林海等：钒冶炼厂周边陆生植物对重金属的富集特征 1411 与本土植物体内重金属的关系，探讨它们用于钒矿 区重金属污染土壤生态修复的可行性，为我国有色 金属治炼（尤其是钒治炼）重金属污染土壤的治理和 生态修复提供科学依据，为南水北调中线工程的水 质安全提供支持 1研究地点概况 调研区域位于某钒矿区冶炼厂，治炼厂的提钒工 艺为“立窑复合焙烧一罐式循环堆浸”，原矿为含钒 煤矸石.该钒治炼厂区坐落于山北坡，地势总体表现 为南高北低.土壤呈弱酸性(pH值约6.8)，属于亚热 图1采样点示意图 带大陆性季风气候，全年平均气温15.4℃，年均总降 Fig.I Sketch map of sampling sites 水量为700~800mm,年均日照为1874h.本区水热条 释至刻度，摇匀，静置.随同做空白实验.于ICP-OES 件优越，有利于植物生长，为植物修复污染土壤提供了 仪器选定条件下进行测试. 良好条件 植物样品先用自来水冲洗数遍，再用去离子水冲 2采样点布置和样品处理方法 洗2~3遍，烘干至恒重后，将其分为地上和地下两部 分，用植物粉碎机分别进行粉碎，过尼龙筛，取0.2000 冶炼厂占地18hm2,根据治炼厂周边土壤重金属 g样品于15mL聚四氟乙烯消解罐中，进行微波消 污染源的不同，将采样点分为原矿堆放区采样点1、沉 解.随同做空白实验.于ICP-MS仪器选定条件下 钒废水池采样点2、焙烧炉采样点3、堆浸废水池采样 进行测试 点4、尾渣库南坡采样点5、尾渣库采样点6和尾渣库 北坡采样点7，具体采样点位置如图1所示.在每个采 3结果与讨论 样区域内按梅花布点法”，随机采集三个土壤样品，将 3.1钒冶炼厂厂区土壤重金属含量 三个土壤样品混合为一个样，采样深度为0~20cm. 7个采样点土壤中重金属平均含量测试结果见表 采集每个采样区域内生长旺盛的本土植物.共采集到 1.结果显示，7个采样点土壤中除重金属Mn外，其他 高等植物20科29种，土壤样品7个，所有样品用聚乙 四种重金属含量均显著高于全国土壤背景值，V污 烯塑封袋封装后运回实验室. 染最严重的为区域1，V含量分别为全国土壤背景值 土壤样品烘干至恒重后碾碎，过尼龙筛，称取 的212倍.Cr、Cd和P%污染最严重的同样是区域1， 0.2000g样品于15mL聚四氟乙烯消解罐中，加入 其Cr含量为全国土壤背景值的63倍，Cd含量为全国 HNO,、HF和H,O2,按设定的溶样程序回，启动微波加 土壤背景值的71倍，P%含量为全国土壤背景值的6 热.待程序执行完毕，进行赶酸处理.用1%稀硝酸稀 倍左右. 表1采样点土壤重金属元素含量 Table 1 Heavy metal concentrations in sampling sites soils mg*kg-1 采样点 采样区域 心 Cd Pb Mn 1 原矿堆放区 17451.7 3842.1 7.11 152.9 404.4 2 沉钒废水池 4431.2 1230.5 1.67 58.2 686.5 3 培烧炉 760.6 498.8 0.53 50.5 706.8 堆浸废水池 1438.8 543.9 1.56 54.3 354.4 5 尾渣库南坡 366.5 220.8 0.55 40.4 764.0 6 尾渣库 1171.0 800.0 1.52 58.6 755.6 7 尾渣库北坡 196.3 168.0 0.43 37.4 656.7 土壤中重金属V含量由高到低依次为原矿堆放 准规定限值的133倍.尾渣库北坡土壤重金属V污染 区>沉钒废水池>堆浸废水池>尾渣库>焙烧炉>尾 相对较轻，其含量超过土壤环境质量二级标准规定限 渣库南坡>尾渣库北坡，原矿堆放区土壤重金属V污 值的0.5倍左右. 染现象最为严重，其V含量超过土壤环境质量二级标 土壤中重金属C含量由高到低依次为原矿堆放林 海等: 钒冶炼厂周边陆生植物对重金属的富集特征 与本土植物体内重金属的关系，探讨它们用于钒矿 区重金属污染土壤生态修复的可行性，为我国有色 金属冶炼( 尤其是钒冶炼) 重金属污染土壤的治理和 生态修复提供科学依据，为南水北调中线工程的水 质安全提供支持． 1 研究地点概况 调研区域位于某钒矿区冶炼厂，冶炼厂的提钒工 艺为“立窑复合焙烧———罐式循环堆浸”，原矿为含钒 煤矸石． 该钒冶炼厂区坐落于山北坡，地势总体表现 为南高北低． 土壤呈弱酸性( pH 值约 6. 8) ，属于亚热 带大陆性季风气候，全年平均气温 15. 4 ℃，年均总降 水量为 700 ～ 800 mm，年均日照为 1874 h． 本区水热条 件优越，有利于植物生长，为植物修复污染土壤提供了 良好条件． 2 采样点布置和样品处理方法 冶炼厂占地 18 hm2 ，根据冶炼厂周边土壤重金属 污染源的不同，将采样点分为原矿堆放区采样点 1、沉 钒废水池采样点 2、焙烧炉采样点 3、堆浸废水池采样 点 4、尾渣库南坡采样点 5、尾渣库采样点 6 和尾渣库 北坡采样点 7，具体采样点位置如图 1 所示． 在每个采 样区域内按梅花布点法［1］，随机采集三个土壤样品，将 三个土壤样品混合为一个样，采样深度为 0 ～ 20 cm． 采集每个采样区域内生长旺盛的本土植物． 共采集到 高等植物 20 科 29 种，土壤样品 7 个，所有样品用聚乙 烯塑封袋封装后运回实验室． 土壤 样 品 烘 干 至 恒 重 后 碾 碎，过 尼 龙 筛，称 取 0. 2000 g 样 品 于 15 mL 聚 四 氟 乙 烯 消 解 罐 中，加 入 HNO3、HF 和 H2O2，按设定的溶样程序［2］，启动微波加 热． 待程序执行完毕，进行赶酸处理． 用 1% 稀硝酸稀 图 1 采样点示意图 Fig． 1 Sketch map of sampling sites 释至刻度，摇匀，静置． 随同做空白实验． 于 ICP--OES 仪器选定条件下进行测试． 植物样品先用自来水冲洗数遍，再用去离子水冲 洗 2 ～ 3 遍，烘干至恒重后，将其分为地上和地下两部 分，用植物粉碎机分别进行粉碎，过尼龙筛，取 0. 2000 g 样 品 于 15 mL 聚 四 氟 乙 烯 消 解 罐 中，进 行 微 波 消 解［3］． 随同做空白实验． 于 ICP--MS 仪器选定条件下 进行测试． 3 结果与讨论 3. 1 钒冶炼厂厂区土壤重金属含量 7 个采样点土壤中重金属平均含量测试结果见表 1． 结果显示，7 个采样点土壤中除重金属 Mn 外，其他 四种重金属含量均显著高于全国土壤背景值［4］，V 污 染最严重的为区域 1，V 含量分别为全国土壤背景值 的 212 倍． Cr、Cd 和 Pb 污染最严重的同样是区域 1， 其 Cr 含量为全国土壤背景值的 63 倍，Cd 含量为全国 土壤背景值的 71 倍，Pb 含量为全国土壤背景值的 6 倍左右． 表 1 采样点土壤重金属元素含量 Table 1 Heavy metal concentrations in sampling sites soils mg·kg － 1 采样点 采样区域 V Cr Cd Pb Mn 1 原矿堆放区 17451. 7 3842. 1 7. 11 152. 9 404. 4 2 沉钒废水池 4431. 2 1230. 5 1. 67 58. 2 686. 5 3 焙烧炉 760. 6 498. 8 0. 53 50. 5 706. 8 4 堆浸废水池 1438. 8 543. 9 1. 56 54. 3 354. 4 5 尾渣库南坡 366. 5 220. 8 0. 55 40. 4 764. 0 6 尾渣库 1171. 0 800. 0 1. 52 58. 6 755. 6 7 尾渣库北坡 196. 3 168. 0 0. 43 37. 4 656. 7 土壤中重金属 V 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 ＞ 焙烧炉 ＞ 尾 渣库南坡 ＞ 尾渣库北坡，原矿堆放区土壤重金属 V 污 染现象最为严重，其 V 含量超过土壤环境质量二级标 准规定限值的 133 倍． 尾渣库北坡土壤重金属 V 污染 相对较轻，其含量超过土壤环境质量二级标准规定限 值的 0. 5 倍左右． 土壤中重金属 Cr 含量由高到低依次为原矿堆放 · 1141 ·