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《合肥工业大学》 2005年
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安徽铜陵矿区重金属元素释放迁移地球化学特征及其环境效应研究

张鑫  
【摘要】:矿山开采和矿石选冶引起的环境污染与生态破坏是一个全球性的问题,越来越受到人们的关注,已成为环境地球化学研究的一个重要领域。长期以来,由于AMD具有较低的pH值和较高的重金属含量,加之其生态危害严重而备受重视,并取得了若干重要研究进展。在以硫化物矿物为主的有色多金属矿山环境中,AMD和重金属污染问题尤其突出。 铜陵地区是世界上典型的矽卡岩铜金矿集区之一,是一个有3千多年开采历史的极具特色的有色多金属矿区。本文通过细致地野外工作和室内分析研究,对铜陵矿区尾矿库、废石堆、水系及其沉积物、土壤和植物等环境地球化学以及新桥层状硫化物铜矿床和药圆山矽卡岩型铜矿床等两类代表性矿床开采剖面风化特征研究,揭示了硫化物矿物的氧化产酸机制,重金属在废石堆、尾矿砂中的释放、迁移、转化规律,以及重金属在废石、尾矿砂、土壤和水系沉积物中的存在形态和生物活性,同时还详细研究了重金属在地表水、沉积物、尾矿库和土壤中的空间分布特征,全面系统地分析了矿山开采活动给铜陵地区带来的环境影响,并建立了重金属在不同介质体中及其之间释放、迁移和转化模式。 新桥铜矿床风化剖面的CIA值变化很大,矿体风化作用进行的比较彻底,且主要发生在岩-土界面附近。药圆山铜矿床风化剖面常量成分的变化主要发生在矿石的逐步变化过程中,而在岩-土界面附近常量元素含量变化并不明显。两类矿床开采剖面风化过程中,部分重金属元素从硫化物矿物中释放的相对能力大小为PbZnNiCoCu。风化土壤中的L_(REE)/H_(REE)比值都比较高,不同风化层中稀土元素配分曲线比较相似,为右倾的轻稀土富集型,反映了铜陵湿热的风化条件和低pH值淋滤环境。 研究表明,以含硫化物矿物为主的废弃石堆中的重金属随着堆积时间的增加,含量逐渐减少,具有明显的阶段性和分带性。废弃石中的重金属元素相对迁移速率为CrMnZnCoHgCdAsPbCu,与其赋存状态和初始含量有关。根据拟合方程计算得废矿石中的各重金属元素含量值在自然状态下降到土壤自然背景值所需要的理想时间分别为:Cu:103.2a、Pb:101.4a、Zn:42.7a、As:95.6a、Cd:91.2a、Hg:72.1a、Mn:39.6a、Co:45.5a、Cr:1.43a,由于废矿石中Ni含量低于土壤自然背景值,所以不存在释放年限问题。 淋滤实验表明,尾矿砂在堆放的初期一般不会发生酸化,且重金属的浸取率很低。尾矿砂-水的相互作用导致了尾矿中元素的活化迁移和对水体的污染。铜陵矿区尾矿砂中重金属元素Pb、Hg的水迁移能力较强,水迁移系数分别为9.95和5.56,As、Cr、Co的迁移能力较低,水迁移系数只有0.08、0.07和0.05,其余元素的水迁移系数也均小于1。虽然尾矿砂中重金属的水迁移系数较小,但由于铜陵矿区尾矿砂中重金属元素的含量较高,所以尾矿砂也是铜陵地表水体重金属污染一个主要潜在污染源。通过对部分重金属释放规律的负指数方程拟合可知,尾矿砂中Cu、Pb、Zn、Cd、As、Cr等含量降低到土壤容许值所需时间分别为:Cu:143a、Pb:8a、Zn:105a、Cd:79.4a、As:59a和Cr:11.6a。尾矿砂中重金属的相对释放速率为:PbCrAsCdZnCu。 复垦的林冲尾矿库重金属空间分布特征为:横向上总的趋势为周边亏损、中间富集,As、Cd含量则为中间含量低于周边含量;垂向上,在40~60cm深处,Co、As、Cu、Zn、Cd、Ni、Pb等均表现出明显的富集,可能是人工复垦和浅层的风化有利于这些重金属离子的垂向迁移,使重金属离子在复垦层下界面(一般为40cm)处富集。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:X142

【引证文献】
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3 张仲健;孙叶磊;李公平;;兰州市大气颗粒物重金属元素PIXE分析[A];2010年海峡两岸环境与能源研讨会摘要集[C];2010年
4 陆紫霞;周新华;袁慧;;美国蛙体中铅,镉,汞,铬含量的实验调查[A];2003全国家畜内科学学术研讨会论文专辑[C];2003年
5 赵志忠;毕华;刘强;;海南岛砖红壤中重金属元素Pb的分布特征及其环境效应[A];中国地理学会2004年学术年会暨海峡两岸地理学术研讨会论文摘要集[C];2004年
6 王秋泉;;铅、汞和镉的形态分析方法学[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
7 杨丽原;马振民;;南四湖表层沉积物重金属元素的污染分析[A];中国地理学会2006年学术年会论文摘要集[C];2006年
8 余涛;杨忠芳;;重金属元素摄入总量与健康风险评估[A];中国矿物岩石地球化学学会第11届学术年会论文集[C];2007年
9 曲向荣;;污染土壤植物修复技术及尚待解决的问题[A];2008中国环境科学学会学术年会优秀论文集(中卷)[C];2008年
10 刘茂生;宋继军;;有害元素铅与人体健康[A];中国微量元素科学研究会第三届会员代表大会暨第十一届学术研讨会会议论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 刘如春;广东地质单位找到土壤“排毒剂”[N];地质勘查导报;2009年
2 ;“绿色”芯片不只是潮流[N];电脑报;2004年
3 王旭雁 廖启林;破译名特优农产品地质密码[N];中国矿业报;2009年
4 记者 骆乐;“绿色印刷术”:未来印刷不耗水[N];第一财经日报;2010年
5 叶明旻;我市启动食品化学污染物及其他有害因素监测[N];镇江日报;2010年
6 费跃 张恺 怀瑾 周荃;江苏出口玩具质量总体趋好[N];江苏经济报;2008年
7 本报记者 桑雪骐;送安全玩具给我们的孩子[N];中国消费者报;2009年
8 刘效仁;“上市”岂能成为继续排污的理由[N];经理日报;2004年
9 本报记者 白天亮;化妆品放心抹 冰淇淋别乱吃[N];人民日报;2000年
10 刘如春;汕头市有大片含硒优质土壤[N];广东科技报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张鑫;安徽铜陵矿区重金属元素释放迁移地球化学特征及其环境效应研究[D];合肥工业大学;2005年
2 武旭仁;鲁西南煤矿区重金属元素环境地球化学特征研究[D];武汉理工大学;2012年
3 关博谦;重庆市烤烟关键性元素调控研究[D];西南农业大学;2005年
4 王珊珊;珠江三角洲和近岸河口海域现代沉积环境及晚更新世以来的环境演变[D];中国海洋大学;2008年
5 徐建祥;螺旋藻的藻种选育及其生长特性的研究[D];华南理工大学;1998年
6 李小虎;大型金属矿山环境污染及防治研究[D];兰州大学;2007年
7 刘小真;鄱阳湖流域底质重金属及杀虫剂类POPs垂直污染分布特征[D];南昌大学;2008年
8 付善明;广东大宝山金属硫化物矿床开发的环境地球化学效应[D];中山大学;2007年
9 郑刘根;煤中汞的环境地球化学研究[D];中国科学技术大学;2008年
10 徐鸿;燃煤锅炉排放小颗粒污染及声波团聚排放控制研究[D];浙江大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘一;铜陵矿区野生植物修复潜力研究及可食用性作物重金属污染评价[D];合肥工业大学;2006年
2 安娟;兰州市排污沟渠表层沉积物重金属元素环境地球化学研究[D];兰州大学;2012年
3 杨敏;马鞍桥矿区砷的释放迁移规律及环境效应研究[D];西安科技大学;2009年
4 邓亚琼;基于GIS的矿区环境地球化学质量评价[D];新疆大学;2008年
5 岳娟;煤矸石中重金属元素的形态及淋溶实验研究[D];山西大学;2010年
6 李晓念;川芎中重金属元素来源途径研究[D];成都中医药大学;2011年
7 江浩;坛紫菜中重金属元素的检测方法和脱除技术研究[D];宁波大学;2009年
8 陈鹏飞;涪江干流重金属元素地球化学特征及污染评价[D];成都理工大学;2010年
9 唐力;包头市常见绿化树种体内与生境土壤中重金属元素含量的相关分析研究[D];内蒙古农业大学;2011年
10 张娜;豆科牧草对重金属元素转运富集特性的研究[D];西北农林科技大学;2012年
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