华东某铀矿区稻米中Cr元素含量及其空间分布特征研究

魏长帅　刘平辉　张淑梅

摘要利用等离子体质谱仪测定了某铀矿区周边稻米中重金属元素Cr的含量，重点对铀矿区稻米中的Cr元素含量及其空间分布特征进行了研究。结果表明，铀矿区内67.80%的稻米样品Cr含量超过国家标准（GB 2762-2005）；已经对环境造成了危害。铀矿区内稻米中Cr含量变化范围是0.37～13.20 mg/kg，平均含量为2.08 mg/kg。道路沿线区域、尾矿堆积区、水冶厂和矿床开采区下游及周边区域内稻米中Cr元素含量明显高于上游地区或远离上述区域的其他地区。矿床开采产生的废水与废渣、水冶厂的废液渗漏、尾矿露天堆积以及矿石运输过程中的矿渣洒落等原因可能是导致Cr元素随地表径流发生迁移进入稻田，从而使矿区稻米中Cr的含量较高的重要因素。

关键词稻米；Cr含量；空间分布；铀矿区

中图分类号S511文献标识码A文章编号0517-6611（2014）12-03709-02

基金项目国家自然科学基金项目（41261081）；江西省自然科学基金项目（2011ZBAB203009）；东华理工大学研究生创新基金项目（DYCA13029）。

作者简介魏长帅（1988- ），男，山东潍坊人，硕士研究生，研究方向：环境地球化学。*通讯作者，教授，硕士生导师，从事环境地球化学、土壤地理学及区域可持续发展研究。

近些年来，我国铀矿冶工业迅速发展，已探明铀矿床大多数分布在湘、赣、粤等地区[1]。铀矿床的发现和开采对我国的国防与核电事业的发展具有重大意义，但其开采过程中会对周围环境產生一定放射性污染与重金属污染。Cr是人体必需的一种微量元素，但若过量摄入，则Cr会聚集在肝、肾和内分泌腺中，危害人体健康。目前我国对铀矿开采冶炼活动所带来的环境影响的研究主要集中于铀矿区放射性环境水平和辐射剂量的调查与评价[2-5]；此外，有少数人做了铀矿区重金属对土壤与地表水体的污染研究[6-7]；对一般金属矿区重金属对地表水和土壤污染的研究也比较多[8-12]，但是关于铀矿区重金属对稻米污染的研究文献相对较为少见。

笔者研究的铀矿区位于我国华东低山丘陵地区，湿热多雨，人口密集，水稻种植面积大。矿区地形破碎，地表径流发育，铀矿山开采和水冶厂所产生的废水、废渣一般都是直接排放或露天堆放，这些废液和废渣中所含的重金属等污染物很容易随地表径流迁移进入周边稻田，然后在稻米中积累，并最终通过食物链进入人体。因此，在该铀矿区周边开展稻米中重金属Cr污染调查研究很有必要。

1材料与方法

1.1材料根据地形地质、矿床开采区域、水冶厂和尾矿堆等位置以及稻田分布情况，用五点混合取样法取样，每个样品以一个取样点为中心，在5 m半径内均匀布点取5个点的稻谷计约500 g混合而成1个稻谷样品，同时用GPS记录中心点位置，用样品袋装好并用记号笔写好标签，同时记录各样点取样详细信息。该试验共取矿区稻谷样品59个。主要仪器：ELEMENT XR 等离子体质谱分析仪。

1.2方法

1.2.1样品前处理。将野外取得的稻谷样品晒干密封备用，送样时用四分法对晒干备用的稻谷去壳，再将去壳后的稻米装入样品袋，贴上标签送实验室碾成粉末待检。

1.2.2测试方法。稻谷样品中Cr含量测定由北京核地质研究院分析测试中心依据国家标准GB/T 14506.30-2010 《硅酸盐岩石化学分析方法 第30部分：44个元素量测定》测试完成。

2结果与分析

2.1铀矿区稻米中Cr元素含量的分析铀矿区稻米中Cr元素含量测定结果见表1。从表1可以看出，铀矿区59个稻谷样品中，Cr含量最低值为0.37 mg/kg，最高值为13.20 mg/kg。经计算，59个稻谷样品中Cr平均含量为2.08 mg/kg。全部59个样品中，平均值超出国家食品污染物限量标准1.00 mg/kg（GB 2762-2005），是国家食品污染物限量标准的2.08倍；Cr含量高于国家食品污染物限量的样品有40个，占样品总数的67.80%；超过国家食品污染物限量标准2倍以上的样品有18个，占样品总数的30.51%；Cr含量低于国家食品污染物限量标准的样品数为19个，占样品总数的比例为32.20%。上述分析表明，铀矿区大部分稻米中Cr的含量超过国家食品污染物限量标准，接近1/3地区Cr含量严重超标。

2.2铀矿区稻米中Cr含量的空间分布特征借助MapGIS 软件，将铀矿区所有稻米样点的坐标标识于铀矿区地形地质图和土地利用现状图叠加后的图上，通过分析取样点位置与尾矿堆、尾矿库、水冶厂、废水排放、水系分布以及正在进行铀矿采掘活动区域之间的空间关系，进一步对稻米中Cr元素的空间位置进行分析，可以发现稻米中Cr含量具有较强的空间分布规律。

首先可看出，道路沿线附近区域受Cr污染严重，而远离道路的区域几乎不受污染。道路沿线区域的169、230、235号样点稻米中Cr含量分别为2.55、2.35、13.20 mg/kg，远高于远离道路的234（0.50 mg/kg）、237（1.84 mg/kg）、233（0.37 mg/kg）3个样点稻米中Cr含量。169、235、238号3个样品的取样点位于从铀矿山运送矿石至水冶厂的交通干线附近，其稻米中Cr含量分别为2.55、13.20、3.57 mg/kg，平均值为644 mg/kg，为国家粮食中污染物限量标准的6.44倍。而233、234、232号3个样点取自同一地区但远离道路的稻田，其稻米中Cr含量分别为0.37、0.50和0.43 mg/kg，平均值为0.44 mg/kg，远低于国家粮食中污染物限量标准。道路沿线区域稻米中Cr含量远大于远离道路区域，可能与运输矿石的车辆有关。矿石运输车辆为敞篷无后档板的自卸车，一些矿石在运输途中很容易洒落在公路上，并被雨水冲刷进入稻田，在稻田中富集，造成沿道路区域稻田稻米中Cr含量明显高于远离道路区域稻米中Cr含量。

其次可看出，直接受尾矿堆地表径流影响的下游区域，其稻田中的稻谷受Cr污染较为严重。197、198、199号3个样点取自一露天堆放尾矿堆的下游山谷地区，其稻米Cr含量分别为3.44、2.60、2.23 mg/kg，均超过了国家粮食中污染物限量标准（GB 2762-2005），属于Cr污染稻米，分别是国家标准值的3.44、2.60、2.23倍。这可能是因为矿区地处南方丘陵地区，地形崎岖，气候上属于亚热带季风气候区，雨量充沛，地表径流量大，致使露天堆放尾矿堆中的Cr元素容易随地表径流发生迁移，直接或通过灌溉进入稻田，从而导致稻米中Cr含量明显增高。

此外还可看出，铀矿开采活动是下游地区稻田中的稻谷Cr污染的主要因素。在一个正在进行铀矿开采的区域中有一条溪流自上而下穿过，在该溪流的下游水田采集稻谷样10个（位于海拔远低于该铀矿采掘区及其尾矿堆的山前冲积区，枯水季节引溪水灌溉），其稻米中Cr元素含量变化范围是1.33～11.00 mg/kg，平均值为2.77 mg/kg。所有样点稻米中Cr元素含量均超過了国家粮食中污染物限量标准（GB 2762-2005），平均含量是国家标准的2.77倍，属于Cr污染样品。这说明溪流流经铀矿开采区域时，采掘活动所产生的废水、废渣、尾矿堆中的Cr元素可能随地表径流进入溪流之中向下游迁移，并因灌溉进入稻田，从而使稻米中Cr含量明显增高。

3结论与讨论

该研究选取铀矿区59个样点的稻谷样品进行Cr含量测定分析，结果表明，铀矿区内67.80%的稻米样品Cr含量超过国家标准（GB 2762-2005），已经造成了稻米的Cr污染。鉴于Cr对人体的严重危害，应引起足够的重视。其中道路沿线区域、矿床开采区、水冶厂、尾矿堆积区等周边及下游区域的稻米中Cr元素含量明显高于远离上述区域的其他地区，这说明矿床开采所产生的废渣、废液、尾矿露天堆积以及交通运输矿渣洒落等可能是造成矿区所生产稻米受Cr元素污染的主要原因。

参考文献

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