有色金属矿山开采随着时间的推移，对矿区周边土壤中的重金属污染会日益加重。土壤重金属污染具有长期性、隐蔽性和不可逆性等特点，因此，对有色金属矿山周边的重金属污染土的合理监测、治理与修复是一个具有很大挑战性的课题[1-5]。而有色金属矿山总回风井排出的含重金属污染物粉尘是主要的污染源之一，源于回风井井口的污风有风量大、相对湿度大、有毒有害气体及粉尘浓度大等特点[6,7]，密度较大的含粉尘污风漂浮或沉降至附近环境中，造成回风井较近的周边环境污染。同时回风井污风造成的污染属于点源式污染，携带含有大量重金属的粉尘造成的污染带多呈现为扇形或近圆形，且较大部分沉降到回风井周边的地面土壤里，危害植物、土壤生物等的个体和群体的正常生息[8-10]。某些重金属可以通过土壤-水系统和土壤-植物系统，经由水循环和食物链等进入人体，危及人类生命质量与健康[11,12]。
本文以某一铅锌矿山总回风井周边土壤重金属污染为案例，通过研究矿区回风井周边土壤中重金属元素的迁移、富集、累积与分布特点，探讨了风向对土壤重金属分布的影响，不同种类重金属的伴生性，土壤重金属土层累积的深度临界值并运用重金属富集变化度和污染度来衡量土壤重金属污染程度；探讨重金属元素在土壤中不同时空的迁移、累积规律，为有针对性的、科学合理的进行土壤利用、修复、治理提供基础资料。
1现场概况与调查方法
1.1研究区域概况
南方某铅锌矿自1967年正式投产以来经过数次扩建，现为中国重要的有色金属原材料阵地之一。历年累计选矿处理铅锌矿石量1443万吨，其中出产铅锌金属量约124.9万吨，硫精矿约268.6万吨。其主要产品有铅、硫、锌精矿，综合回收铁、银、钼、钨、锡、铋等。同时也进行采选技术的开发、设计、工程勘察、施工，经营有色金属、建材、机械、矿产与某些三产项目。
该铅锌矿的矿区处在丘陵地带，地势比较平缓。矿区平面海拔310米标高，年平均气温19.3℃，相对湿度平均79%，日照最大约1800时/年，年平均降雨量1436mm/年，常年东北向风的平均风速为2.8m/s。气候适宜，地理条件较好。
1.2采样及预处理
铅锌矿回风井可作为一种点源式的重金属污染源，对其周边的重金属污染土进行气象要素、地理环境、土壤理化性质的影响分析具有很大的现实意义，并能为线源式、面源式的重金属污染土提供基础性研究，为制定回风井井口污风的治理标准提供数据性支撑。
矿区总共有4个回风井，综合考虑矿山4个回风井的使用年限、地理位置及周边土壤情况，最终选择使用年限已超20年3#回风井周边的土壤作为此次实地采样的采样对象。结合该回风井实际情况、周围环境、常年主导风向及采样布点方法等因素，围绕着风井分布4个采样点，采样点方位分别为东偏北10°，东偏南110°，西偏南245°，西偏北288°，采样点布置详情如图1所示。
图1 采样点布设图
Fig.1 Sample point setting map

样品采集使用塑胶水管，每根塑胶水管长50cm，表层0.3m厚的土壤用锤子直接敲击进入土壤进行采集。每个采样点深度为0.5m，考虑到采取下层土样时会出现重叠部分，故下层土样采土厚度为0.3m，先将表层的0.3m厚土壤用铲子去除，之后用锤子将塑胶水管打入土壤进行土样采集。
土样采集完后用透明宽胶带进行上下底的密封运回实验室，除去土壤中的植物根系、石头等较大的杂物，采用自然风干的方式进行风干，碾压之后用100目的尼龙筛进行筛选，去除大的土壤颗粒，采取每10cm检测一次的原则，并采用“四分法”处理样品以消除各样点上下层取样间可能存在的重叠部分，然后将编好号后的20个土样交给中南大学现代试验中心重金属检测部门进行重金属含量测定。
2样品检测结果
样品重金属含量的检测由中南大学现代检测中心重金属检测部门进行检测，基于本研究的目的，主要检测了样品中Zn，Pb的含量。监测结果如表1。

表1土壤样品中Zn、Pb含量测定结果（mg/g）
Table 1-1 The determination results of zinc and lead content in soil samples
采样位置 采样距离（m） 金属种类 断面深度（cm）
0-10 10-20 20-30 30-40 40-50
西偏南245° 50 Zn 227.5 273.4 264.3 187.8 197.5
Pb 299.4 312.1 243.2 195.1 167.3
东偏北10° 30 Zn 185.7 200.1 223.0 145.9 138.8
Pb 247.7 296.9 190.1 167.3 151.7
西偏北288° 30 Zn 170.6 146.4 172.2 152.7 122.7
Pb 170.6 229.6 172.2 152.7 146.4
东偏南110° 10 Zn 112.6 101.0 83.0 90.3 74.6
Pb 112.6 101.0 83.0 73.4 59.7

由表1中测量数据显示出西偏南245°距离回风井井口50m处土壤Pb和Zn的测定含量最高，东偏北10°距离回风井井口30m处的土壤Pb和Zn的测定含量次之，西偏北288°距离回风井井口30m处土壤Pb和Zn的测定含量较少，东偏南110°距离回风井井口10m处土壤Pb和Zn的测定含量最少。其中西偏南245°距离回风井井口50m处的土壤样点距离污风源最远，但是土壤中含量又是最高，这与常年北风风向有极大的相关关系，因为其位置位于北风的下风向；由于季候风等地理因素，造成北风相反方向风要较其他风向的风频要高，这体现在含量次之的东偏北10°距离回风井井口30m处的土壤样本；而风向基本不经过的东偏南110°距离回风井井口10m处土壤样本点，此处的样本点距离回风井井口污风源最近但Pb和Zn的土壤测定量最低。由此可见风向对回风井排除的污风具有很大的引流作用，导致了土壤中重金属含量分布特征为以回风井井口为源的明显风向性。
3数据分析
基于表1中土壤Pb和Zn含量的测量数据，运用SPSS软件绘制Pb与Zn的散点图2并进行了Pb与Zn相关系数及检验如表1-2，并运用Origin软件绘制了不同采区Pb与Zn浓度随土壤深度的变化趋势如图3,4。

Zn Pb
Zn Pearson相关性 1 0.872**
显著性（双侧） 0.000
N 20 20
Pb Pearson相关性 0.872** 1
显著性（双侧） 0.000
N 20 20
由散点图和Pearson检验可知锌矿回风井附近区域内的土壤Zn与Pb在0.01水平上分别显著相关存在明显，即该矿区回风井周边土壤中的这两种重金属的关系密切，相互影响较大，终其原因为回风井井口排放出的井风风流中二者的含量比例稳定的条件下，土壤中二者的含量相当。
由图3、4可以显示出在污染比较轻的样本点4处的土壤Pb和Zn的含量随土层深度的加大而降低的趋势；图3的第3、4根曲线趋势显示在土壤Zn浓度不是很大的情况下，土壤Zn含量先随土层深度加大而降低后又升高，达到某个峰值后又继续下降；由图3的曲线1、2、3的变化趋势可以看出土壤Zn在土层垂直方向上的分布易出现双峰值，且含量越高集聚层越靠近地表，如图3曲线1的含量最高值在20cm左右，曲线2的含量最高值在24cm左右，曲线3的含量最高值在28cm左右。图4的曲线1、2、3显示在土壤Pb含量比较高的情况下，土壤Pb含量先随土层深度的加大而升高达到某个峰值后下降，在土壤垂直方向上的较容易出现单峰值，不同于土壤Zn的变化趋势，但与其一样的是土壤Pb的含量越高越易在靠近土表处出现峰值，如图4曲线1的含量最高值在12.6cm左右，曲线2的含量最高值在14.4cm左右，曲线3的含量最高值出现在16.5cm左右。