典型有色金属矿山重金属迁移规律与污染评价研究

【摘要】：资源与环境是人类赖以生存、繁衍和发展的基本条件,资源短缺、环境污染和生态恶化已越来越引起人们的普遍关注和重视。如何有重点地研究与开发有色金属生产和污染治理技术,促进我国有色金属工业与环境的协调发展,是国家高技术研究发展计划的重点研究领域之一,该课题研究具有重大的理论和实用价值。 论文从目前有色金属采矿活动中存在的重金属污染问题出发,以治理与控制矿区环境重金属污染为基本目标。在综述了大量的有关重金属污染研究文献的基础上,以湖南某有色金属矿山为研究对象,通过矿区水体和土壤的取样、化验和分析,对该矿重金属迁移规律进行了深入研究,并对矿区重金属污染进行了系统地评价。 论文的主要工作和获得的成果如下: 1、揭示了有色金属采矿活动将矿石从地下搬运到地表,并通过选矿和冶炼,使地下一定深度的矿物暴露于地表环境,改变了矿物的化学组成和物理状态,从而使重金属元素开始向生态环境释放和迁移,并产生严重的重金属污染的过程及规律。 2、建造了有色金属采矿活动过程重金属污染的事故树,通过对该事故树的定性分析,认为尾矿库是采矿活动重金属进入环境的主要污染源,在矿山治理和控制重金属污染时重点应放在尾矿污染区。 3、阐明了采矿活动中重金属向环境迁移过程首先是通过尾矿中硫化矿物的氧化使尾矿废水酸化,从而使重金属化合物在酸性条件下发生一系列的化学反应而开始的机理。应用地下渗流理论、多孔介质的水动力弥散理论,建立了尾矿AMD(Acid Mine Drainage)中重金属向土壤迁移的数学模型,对其进行了定量化分析。 4、通过对矿区土壤的标准化评价和重金属元素的相关性分析,认为该矿区土壤已受到了重金属的严重污染。矿区土壤Zn、Pb、Cd、Cu和As平均含量分别达2803.73 mg·kg~(-1)、1787.50 mg·kg~(-1)、5.37 mg·kg~(-1)、357.40 mg·kg~(-1)和46.61 mg·kg~(-1),分别为参考的土壤环境背景值的29.20、21.90、0.83、13.10倍和0.71倍,Zn、Pb和Cu的污染相当严重,Cd、As的污染不明显。土壤重金属元素浓度之间都存在一定的正相关性。Pb与Zn之间相关性系数0.9,具有显著相关性。污染重金属元素之间的相关性在一定程度上反映了元素污染程度的相似性或污染元素有相似的来源。