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《兰州大学》 2007年
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大型金属矿山环境污染及防治研究

李小虎  
【摘要】: 矿山环境问题具有区域性和特殊性,长期以来未受到人们重视,随着经济的快速发展和社会的不断进步,人们生活水平逐步提高,生态环境问题受到越来越多的关注,曾一度为边缘性的矿山环境也开始受到人们的重视。目前,矿山开采、选矿和冶炼等活动引起的环境污染和生态破坏已成为一个全球性的环境地质问题,也是环境地球化学研究的一个重要领域。 甘肃省金昌市和白银市是分别以金川铜镍岩浆硫化物矿床和白银铜-多金属硫化物矿床为依托建立的典型矿业城市,是我国重要的有色金属生产基地。然而,近半个世纪以来,对金川和白银矿山开发和选冶造成的生态环境负效应问题缺乏相应的重视和研究。本文通过详细的资料收集、野外采样和室内分析测试,对金川和白银矿山开发所产生的环境问题进行了全面的研究,重点探讨了重金属元素在尾矿、废渣、土壤、水体、沉积物和植物等介质中的环境地球化学特征,揭示了重金属在不同环境介质中的存在形态、释放、迁移和转化规律以及重金属的活动性及其生态环境效应,评价了重金属在土壤、水体和沉积物中的潜在生态危害性,并建立了重金属在不同环境介质中及其之间释放、迁移和转化模式。通过研究取得以下几点认识: (1)金川和白银矿山环境污染问题十分突出,其中金川以大气二氧化硫污染和土壤重金属污染为主,而白银除这两类污染外,矿山酸性排水(AMD)问题尤为突出;污染主要来自废渣、尾矿氧化形成的AMD、冶炼烟尘扩散沉降和矿业废水排放及污灌。 (2)尾矿及废渣中重金属含量较高,是重金属释放和AMD形成的主要来源。金川重金属污染物以Cu和Ni为主,白银以Cd、Cu、Pb、Zn为主。重金属化学形态的分析表明,金川尾矿砂中Ni具有很强的活动性,白银尾矿渣中Cd元素活动性最强,显示出对周围环境具有较大的潜在危害性。 (3)矿山水体既是重金属污染的直接对象,也是重金属迁移的重要载体。金川水体中以Cu和Ni为主,水体总体呈现中度污染;白银水体总体而言,除Pb元素处于警戒等级之外,其余元素均为严重污染。 (4)金川和白银水体沉积物中重金属含量与水体相比均呈现高度富集,金川尾矿坝排污沟中沉积物受尾矿砂淋滤影响,Cu、Ni含量是国家土壤三级标准的十几倍到几十倍,白银东大沟沉积物中Pb、Zn元素最高含量为国家土壤三级标准的20倍,表明水体中重金属大量累积到沉积物中,使其成为具有潜在危害的二次污染源。 (5)金川周围土壤中Cu和Ni作为主要污染物,分布在东南和西北两个方向,且污染程度东南大于西北;白银土壤重金属污染主要分布在东和东南方向,整个区域土壤Cd严重超标,长期污灌是导致农田土壤重金属污染的重要原因。土壤重金属化学形态分析表明,金川土壤中元素活动性依次为Ni>Cu>Pb>Zn>Cr,白银土壤中不同元素的活动性依次为:Cd>Pb>Cu>As>Zn。 (6)采用内梅罗综合污染指数法和潜在生态危害指数法对金川和白银土壤重金属污染进行评价,金川土壤重金属污染生态风险程度总体处于轻微状态,土壤重金属元素潜在危害性(E_r~i)大小依次为:Ni>Cu>Cd>Cr>Pb>Zn;白银土壤重金属污染生态风险程度为强度危害,土壤重金属元素潜在危害性(E_r~i)大小依次为:Cd>Cu>Pb>Zn,其中Cd污染处于极强危害程度。 (7)通过探讨矿山开发利用过程中重金属的赋存、迁移、转化规律以及不同环境介质中重金属的循环过程、富集机理等,初步建立了大型金属矿山矿业活动引起的重金属释放迁移模式。 (8)探讨了矿山生态修复的措施,根据金川和白银的自然条件和矿区污染现状,可以分为三类污染修复区,并将整个修复过程分为三个阶段。通过改善土壤环境质量,初步形成适合植物生长的基本生态条件和结构,进而建立动态平衡的矿区生态系统,实现矿区生态系统的可持续修复。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:X322

【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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10 常华进;储雪蕾;王金荣;冯连君;黄晶;;北祁连山东段埃达克岩带Cu、Au成矿初探[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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6 张玉平;孙振中;郝永梅;洪波;戚俊渊;王申;;长江口九段沙无齿相手蟹体内重金属含量与评价[A];中国工程院第77场工程科技论坛·2008水产科技论坛——渔业现代化与可持续发展论文集[C];2008年
7 刘晓海;赵磊;白云宝;卢云雯;庄严;;突发污染事件土壤和作物重金属污染评价[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第二卷)[C];2009年
8 田伟;谢晓亮;温春秀;刘铭;周巧梅;;土壤与黄芩重金属含量相关性研究[A];第六届全国药用植物和植物药学术研讨会论文集[C];2006年
9 刘艳;张耀荔;刘艳荣;芮嘉明;;浅谈农产品供应链中的重金属污染问题[A];商品学发展与教育高级论坛暨中国商品学会第十二届学术研讨会论文集[C];2009年
10 付丽;徐念;;土壤重金属污染来源及修复对策[A];第二届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 王翰林;环境污染对健康影响有多大?[N];科技日报;2005年
2 别涛 王彬;强制保险成为发展趋势[N];中国环境报;2006年
3 本报评论员 任孟山;被污染的GDP增长是发展的悲哀[N];华夏时报;2007年
4 吴献 李云平;包头空难:环境污染终获东航赔偿[N];新华每日电讯;2006年
5 记者 张佩颖;绿色保险将锁定四项重点[N];中国企业报;2008年
6 记者 邵丽华;重点案件查处到位整改到位[N];中国环境报;2008年
7 蔡希娜汪娟珍;为绿色买一份保险[N];中国建设报;2008年
8 本报记者 张欢;加强环境监管 保护碧水蓝天[N];中国纪检监察报;2009年
9 记者 沈路涛;环境污染有所控制 生态破坏还在加剧[N];新华每日电讯;2001年
10 蒋燕;环境污染也可导致多胞胎[N];中国医药报;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 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
4 郭岩;汕头市典型区域持久性有毒污染物的污染现状与生态效应[D];汕头大学;2007年
5 郭平;长春市土壤重金属污染机理与防治对策研究[D];吉林大学;2005年
6 胡文;土壤—植物系统中重金属的生物有效性及其影响因素的研究[D];北京林业大学;2008年
7 王登启;设施菜地土壤重金属的分布特征与生态风险评价研究[D];山东农业大学;2008年
8 赵庆龄;基于文献计量的土壤重金属污染国际比较研究[D];中国农业科学院;2010年
9 安玲瑶;作物间作对重金属吸收的影响及其机制的研究[D];浙江大学;2012年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 林松涛;公路路面径流和路域土壤重金属污染特性研究[D];南京林业大学;2010年
2 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
3 陈家栋;大宝山矿区土壤重金属污染及废弃地生态修复技术[D];南京林业大学;2012年
4 徐甜甜;西安市城市公园土壤重金属污染状况研究[D];西安工程大学;2012年
5 符燕;陇海铁路郑州—商丘段路旁土壤重金属空间分布与污染分析[D];河南大学;2007年
6 罗娇赢;哈尔滨市城郊菜地土壤重金属污染的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
7 徐冬寅;金矿区农田土壤重金属污染与人体健康风险研究[D];长安大学;2011年
8 周燕;崇明岛土壤重金属污染的空间分析及污染评价[D];华东师范大学;2009年
9 张治国;复垦区土壤重金属污染特征及农田杂草修复潜力研究[D];安徽理工大学;2011年
10 杨琴;名山河小流域土壤重金属污染特征及生态风险评估[D];四川农业大学;2010年
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