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广西刁江水系重金属及形态砷的空间分异与形成机制研究

蹇丽  
【摘要】: 矿业开发是环境重金属污染的重要来源之一,矿业活动过程排放的重金属极易随地表径流迁移扩散,对水系造成污染。本文选择受采矿业污染的刁江水系作为一个典型区域研究。采用X射线吸收近边分析与逐级提取的方法研究了刁江水系形态砷的空间分布特征及其形成机制。 对广西刁江水体中As、Zn和Pb溶解态和悬浮颗粒态分布情况和季节变化,以及底泥中3种重金属的浓度分布情况的研究表明,刁江水体3种重金属污染严重,其底泥沉积物的3种重金属的污染范围扩散范围延伸到距离污染源近200 km的下游区域,其中车河矿区对As污染的贡献率要明显高于大厂矿区,而对Pb的贡献要明显小于大厂矿区;不同重金属在水体中的赋存形态存在差异,河水中悬浮颗粒态Pb的比例远高于As和Zn,这与3种重金属矿物的稳定性以及在不同粒径的底泥沉积物的中富集特征有关,铅在底泥较小粒级中的浓度较高,且铅的硫化物稳定性较其它两种金属大;河水中重金属的赋存形态存在季节差别,丰水期悬浮颗粒态比例明显高于枯水期。 对于刁江底泥和河漫滩沉积物中砷的赋存特征分析表明,刁江流域底泥和河漫滩沉积物中重金属的浓度分布存在差异,底泥中重金属主要赋存在63~170μm粒级颗粒中,河漫滩沉积物中重金属主要赋存在63μm粒级颗粒中。 对于刁江底泥和河漫滩沉积物中砷形态的结果表明,主要以毒砂、砷酸盐和亚砷酸(铁合态和钙合态)的形式存在,且毒砂的比例相对较高,表现出典型的尾砂污染特征。底泥中毒砂组成比例总体上较高,主要赋存在63~170μm粒级颗粒中,而洪水水位河漫滩沉积物中毒砂组成比例相对较低,这与不同沉积物中硫化态砷的氧化反应差异有关。逐级提取的研究表明,中下游河段,底泥和中水水位河漫滩沉积物中Res-As总体上呈逐渐降低的趋势,Fe-As组成比例的分布与Res-As呈相反的趋势。 综上,刁江上游矿区含砷尾砂在水体中以悬移质和推移质的形式随水搬运沉积是造成刁江水系砷污染的主要原因。


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