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为解决湖北西部磷矿区环境污染状况不明、磷迁移转化规律不清的问题，研究人员开展了磷矿区地下水、地表水、土壤和沉积物中不同形态磷的时空分布及污染评估研究。结果表明磷污染与多种因素相关，该研究对治理磷污染有重要意义。
在大自然的生态系统中，磷（P）扮演着极为重要的角色，它既是生物生长不可或缺的大量营养素，同时也是导致水体富营养化的 “罪魁祸首”。在磷矿开发利用的过程中，一系列的活动，如废水、废气、废渣的排放，会给周边环境带来严重的污染。湖北西部磷矿区作为我国第二大磷矿区以及长江流域最大的磷矿基地，长期的开采活动使得环境污染问题愈发突出。但过去，这里缺乏系统的污染调查与评估，污染的具体情况，比如污染程度、范围以及特征污染物等都不明确。为了深入了解这些问题，湖北地质局第七地质大队和宜昌地质资源与地质工程重点实验室的研究人员，针对湖北西部磷矿区开展了相关研究，研究成果发表在《Heliyon》上。
研究人员采用了多种技术方法来开展此项研究。首先，依据研究区域的地形、地貌和水文地质特征，划分了 10 个水文地质单元，并设置了 50 个地下水监测井、71 个地表水监测点，同时在特定位置采集土壤和沉积物样本。然后，分别在旱季（2021 年 11 - 12 月）和雨季（2022 年 8 - 9 月）进行采样，对采集的样本检测多项指标，包括水温、pH、电导率、溶解氧、氧化还原电位以及各种形态的磷 。最后，根据《地下水质量标准》（GB/T 14848–2017）和《地表水环境质量标准》（GB 3838–2002）对地下水和地表水质量进行分类和综合评价。
研究结果主要包括以下几个方面：
- 地下水总磷质量评价：旱季时，监测井的总磷超标率较高，部分监测井的总磷浓度最高可达 3.16mg/L；雨季时，总磷超标率有所下降，浓度最高为 4.03mg/L。总体来说，地下水总磷在雨季的超标率更低，泉水的总磷未超标，矿井涌水的磷含量较高，旱季时污染更严重。这表明磷矿活动对地下水污染影响显著，矿井涌水是地下水总磷的主要来源，而泉水可作为区域地下水的背景值 。
- 地表水总磷质量评价：旱季和雨季地表水总磷的平均浓度均为 0.09mg/L，超标率分别为 7.04% 和 5.63%。雨季时，溶解氧和氧化还原电位较高，浊度和悬浮物较低，总磷最大浓度明显下降，颗粒态磷在总磷中的占比较高，且磷矿活动与总磷超标相关。
- 总磷的时空分布：地下水总磷浓度旱季平均为 0.42mg/L，雨季为 0.24mg/L。旱季时，高总磷含量区域分布在调查区中部和南部，雨季时主要在中部。地表水总磷主要分布在磷矿开采区下游和磷矿排水口等地。土壤总磷含量最高值位于关闭的磷矿，最低值在无磷区域，且矿坑口 > 堆场 > 钻孔。沉积物总磷含量最高值在磷矿排水口，最低值在非磷区域，其分布与旱季地表水总磷相似 。
- 土壤和沉积物中不同形态磷的时空分布：土壤中无机磷（IP）含量较高，平均占总磷的 77.64%，其变化趋势与总磷相似，主要由钙结合磷（Ca-P）组成，Ca-P 与磷矿开采有关。有机磷（OP）和铁 / 铝结合磷（Fe/Al-P）含量较低，OP 主要来源于农业面源，Fe/Al-P 主要来自工业废水和生活污水。沉积物中磷也以 IP 为主，占总磷的 80%，Ca-P 含量较高，生物可利用磷含量低 。
- 磷源的迁移转化规律：地下水中磷主要以颗粒态磷存在。土壤总磷与地下水总磷相关性差，表明表层土壤高总磷含量不是地下水总磷的主要来源。土壤总磷主要是 IP，Ca-P 是 TP 和 IP 的主要来源。沉积物对地表水磷有一定贡献，但不是主要因素，地表水磷主要来源于外源输入和沉积物中受扰动悬浮的磷 。
综合研究结论和讨论部分，该研究全面评估了湖北西部磷矿区的环境污染状况，明确了不同形态磷在该区域的时空分布特征，揭示了磷源的迁移转化规律。这些成果为磷矿区的环境保护和污染治理提供了关键依据，有助于制定更有针对性的污染防控措施，对于改善当地生态环境、保障水资源安全具有重要意义。
