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《合肥工业大学》 2010年
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铜陵金属矿集区土壤中Cu、Cd元素污染评价及其缓变型地球化学灾害研究

杨善谋  
【摘要】: 重金属元素污染已成为土壤环境的重要因素,并直接或间接的危害到人体健康。铜陵地区是世界上典型的矽卡岩铜金矿集区之一,是一个有三千多年开采历史的有色多金属矿区。随着矿业不断开采,有害重金属物质可以通过多种途径进入土壤,如大气沉降,工业废水和生活污水的排放,工业固废和城市垃圾以及农药化肥的施用,这些污染物主要集中在土壤表层或耕层,但随着时间的延长,污染物在土壤内部会迁移扩散和化学形态的相互转化。 本文对铜陵矿区土壤重金属元素Cu、Cd全量及形态进行了全面系统的研究分析。铜陵地区表层土壤重金属形态含量和变异程度变化较大:Cu的总量均值为98.5(mg·kg-1),高于铜陵市土壤背景值(32.15 mg·kg-1),其化学形态以残渣态为主,有机结合态和铁锰氧化态次之。Cd的总量均值为3.45(mg·kg-1),远高于铜陵市土壤背景值(0.09 mg·kg-1),,最大值高达24.6(mg·kg-1),其化学形态中有机结合态最小(0.51 mg·kg-1)、离子交换态次之(0.77 mg·kg-1)。 采用了地积累指数法、沉积物富集系数法、次生相富集系数法和次生相原生相分布比值法对研究区土壤重金属Cu、Cd进行了评价。结果表明:Cu、Cd的地积累指数主要为中强水平,个别处于极强水平;Cu的沉积富集系数为0~15之间,Cd的沉积富集系数为20~50之间,Cd的沉积作用大于Cu;Cu、Cd次生相富集系数法和次生相原生相分布比值法基本一致,Cu的次生相富集系数法和次生相原生相分布比值法结果大于Cd,但四种评价方法评价结果趋势基本一致。 根据洁净区域和受污染区域沉积物中的“非稳态”重金属含量两者之间差值,估算土壤重金属的人为输入量。结果表明:Cu的输入量在0μg/g~458.03μg/g之间,平均值为54μg/g;Cd的输入量在0μg/g~21.70μg/g之间,平均值为1.63μg/g;运用剖面分析法分析了重金属Cu、Cd的形态迁移特征,结果表明:重金属Cu、Cd主要以离子交换态、碳酸盐结合态和有机质结合态迁移为主。 根据缓变型地球化学灾害模型,研究了土壤中Cu、Cd的缓变型地球化学特征。结果表明TCASE+C与TRCPE+C+F+O之间、TCASE+C+F与TRCPE+C+F+O之间,符合缓变型地球化学灾害数学模型特征,土壤存在发生Cu、Cd缓变型地球化学灾害的可能性。对于Cu元素,在pH为5.0、5.0~2.0时,其缓变型地球化学灾害临界点分别为222.22、81.68 mg·kg-1,爆发点分别为438.75、384.99 mg·kg-1;对于Cd元素,在pH为5.0、5.0~2.0时,其缓变型地球化学灾害临界点分别为11.25、9.7 mg·kg-1,爆发点分别为14.61、24 mg·kg-1。随着酸性程度的增强,具有爆发Cu缓变型地球化学灾害可能的区域面积增大,临界点和爆发点均提前,研究区土壤中尚没有出现Cu、Cd缓变型地球化学灾害爆发的区域。土壤受到长期持续重金属输入积累以及土壤酸化、环境容量变小,是研究区土壤可能发生Cu、Cd重金属元素缓变型地球化学灾害的主要原因。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X53

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