煤矸石地表堆积是我国东部煤矿区生态环境破坏的典型形式,造成堆积区土壤重金属污染的防控已成为当前研究热点.以河北峰峰矿区某在用煤矸石山周边(方圆300 m以内)浅层土壤(垂直深度40 cm以浅)为研究对象,采用Tessier连续提取法和电感耦合等离子体发射光谱仪,测定Cu、Cr、As、Pb这4种土壤重金属的有效态、铁(锰)氧化物结合态、有机结合态和残渣态含量,基于生物活性系数(MF)和生态风险评价编码法(RAC)计算与评价4种土壤重金属生物有效性及生态风险,剖析4种土壤重金属形态组成与生物有效性的空间变化特征.结果表明:(1)煤矸石的堆存具有提高周围土壤中Cu、Cr、As、Pb有效态质量分数和降低残渣态质量分数的效应,且与距煤矸石山的水平距离成反比,当水平距离达到或接近300 m时,该效应基本消失.(2)土壤总有机碳(TOC)质量分数与4种重金属有效态质量分数的相关系数均超过0.6,达到显著正相关水平(p<0.05),是影响研究区土壤重金属有效态含量空间变化特征的主要因素.(3)4种土壤重金属生物有效性的空间变化特征可分为2个类型,Ⅰ类为"MF值一般大于3,且具有显著的空间异质性";如Cu、Cr,Ⅱ类为"MF值一般小于3,且具有显著的空间同质性",如As、Pb.(4)当距煤矸石山水平距离分别小于80和40 m时,土壤重金属Cu、Cr的MF平均值超过中等风险水平阈值的60％,应予以重视.建议综合考虑煤矸石山存续状态、土壤重金属累积效应及生物有效性空间变化特征等因素,制定煤矸石堆积区土壤重金属污染精准防控及安全利用策略.

煤矸石山;土壤重金属;形态组成;生物有效性;空间特征;污染物含量;生态风险

孙涛;宋世杰;常青;王晨晨;张艳杰;彭芮思;王艺

西安科技大学地质与环境学院,陕西西安 710054;陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室,陕西西安 710054;中煤科工西安研究院(集团)有限公司,陕西西安 710077;河北省科学院地理科学研究所,河北石家庄 050000;河北省地理信息开发应用工程技术研究中心,河北石家庄 050000

煤田地质与勘探

[1]孙涛;宋世杰;常青;王晨晨;张艳杰;彭芮思;王艺-.煤矸石堆积区土壤重金属形态组成与生物有效性的空间变化特征?以峰峰矿区为例)[J].煤田地质与勘探,2022(10):85-95

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