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马鞍桥矿区砷的释放迁移规律及环境效应研究

杨敏  
【摘要】: 利用淋滤试验和化学分析方法,对马鞍桥金矿区砷元素在废石、尾矿砂中的释放、迁移、转化规律,及其在土壤和水系沉积物中的存在形态进行研究,简要分析了砷元素在地表水、沉积物、尾矿库和土壤中的空间分布特征,对金矿开采活动给马鞍桥地区带来的砷的环境影响作出初步分析。 淋滤试验表明:淋滤液的初始pH值对废石和尾矿砂滤出液的pH值影响不大,但对滤出液中的砷元素含量有一定的影响,多数砷元素在淋滤液pH为5.5的滤出液中含量最高。以含硫化物矿物为主的废弃石堆中的砷元素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。 尾矿砂在堆放的初期一般不会发生酸化,且砷的浸取率很低。尾矿砂-水的相互作用导致了尾矿中砷元素的活化迁移和对水体的污染。马鞍桥矿区尾矿砂中砷元素的水迁移能力较弱,水迁移系数只有0.18。虽然尾矿砂中砷的水迁移系数较小,但由于其尾矿砂中砷元素的含量较高,所以尾矿砂也是马鞍桥地表水体砷污染一个主要潜在污染源。 复垦的尾矿库砷的空间分布特征为:横向上总的趋势为周边亏损、中间富集,垂向上,在40~60cm深处表现出明显的富集,可能是人工复垦和浅层的风化有利于砷的垂向迁移,使其在复垦层下界面(一般为40cm)处富集。与国家食品卫生标准相比,白菜、辣椒、萝卜中的As含量全部超标,超标倍数为1.8~169倍;与食用植物相比,野生自然定居先锋植物的砷元素含量要高的多,而且不同植物对As具有明显的选择性。白茅中含As高达52.0mg.kg-1,相比较而言,鸭趾草与黄蒿对As的吸收能力低于白茅,但在极端生境中生存能力较强,仍被认为是矿山生态修复的首选物种。 马鞍桥矿区蔬菜中,萝卜中砷元素转运系数大于1,表明其地上部分更易吸收砷元素。白菜中砷元素的转运系数小于1即转运系数相对较低。鸭趾草的转运能力相对较低。 马鞍桥矿区的矿业活动形成污染的过程具有相互促进、叠加、加速和毒性放大的污染“蝴蝶效应”。砷的释放和迁移的模式为:受雨水淋滤时,产生富含As的酸性矿山排水,通过下渗淋滤发生测向和垂向迁移,进入周边水体和土壤,污染水体,破坏生物生存环境,导致湖泊和河流细菌和微生物减少,阻碍水体的自净,加速水体的进一步恶化。损害土壤营养、组成结构,导致植物无法定居生存。在干燥的气候环境下,通过大气扬尘污染周围环境。受污染水体、土壤和大气中的有害物质通过生物莲进入动植物体内,进而危害人类健康。 根据马鞍桥矿区的地理和气候条件,矿区生态环境的修复可利用“生物操纵”措施,辅助多种技术和手段确保目标的实现。分三类污染修复区和三个阶段进行生物修复。矿区生态修复中的物种以选择自然定居的先锋植物为主,特别是在耐性强的乡土种中培育修复植物。马鞍桥矿区具有生长超积累植物自然立地和极端生境条件,有利于超积累植物生长、指示植物和耐性植物的变异、进化。


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