矿区周边土壤pH为5.82，整体呈弱酸性，土壤中重金属Pb含量640.50 mg·kg−1、Cd含量13.53 mg·kg−1、Cu含量94.47 mg·kg−1、Zn含量448.54 mg·kg−1。参照《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB15618—2018)，对矿区周边土壤污染水平进行评价，通过对矿区周边土壤中重金属元素含量的测定和分析，结合本研究重金属污染的特点，选择单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法对矿区周边重金属污染情况用单项污染指标和综合污染指数法进行评价[10]，结果（表1）表明，该矿区周边土壤普遍受到Pb、Cd、Zn和Cu的污染，矿区周边土壤受Pb的轻度污染，单项污染指数为2.56；受到重金属Cd的重度污染，单项污染指数是45.12；Cu是轻微污染，单项污染指数1.89；Zn是轻度污染，其单项污染指数是2.24。矿区周边重金属综合污染指数为19.86，按照土壤综合评价分级标准可知该矿区周边土壤污染等级属于重度污染，污染水平为土壤、植物均受到严重污染。如表2所示，矿区周边土壤污染情况为Cd污染最严重，Pb的污染指数次之，然后是Zn污染，Cu污染最低。矿区周边土壤中Pb含量高于风险管制值（500 mg·kg−1）1.28倍，土壤中Cd含量高于风险管制值（2 mg·kg−1）的6.77倍，土壤中Cu含量高于风险筛选值（50 mg·kg−1）的0.90倍，土壤中Zn含量高于风险筛选值（200 mg·kg−1）的0.24倍，土壤污染风险极高，应当采取严格管控措施。

表 1  土壤综合污染评价分级标准

Table 1.  Grading standards for comprehensive soil heavy metal contamination evaluation

表 2  矿区周边土壤污染风险管控标准

Table 2.  Soil heavy metal contamination risk management and control standards around the lead-zinc mine

本次调查共采集矿区周边常见植物13种，分属12科，12属。其中桃金娘科（占16.67%）；菊科、木麻黄科、番荔枝科、禾本科、樟科、唇形科、无患子科、锦葵科、芸香科和仙人掌科各一种，分别占7.69%。海南昌化铅锌矿区自然常见植物种类见表3。由表3可知，乔木7种，占比53.85%，草本4种，占比30.77%，说明在海南昌化铅锌矿区的复杂生存条件下，乔木和草本植物都具有很强的抗性。

表 3  海南昌化铅锌矿区自然常见植物种类

Table 3.  Common natural plant species around the Changhua lead-zinc mine in Hainan

在矿区周边采集的自然生长植物体内重金属Pb含量如图2所示，植物地上部分重金属Pb含量从大到小依次仙人掌9.20 mg·kg−1>山香8.09 mg·kg−1>赤才7.04 mg·kg−1>细基丸6.57 mg·kg−1>酒饼簕6.33 mg·kg−1>潺槁木姜子5.17 mg·kg−1>心叶黄花稔4.93 mg·kg−1>木麻黄3.07 mg·kg−1>细叶桉2.89 mg·kg−1>破布叶2.83 mg·kg−1>窿缘桉2.71 mg·kg−1>斑茅2.09 mg·kg−1>飞机草1.57 mg·kg−1，一般植物体内重金属的正常含量参照GB 2762—2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》[11]为： Pb 0.10～41.70 mg·kg−1，所有植物地上部分重金属Pb含量均在正常范围值内[12-13]。

图  2  13种植物体内Pb的含量与分布

Figure 2.  The content and distribution of Pb in 13 species of plants

从图3得出，植物地上部分重金属Zn含量从大到小依次是酒饼簕1053.81 mg·kg−1>赤才530.42 mg·kg−1>山香499.00 mg·kg−1>仙人掌383.00 mg·kg−1>细叶桉292.83 mg·kg−1>破布叶269.00 mg·kg−1>心叶黄花稔260.00 mg·kg−1>斑茅176.65 mg·kg−1>细基丸173.53 mg·kg−1>窿缘桉147.82 mg·kg−1>木麻黄78.63 mg·kg−1>潺槁木姜子65.87 mg·kg−1>飞机草45.73 mg·kg−1。非污染区植物中 Zn 含量一般在 20～150 mg·kg−1范围内[14]，植物地上部分重金属 Zn 积累量最高的是酒饼簕，其地上部分含量超出普通植物范围最大值7倍。

图  3  13种植物体内Zn的含量与分布

Figure 3.  The content and distribution of Zn in 13 species of plants

Cd是矿区重金属污染治理的重点，普通植物中Cd含量范围是 0.05～0.2 mg·kg−1[15]。从图4得出，植物地上部分重金属Cd含量从大到小依次是心叶黄花稔10.02 mg·kg−1>酒饼簕7.32 mg·kg−1>破布叶7.19 mg·kg−1>赤才6.08 mg·kg−1>仙人掌5.27 mg·kg−1>山香2.49 mg·kg−1>细叶桉2.14 mg·kg−1>窿缘桉1.48 mg·kg−1>木麻黄0.67 mg·kg−1>潺槁木姜子0.63 mg·kg−1>飞机草0.57 mg·kg−1>斑茅0.29 mg·kg−1>细基丸0.21 mg·kg−1，所有植物地上部分重金属Cd含量均超出正常范围，心叶黄花稔地上部分重金属Cd含量超出普通植物范围最大值50倍。Cu在植物体内的含量一般为 5～30 mg·kg−1[16]，从图5得出，植物地上部分重金属Cu的含量依次是山香33.10 mg·kg−1>破布叶23.71 mg·kg−1>心叶黄花稔20.22 mg·kg−1>细基丸17.05 mg·kg−1>酒饼簕16.52 mg·kg−1>窿缘桉12.54 mg·kg−1>飞机草8.22 mg·kg−1>赤才8.00 mg·kg−1>木麻黄7.23 mg·kg−1>细叶桉6.80 mg·kg−1>潺槁木姜子5.99 mg·kg−1>仙人掌4.58 mg·kg−1>斑茅4.00 mg·kg−1，植物体内Cu的含量均在正常范围内，没有超标。

图  4  13种植物体内Cd的含量与分布

Figure 4.  The content and distribution of Cd in 13 species of plants

图  5  13种植物体内Cu的含量与分布

Figure 5.  The content and distribution of Cu in 13 species of plants

为探究矿区周边不同自然植物地上部分不同重金属间的相关性的内在联系，利用SPSS软件进行相关性检验得到，如表4 所示，不同植物与Cd含量、不同植物与Cu含量、不同植物与Zn含量、Pb含量与Cd含量、Pb含量与Zn含量、Cd含量与Cu含量、Cd含量与Zn含量呈显著正相关（P

表 4  矿区周边植物中不同重金属间的相关性分析

Table 4.  Correlation analysis of different heavy metals in the plants around the lead-zinc mine

富集系数是指植物地上部分从土壤中富集重金属的系数，当植物地上部分的富集系数大于1时，说明植物地上部分重金属含量大于土壤中相应有效态重金属含量，且富集系数越大，表明植物修复、提取土壤中重金属的能力越强[17]。从表5 可知，13 种植物对重金属Cd富集系数均小于1，Cd富集能力表现为心叶黄花稔>酒饼簕>破布叶>赤才；13 种植物对重金属Pb富集系数均小于1，Pb富集能力表现为仙人掌>山香>赤才>细基丸>酒饼簕；Zn富集能力表现为酒饼簕>赤才>山香>仙人掌>细叶桉>破布叶，其中酒饼簕、赤才、山香对重金属Zn富集系数大于1；13 种植物对重金属Cu富集系数均小于1，Cu富集能力表现为山香>破布叶>心叶黄花稔>细基丸>酒饼簕>窿缘桉。由此可知，酒饼簕、赤才对重金属Cd、Pb、Zn有较好的富集能力，破布叶对重金属Cd、Zn、Cu有富集能力，山香对重金属Pb、Zn、Cu有富集能力。

表 5  昌化铅锌矿区植物对Pb、Cd、Cu、Zn重金属富集系数

Table 5.  The enrichment coefficients of Pb, Cd, Cu, and Zn in the plants around the Changhua lead-zinc mine