壤重金属C污 3.2.1调研区域优势植物体内重金属含量 染现象最严重，其含量超过土壤环境质量二级标准的 调研区域优势植物体内重金属含量见表2.表2 规定限值18倍.只有尾渣库北坡土壤重金属C未超 的结果表明，本土植物体内V的含量表现出物种间的 过土壤环境质量二级标准的规定限值，但已接近规定 差异性和区域间的差异性.不同的植物对重金属的富 限值，调研时该企业已停产1年，恢复生产后区域2中 集量有着显著的差别：蜈蚣草根部对重金属V的富集 土壤重金属C含量极有可能出现超标现象，国内外实 量最大，能够达到600~800mg·kg1:而其他多数植 例均表明有色金属矿区生产期间会产生一定程度的重 物，如野菊花、白茅和狗尾草，根部对V的富集量只有 金属污染回 30~60mgkg'左右.方维萱等☒在陕西紫阳伴生 土壤中重金属Cd含量由高到低依次为原矿堆放 硒、钼和钒矿的石煤地区发现的钒富集植物群落主要 区>沉钒废水池>堆浸废水池>尾渣库>尾渣库南坡 有薇菜、紫阳春茶、大叶绞股蓝等，植物体内钒含量基 >焙烧炉>尾渣库北坡，原矿堆放区土壤重金属Cd 本在20~30mgkg,远小于蜈蚣草体内钒含量. 污染现象最严重，其含量过土壤环境质量二级标准规 不同采样点的同种植物间，表现出不同的重金属 定限值的15倍.尾渣库北坡中土壤重金属Cd未超过 V富集量.原矿堆放区的蜈蚣草地下部分重金属V含 土壤环境质量二级标准的规定限值. 量接近600mgkg,而焙烧炉周边的蜈蚣草地下部分 7个采样点中，原矿堆放区土壤中Ph含量超标， V含量高达814.25mg·kg,显著高于原矿堆放区的 超过土壤环境质量二级标准规定限值的1倍左右，其 蜈蚣草.但是原矿堆放区土壤中重金属V的平均含量 他6个采样点未出现Ph含量超标现象. (17451.7mgkg)远高于焙烧炉周边土壤中重金属 原矿堆放区土壤中由于掺杂有较多废弃的石煤原 V的平均含量(760.6mgkg),并未表现出富集量随 矿，小的原矿颗粒已经混入表层土壤中因，这是导致原 外界环境中重金属含量升高而升高的趋势.究其原 矿堆放区土壤中V、C、Cd和Ph均超标，且为所有采 因，从调研现场来看，原矿堆放区土壤中掺杂着大量废 样点中污染最严重的重要原因 弃的原矿石，这是导致区域1土壤中V含量极高的主 沉钒废水池周边土壤中V、Cr和Cd污染仅次于 要原因之一，而废弃原矿石中V大部分是以类质同象 原矿堆放区，由于工艺的落后性，沉钒废水污染土壤的 取代硅酸盐矿物（主要是含钒云母和高岭石）中铝和 现象时有发生团，且暴雨季节沉钒废水池池水溢出均 硅，形式非常稳定四，并非植物所能利用的有效态 会造成周边土壤重金属污染.堆浸废水池周边土壤污 V,难被植物所吸收.焙烧炉周边土壤中V污染主 染成因与沉钒废水池周边土壤污染成因基本一致.另 要来自于焙烧炉对钒矿石的焙烧过程，钒矿石经过焙 外沉钒废水池地势低于原矿堆放区，地表径流会造成 烧后V元素易浸出田，变成植物易吸收的有效态V, 尾渣中重金属迁移至此区域网 焙烧炉周边土壤中重金属V含量虽然远低于原矿堆 焙烧炉周边土壤，受焙烧尾渣影响较大，但土壤 放区，但其主要来自于焙烧炉中的钒矿石，植物能够利 中重金属V含量显著低于沉钒废水池采样点，C含量 用的有效态V较多，因此焙烧炉周边的蜈蚣草体内重 略低于沉钒废水池采样点，重要的原因则是该采样点 金属V含量高于原矿堆放区的蜈蚣草体内重金属V 生长有大量的蜈蚣草，蜈蚣草体内重金属V含量高， 含量.同样地，沉钒废水池土壤中重金属V含量显著 C含量较高，大量蜈蚣草的生长对土壤中重金属V和 低于原矿堆放区，沉钒废水池周边矛叶荩草体内重金 C的削减起到了重要的作用.同时，我国研究学者谢 属V含量高于原矿堆放区的矛叶荩草体内重金属V 景千@利用蜈蚣草为修复物种，进行了周期为两年的 含量. 重金属污染土壤原位修复试验，取得良好的效果，在土 其他区域由于重金属污染主要来自原矿碎石、尾 壤重金属As含量高达1000~1400mg·kg的条件下， 渣堆放、厂区扬尘等，土壤中植物能利用的有效态重金 蜈蚣草去除As的平均值为1.55×103kgm2·a. 属无较大差异，因此植物体内的重金属含量基本呈随 尾渣库内长期的尾渣堆放，地表径流侵蚀使重金 外界环境重金属含量增加而增加的趋势 属溶出迁移至土壤中，造成此区域土壤中重金属V、C 以草本植物体内地上部分V含量为第一评价指 和Cd均超标，尾渣堆放是治炼厂尾渣库土壤重金属 标，对所检测草本植物样品进行排序，排名前10的草 污染严重的重要原因四 本植物体内重金属(V、Cr、Cd和Pb)含量如图2所示 3.2钒冶炼厂优势植物体内重金属积累特征 焙烧炉周边蜈蚣草地上部分和地下部分对V的富集 本次调研所取植物样品，经过与中国植物物种信 量均最高，分别达到86.51mgkg和814.25mgkg: 息数据库进行对比分析，均已完成植物物种鉴别，共记 沉钒废水池周边矛叶荩草次之，原矿堆放区蜈蚣草体 录高等植物20科29种，其中菊科植物种类数量居首 内重金属含量略低于前两者.原矿堆放区和焙烧炉周工程科学学报，第 38 卷，第 10 期 区 ＞ 沉钒废水池 ＞ 尾渣库 ＞ 堆浸废水池 ＞ 焙烧炉 ＞ 尾 渣库南坡 ＞ 尾渣库北坡，原矿堆放区土壤重金属 Cr 污 染现象最严重，其含量超过土壤环境质量二级标准的 规定限值 18 倍． 只有尾渣库北坡土壤重金属 Cr 未超 过土壤环境质量二级标准的规定限值，但已接近规定 限值，调研时该企业已停产 1 年，恢复生产后区域 2 中 土壤重金属 Cr 含量极有可能出现超标现象，国内外实 例均表明有色金属矿区生产期间会产生一定程度的重 金属污染［5］． 土壤中重金属 Cd 含量由高到低依次为原矿堆放 区 ＞ 沉钒废水池 ＞ 堆浸废水池 ＞ 尾渣库 ＞ 尾渣库南坡 ＞ 焙烧炉 ＞ 尾渣库北坡，原矿堆放区土壤重金属 Cd 污染现象最严重，其含量过土壤环境质量二级标准规 定限值的 15 倍． 尾渣库北坡中土壤重金属 Cd 未超过 土壤环境质量二级标准的规定限值． 7 个采样点中，原矿堆放区土壤中 Pb 含量超标， 超过土壤环境质量二级标准规定限值的 1 倍左右，其 他 6 个采样点未出现 Pb 含量超标现象． 原矿堆放区土壤中由于掺杂有较多废弃的石煤原 矿，小的原矿颗粒已经混入表层土壤中［6］，这是导致原 矿堆放区土壤中 V、Cr、Cd 和 Pb 均超标，且为所有采 样点中污染最严重的重要原因． 沉钒废水池周边土壤中 V、Cr 和 Cd 污染仅次于 原矿堆放区，由于工艺的落后性，沉钒废水污染土壤的 现象时有发生［7］，且暴雨季节沉钒废水池池水溢出均 会造成周边土壤重金属污染． 堆浸废水池周边土壤污 染成因与沉钒废水池周边土壤污染成因基本一致． 另 外沉钒废水池地势低于原矿堆放区，地表径流会造成 尾渣中重金属迁移至此区域［8］． 焙烧炉周边土壤，受焙烧尾渣影响较大［9］，但土壤 中重金属 V 含量显著低于沉钒废水池采样点，Cr 含量 略低于沉钒废水池采样点，重要的原因则是该采样点 生长有大量的蜈蚣草，蜈蚣草体内重金属 V 含量高， Cr 含量较高，大量蜈蚣草的生长对土壤中重金属 V 和 Cr 的削减起到了重要的作用． 同时，我国研究学者谢 景千［10］利用蜈蚣草为修复物种，进行了周期为两年的 重金属污染土壤原位修复试验，取得良好的效果，在土 壤重金属 As 含量高达 1000 ～ 1400 mg·kg － 1的条件下， 蜈蚣草去除 As 的平均值为 1. 55 × 10 － 3 kg·m － 2·a － 1 ． 尾渣库内长期的尾渣堆放，地表径流侵蚀使重金 属溶出迁移至土壤中，造成此区域土壤中重金属 V、Cr 和 Cd 均超标，尾渣堆放是冶炼厂尾渣库土壤重金属 污染严重的重要原因［11］． 3. 2 钒冶炼厂优势植物体内重金属积累特征 本次调研所取植物样品，经过与中国植物物种信 息数据库进行对比分析，均已完成植物物种鉴别，共记 录高等植物 20 科 29 种，其中菊科植物种类数量居首 位，共计 5 种; 禾本科植物次之，共计 4 种． 3. 2. 1 调研区域优势植物体内重金属含量 调研区域优势植物体内重金属含量见表 2． 表 2 的结果表明，本土植物体内 V 的含量表现出物种间的 差异性和区域间的差异性． 不同的植物对重金属的富 集量有着显著的差别: 蜈蚣草根部对重金属 V 的富集 量最大，能够达到 600 ～ 800 mg·kg － 1 ; 而其他多数植 物，如野菊花、白茅和狗尾草，根部对 V 的富集量只有 30 ～ 60 mg·kg － 1 左右． 方维萱等［12］ 在陕西紫阳伴生 硒、钼和钒矿的石煤地区发现的钒富集植物群落主要 有薇菜、紫阳春茶、大叶绞股蓝等，植物体内钒含量基 本在 20 ～ 30 mg·kg － 1，远小于蜈蚣草体内钒含量． 不同采样点的同种植物间，表现出不同的重金属 V 富集量． 原矿堆放区的蜈蚣草地下部分重金属 V 含 量接近 600 mg·kg － 1，而焙烧炉周边的蜈蚣草地下部分 V 含量高达 814. 25 mg·kg － 1，显著高于原矿堆放区的 蜈蚣草． 但是原矿堆放区土壤中重金属 V 的平均含量 ( 17451. 7 mg·kg － 1 ) 远高于焙烧炉周边土壤中重金属 V 的平均含量( 760. 6 mg·kg － 1 ) ，并未表现出富集量随 外界环境中重金属含量升高而升高的趋势． 究其原 因，从调研现场来看，原矿堆放区土壤中掺杂着大量废 弃的原矿石，这是导致区域 1 土壤中 V 含量极高的主 要原因之一，而废弃原矿石中 V 大部分是以类质同象 取代硅酸盐矿物( 主要是含钒云母和高岭石) 中铝和 硅，形式 非 常 稳 定［13］，并非植物所能利用的有效态 V［14］，难被植物所吸收． 焙烧炉周边土壤中 V 污染主 要来自于焙烧炉对钒矿石的焙烧过程，钒矿石经过焙 烧后 V 元素易浸出［15］，变成植物易吸收的有效态 V， 焙烧炉周边土壤中重金属 V 含量虽然远低于原矿堆 放区，但其主要来自于焙烧炉中的钒矿石，植物能够利 用的有效态 V 较多，因此焙烧炉周边的蜈蚣草体内重 金属 V 含量高于原矿堆放区的蜈蚣草体内重金属 V 含量． 同样地，沉钒废水池土壤中重金属 V 含量显著 低于原矿堆放区，沉钒废水池周边矛叶荩草体内重金 属 V 含量高于原矿堆放区的矛叶荩草体内重金属 V 含量． 其他区域由于重金属污染主要来自原矿碎石、尾 渣堆放、厂区扬尘等，土壤中植物能利用的有效态重金 属无较大差异，因此植物体内的重金属含量基本呈随 外界环境重金属含量增加而增加的趋势［16］． 以草本植物体内地上部分 V 含量为第一评价指 标，对所检测草本植物样品进行排序，排名前 10 的草 本植物体内重金属( V、Cr、Cd 和 Pb) 含量如图 2 所示． 焙烧炉周边蜈蚣草地上部分和地下部分对 V 的富集 量均最高，分别达到 86. 51 mg·kg － 1和 814. 25 mg·kg － 1 ; 沉钒废水池周边矛叶荩草次之，原矿堆放区蜈蚣草体 内重金属含量略低于前两者． 原矿堆放区和焙烧炉周 · 2141 ·