秀山锰污染地块土壤污染风险评估与工程修复策略

引言

秀山土家族苗族自治县自 20 世纪 80 年代起依托锰矿开采与电解锰生产发展经济，锰产业曾贡献 70% 以上的工业产值与财税收入 [1]。然而，粗放的生产方式导致土壤重金属污染，锰及伴生元素（如铅、镉）超标，引发土壤退化、生态破坏及健康风险 [2][3]。据统计，秀山锰行业对生态环境造成严重破坏，治理成本远超产业收益。为应对这一挑战，《秀山土家族苗族自治县加快淘汰锰行业落后产能工作实施方案》要求 2022 年底前完成遗留地块土壤污染状况调查，2023 年底前落实污染整治 [4]。同时，《秀山自治县锰污染问题综合整治工作实施方案》进一步明确遗留地块污染治理与风险管控措施 [5]。土壤污染风险评估与工程修复技术在恢复土地功能、保障生态安全及促进可持续利用方面具有关键作用，为环境工程提供重要技术支撑。本研究旨在通过风险评估与工程修复技术，分析秀山锰污染地块土壤污染特征，探索科学高效的治理策略，为区域土地风险管理提供理论与实践参考。

1 秀山锰污染地块土壤污染风险分析

1.1 污染特征

秀山土家族苗族自治县因长期锰矿开采与电解锰生产，遗留地块土壤遭受严重重金属污染，锰为主要污染物，伴生铅、镉等元素浓度普遍超标。据统计，秀山锰行业造成土壤生态功能显著退化，部分地块锰含量远超《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》（GB15618-2018）限值。锰矿开采过程中，尾矿堆积与废水排放导致土壤中锰以氧化物或碳酸盐形式富集，伴生铅、镉等通过风化与淋溶进一步扩散。电解锰生产遗留的锰渣（约 870 万立方米）加剧土壤污染，渣场渗滤液使周边土壤重金属迁移活性增强[6]。土壤pH 降低、结构破坏进一步加剧污染程度，威胁区域生态安全与土地可持续利用。

1.2 风险类型

（1）生态风险

土壤重金属污染导致植被生长受抑，生态系统稳定性下降。锰及伴生元素的高浓度抑制植物根系发育，降低土壤微生物活性，引发植被退化与生物多样性丧失。秀山锰矿区周边生态系统受损严重，部分地块植被覆盖率不足 20% ，土壤侵蚀加剧，威胁区域生态平衡。

（2）健康风险

重金属通过食物链迁移，威胁人体健康。锰、铅、镉等可通过农作物吸收进入人体，长期暴露可能引发神经系统损伤与慢性中毒 [7]。秀山锰污染地块邻近农田，农产品重金属超标风险较高，增加居民健康隐患。

（3）土地利用风险

污染地块限制农业与建设用地开发。高浓度重金属降低土壤肥力，农业生产受限；同时，污染地块难以满足建设用地环境要求，制约区域土地资源开发利用，影响秀山绿色转型发展。

1.3 风险评估方法

（1）基于污染物浓度与分布的初步筛查

通过土壤采样与化学分析，测定锰、铅、镉等浓度，结合《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》进行污染等级划分。秀山地块筛查显示，锰浓度分布不均，矿区与渣场附近超标严重。

（2）EPA 健康风险评估模型

采用美国 EPA 健康风险评估模型，量化锰等重金属的暴露风险。通过计算每日摄入量（ADD）与参考剂量（RfD），评估非致癌与致癌风险。秀山地块锰的非致癌风险指数（HI）在部分区域超过1，需优先管控。

（3）GIS 技术分析污染空间分布

利用地理信息系统（GIS）技术，绘制土壤重金属空间分布图，识别高风险区域。秀山锰矿区 GIS 分析表明，污染集中于老山沟、溶溪等矿区周边，呈点源扩散特征，为精准治理提供依据。

2 土壤污染工程修复技术

2.1 技术分类

（1）化学稳定化

化学稳定化通过添加稳定剂（如磷酸盐、石灰）降低土壤中锰等重金属的生物可利用性。其原理是利用稳定剂与重金属形成难溶化合物或吸附复合物，减少其迁移性和毒性。例如，磷酸盐可与锰生成稳定的磷酸锰沉淀，降低其溶解度。该技术适用于秀山锰污染地块，尤其针对高浓度锰污染的矿区土壤，操作简便，可快速降低生态风险，适合与生态修复结合应用。

（2）植物修复

植物修复利用超富集植物（如苜蓿、柳树）吸收土壤中的锰、铅、镉等重金属，通过根系富集转移至地上部，降低土壤污染 [8]。秀山府办〔2022〕2 号文件要求生态修复后乔木郁闭度大于 0.2，苗木成活率不低于 。苜蓿等植物对锰具有较强富集能力，适合轻度至中度污染地块。在秀山，该技术可用于老山沟等矿区周边土壤修复，结合乡土树种重建植被，恢复生态功能。

（3）土壤淋洗

土壤淋洗采用化学淋洗剂（如 EDTA、柠檬酸）移除土壤中重金属，通过溶解和萃取将锰等污染物转移至液相。该技术效率高，适用于秀山电解锰渣场附近高污染地块，针对锰浓度严重超标区域。然而，淋洗过程需配套废水处理设施以避免二次污染，增加了技术复杂性，适合小范围高强度污染治理。

2.2 技术优缺点

（1）化学稳定化

化学稳定化成本低（约 0.5-1 万元 / 亩），操作简单，短期内可显著降低重金属生物可利用性。但稳定剂的长期效果受土壤 pH、降雨等影响，需定期监测以确保稳定性，适合快速应急治理。

（2）植物修复

植物修复生态友好，成本低（约 0.2-0.5 万元 / 亩），可改善土壤结构与生态景观 [10]。秀山 48 公顷矿山修复经验表明，植物修复能有效恢复植被覆盖。然而，其修复周期长（2-5 年），对高污染地块效果有限，适合轻度污染或与化学方法联合使用。

（3）土壤淋洗

土壤淋洗修复效率高，适用于高浓度污染地块，7-14 天可降低锰含量至安全阈值。但成本较高（约 2-5 万元 / 亩），且淋洗液可能引发二次污染，需配套废水处理系统。在秀山，该技术适合电解锰企业遗留地块的小范围精准治理。

2.3 秀山应用可行性

秀山锰污染地块污染程度差异显著，矿区（如老山沟）以高浓度锰污染为主，周边农田为轻中度污染。参考秀山 48 公顷矿山修复经验，化学稳定化与植物修复组合最具可行性。化学稳定化可快速降低高污染地块锰的生物毒性，适用于电解锰渣场周边土壤；植物修复则适合矿区周边轻度污染地块，结合秀山府办〔2022〕2 号植被重建要求，选用苜蓿、柳树等乡土植物，兼顾生态恢复与成本控制[10]。土壤淋洗可作为高污染地块的补充技术，针对局部重污染区域精准施策。综合考虑成本、效率与生态效益，该组合技术能有效减缓秀山土壤污染风险，支持土地可持续利用。

3 案例分析

3.1 案例选择

以秀山老山沟锰矿为例，其土壤污染现状突出。长期锰矿开采导致土壤锰浓度超标，局部区域超出《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618-2018）限值 4倍以上，伴生铅、镉等重金属亦超标。土壤酸化严重，pH 值低至 5.0，植被稀疏，生态功能退化，农业利用受限。

3.2 修复实践

依据清溪老山沟片区生态修复示范点经验，修复采用植物修复与化学稳定化结合。植物修复选用苜蓿和柳树，种植密度满足乔木郁闭度大于0.2、成活率不低于 85% 的标准。化学稳定化施用磷酸盐稳定剂，形成难溶锰化合物，降低生物毒性。修复一年后，土壤锰含量降低约 45% ，植被覆盖率从 15% 提升至 65% ，土壤侵蚀显著减缓。

3.3 成效与挑战

秀山矿山修复面积达 48 公顷，老山沟片区修复有效降低土壤污染风险，部分土地恢复农业潜力，生态稳定性增强。然而，修复成本约 0.6 万元 / 亩，岩溶地貌增加施工难度，植物修复周期长（2-4 年）限制快速治理。需进一步优化技术，降低成本。

结论与建议

秀山锰污染地块土壤以锰及伴生重金属超标为特征，表现为生态退化、健康威胁及土地利用受限。浓度筛查、EPA 健康风险模型及 GIS 技术有效评估污染风险。化学稳定化、植物修复及土壤淋洗等工程技术在秀山治理中各具优势，化学稳定化与植物修复组合兼顾效率与生态效益，显著减缓土地风险。环境工程通过精准评估与科学修复，为秀山土地风险管理提供关键支撑。为此，本文提出以下建议：

（1）技术层面：推广低成本、生态友好的植物修复技术，优选苜蓿等乡土植物；研发高效稳定剂，提升化学稳定化长期效果。（2）政策层面：加强土壤污染长期监测，落实秀山府办发〔2021〕94 号监测体系要求，完善风险预警机制。（3）区域层面：借鉴清溪老山沟片区经验，扩展修复试点，鼓励村集体经济组织参与后期管护，确保修复成效可持续。

参考文献

[1] 秀山土家族苗族自治县人民政府 . 控增量 减存量 提质量 以绿水青山夯实绿色高质量发展底色——秀山县锰污染综合治理助推绿色高质量发展 [R]. 秀山 : 秀山土家族苗族自治县人民政府办公室 , 2021.

[2] 余高 , 陈芬 , 张晓东 , 等 . 锰矿区周边农田土壤重金属污染特征、来源解析及风险评价 [J]. 环境科学 , 2023, 44(08): 4416-4428.

[3] 谢蔚嵩 , 黄代宽 , 鹿豪杰 , 等 . 电解锰产业集聚区河流锰污染演变趋势和时空分布特征 [J]. 环境化学 , 2022, 41(01): 315-326.

[4] 秀山土家族苗族自治县人民政府 . 秀山土家族苗族自治县加快淘汰锰行业落后产能工作实施方案 [R]. 秀山 : 秀山土家族苗族自治县人民政府办公室 , 2021.

[5] 秀山土家族苗族自治县人民政府办公室 . 秀山自治县锰污染问题综合整治工作实施方案 [R]. 秀山 : 秀山土家族苗族自治县人民政府办公室 , 2021.

[6] 张永江 , 李璐 , 马双 , 等 . 典型锰矿区周边农田土壤重金属污染风险评价及其来源分析 [J]. 有色金属 ( 冶炼部分 ), 2023, 4(10): 138-148.

[7] 谢配红 , 补建伟 , 徐庆方 , 等 . 遵义市典型锰矿区土壤重金属污染空间分布特征及生态风险评价 [J]. 安全与环境工程 , 2024, 31(04): 223-235.

[8] 汤迪勇 , 向琦 , 雷炜东 , 等 . 有机酸对污染土壤中重金属镉、铬、锰解吸效果的影响研究 [J]. 中南民族大学学报 ( 自然科学版 ), 2022, 41(01): 44-50.

[9] 孙艺源 , 赵丹 , 董延茂 , 等 . 八角金盘水浸提液与柠檬酸复合淋洗修复镉锰污染土壤 [J]. 化工环保 , 2023, 43(02): 215-220.

[10] 秀山土家族苗族自治县人民政府办公室 . 秀山县历史遗留和关闭锰矿矿山生态修复工作方案 [Z]. 秀山 : 秀山土家族苗族自治县人民政府办公室 , 2022.