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矿山开发引起的环境污染与生态破坏是个全球性问题，越来越受到人们的关注，已成为环境地球化学研究的一个重要领域。重金属污染具有隐蔽性、持久性和不可逆性，对生态环境及人类健康的危害大，因此是矿山开发过程中最需重视和研究的问题。本文以我国西南的土法炼锌为例，较为系统的研究了锌矿冶炼导致的环境重金属污染问题。
我国西南的贵州与云南交界地带是国内著名的土法炼锌集散地，这些地区的土法炼锌活动已有1000多年的历史，长期无序的冶炼活动造成了周围环境严重的重金属污染，对当地生态系统及居民身体健康已构成了严重危害。本文对土法炼锌过程中重金属的释放规律，炼锌释放的重金属对土壤、植物、湖泊等环境介质的污染进行了系统的调查和研究。主要得出以下几点结果：
1.通过质量平衡模型，估算出土法炼锌使用硫化矿和使用氧化矿冶炼Cd通过大气的释放因子分别为1400 g/t和1200 g/t，Pb的释放因子分别为37000 g/t和25000 g/t，远高于国外相同行业相应污染物的释放因子。由释放因子计算出赫章县的土法炼锌活动在1989-2001年来共向大气释放了超过400吨的Cd和超过1万吨的Pb。由质量平衡模型同时还估算出，冶炼过程中矿石中的大部分Cd(61-66％)被释放到了大气中，仅有极少量(1-50％)残留于冶炼废渣；对矿石中的Pb而言，则有27-66％被释放进入大气，有30-71％残留于废渣中。对炼锌区苔藓植物重金属含量的研究表明，受污染苔藓Cd、Pb和Zn含量高达13-110、400-1200和330-1100 mg/kg，远远高于对照样品，表明土法炼锌释放的重金属已对大气造成了严重污染。
2.土法炼锌区土壤Cd、Cu、Pb和Zn最高含量可达180、590、39000和17000 mg/kg，超过对照样品2-3个数量级，同时也远远高于国家土壤环境质量标准值；炼锌区生长的玉米和土豆可食部分Cd、Cu、Pb和Zn平均含量分别为0.20、2.3、1.1、42mg/kg和0.72、14、2.1、35mg/kg，绝大多数样品Cd、Pb含量超过国家食品卫生限量标准。表明土法炼锌造成了土壤-农作物系统严重的重金属污染。
3.由于Cd的沸点相对较低，在高温炼锌过程中易蒸发进入大气，导致炼锌烟尘中相对富积Cd，而冶炼废渣中则出现Cd“亏损”，因此可以通过样品的Zn/Cd和Pb/Cd比值区分它们中重金属的冶炼烟尘来源和冶炼废渣来源。研究显示采集于天桥和榨子厂的土壤样品具有较高的Zn/Cd(榨子厂：140～460，天桥：93～310)和Pb/Cd(榨子厂：130～770，天桥：64～240)比值，与冶炼废渣的Zn/Cd(200～2800)和Pb/Cd(130～6700)比值较为接近，表明它们中的重金属主要来自冶炼废渣的释放。相反，采集于黑泥寨和新关寨.大坪子的土壤样品中Zn/Cd(黑泥寨：24～150，新关寨.大坪子：23～220)和Pb/Cd(黑泥寨：3.4～51，新关寨-大坪子：4.4～130)比值较低，并且与代表大气来源的苔藓的Zn/Cd(9.0～34)和Pb/Cd(7.8～59)比值较为接近，表明其中的重金属主要来自冶炼烟尘。
4.土法炼锌污染土壤206Pb/207Pb和206Pb/208Pb比值分别为1.181～1.238和0.477～0.501，位于以冶炼矿石和自然背景为两端元的线性区域内，这进一步证实了土壤中重金属污染物的炼锌来源。同时土壤剖面深层较低的206Pb/207Pb(1.198)和206Pb/208Pb(0.483)比值反映污染来源Pb可以迁移至土壤中较深的层位，并有可能对地下水水质构成威胁。对玉米不同器官的Pb同位素比值研究表明，玉米根部的Pb同位素比值(206Pb/207Pb：1.182～1.209)相对与土壤(206Pb/207Pb:1.181～1.238)最为接近，表明玉米根部的Pb主要来自其对土壤Pb的吸收。玉米叶片和果实具有相似的206Pb/20J7Pb(叶片：1.185～1.186，果实：1.180～1.181)比值，这与采样期间土法炼锌所用矿石的Pb同位素(206Pb/207Pb:1.187)比值较为接近，而有别于玉米根部的Pb同位素比值，表明玉米叶片和果实中的Pb主要是来自对大气Pb的吸收。
5.通过污染土壤、农作物对人体的健康危害评价发现，经由农作物摄入的Cd和Pb的风险因子为0.30和0.35，表明通过农作物的重金属暴露对当地居民身体健康的危害较小；然而，由土壤摄入的Pb的风险因子高达2.3，对当地居民(尤其是儿童)的身体健康具有很大危害。
6.对草海重金属污染研究结果显示，草海水体Cd、Cu、Pb和Zn含量分别为0.06～0.11、0.43～0.44、0.42～0.47和1.5μg/L，远低于国家I类地表水质标准。然而，表层沉积物Cd、Pb和Zn含量高达2.6～71、66～160和130～1200mg/kg，不同程度的高于文献报导的沉积物环境质量标准。化学形态分析结果显示沉积物中的重金属主要以有机质结合态和残渣态形式存在，但是，水生植物生长造成的根系沉积物氧化环境(氧化还原电位升高)，有利于沉积物中的Cd、Pb和Zn以铁锰氧化物结合态富积。沉积物206Pb/207Pb和206Pb/208Pb比值分别为1.178～1.2202和0.477～0.486，基本上介于以冶炼矿石和自然背景为两端元的线性区域内，表明草海中重金属污染主要来自土法炼锌的释放，然而沉积物Pb同位素的投点略微偏移以冶炼矿石和自然背景为两端元的直线，表明其它来源Pb(例如汽车尾气Pb)对草海沉积物中的Pb也有一定贡献。草海沉积物重金属污染导致草海水生动植物体内重金属呈现不同程度的富积，部分鱼类体内Cd、Pb含量已超过国家食品卫生限量标准。