贵阳市花溪区废弃煤矿及周边土壤重金属污染调查与研究

摘要

本文以花溪区废弃煤矿为研究对象，通过采集和分析花溪区三个主要乡镇（麦坪、久安和燕楼）废弃煤矿及周边51个土样（麦坪18个、久安17个、燕楼16个），久安和燕楼废弃煤矿下方小溪和废弃地酸性矿山废水坑塘中水样7个，同时用酸性矿山废水淋溶土壤，考察酸性矿山废水对土壤重金属的溶解程度，研究废弃煤矿及周边周边的土壤污染状况，通过研究，得出如下结论。
　　（1）通过对土样含量进行描述形统计分析和部分元素正态分布检验，得出元素的含量都不符合正态分布，都有不同程度的偏离，偏离程度最大的是Pb，其次是Mn，而变异系数变化范围是16.34％～95.12％，属于中等强度的变异。这表明这些元素在不同程度上都受到人为因素的干扰，也就说煤炭的开采活动影响了矿区及周边土壤中元素含量的变化；土壤的pH值在2.88～6.90之间，平均值为4.68，属于典型的酸性土壤，有机碳的含量在8.60～245.68g/kg范围，平均值为81.80g/kg，这数据远远大于一般土壤中的有机碳的含量。
　　（2）在以乡镇为单位时，土样中各元素和指标的变化没有一直的规律，也就是说元素和指标在以乡镇为变异因素时，没有规律性；在以耕地与非耕地为因素是元素含量变化规律也不够明显；在以不同的废弃年限为因素研究元素含量变化规律是得出，有机碳、Pb、有效态Pb、Cd、有效态Cd的含量变化是从废弃3年到废弃3到5年的时间段有一个下降时期然后在升高；而其他的指标（有效态Fe、Cr、Hg、As、pH值、Fe、有效态Cr和有效态Mn）则是一个逐渐升高的过程；以不同位置为变化因素研究重金属含量变化时有，矿区内外的含量与矿区的地势废弃的时间等有关，同时Hg和Cd在矿区外随着距离的增加元素的含量有增加的趋势，而As、Pb和Cr由于土壤的垂直迁移、作物的吸收等原因导致元素含量与距离成反比。
　　（3）相关分析表明，pH值与大多数指标呈负相关，其中与As、有效态As、Cd、有效态Cd相关性达到了0.01水平上的极显著负相关，与Cr和有效Cr呈在0.01水平上极显著正相关；金属的全量与其有效之间都存在极显著的相关性；有机碳与铁和锰存在正相关；元素As-Pb-Cd这三种元之间就存在极显著的正相关，As-Fe、As-Cd之间也有正相关，Cr与Cd以及有效态Cd有负相关，铁与有效Cd是显著正相关，有效态Cd与有效态Pb也是正相关。
　　（4）采用贵州背景值算术平均值为标准进行土壤环境评价得出，整个采样点综合污染指数是2.86到达了中度污染的水平，而单因子的指数变化规律是：Cd＞As＞Hg＞Cr＞Pb＞Fe＞Mn，由煤矿开采带来的主要污染元素是Cd、As、Hg，这些污染元素的含量也是导致综合污染指数变大的主要因素；按不同的乡镇来划分综合污染指数变化规律为燕楼＞久安＞麦坪，单因子的则不同，没有明显的规律性。
　　采用二级标准值进行评价，整个采样点综合污染指数是1.28，属于3级，轻度污染的水平，有35.29％样品属于3级水平。单因子污染指数只有Cd大于1，个数占总数的45.1％，其他元素的平均污染指数都小于1属于清洁级别，样点中只有少数几个点超过1，因此所采集样品中造成土壤污染的主要是Cd和极少部分的Cr、As、Hg，在不同的乡镇，综合污染指数燕楼和久安，分别为1.72，1.48，都属于轻污染，燕楼的最大，而单因子污染指数也只有燕楼和久安中Cd超过1，而麦坪的平均污染指数都小于1，全部样点中只要极个别样点的个别元素超过1，因此在整体上麦坪的土壤是属于清洁的
　　（5）土壤酸性矿山废水淋溶实验表明，酸性矿山废水污染区土壤中元素的迁移与转化与pH值及土壤的性质有这直接的关系；土壤对金属离子有吸附作用，这与金属离子的性质和土柱的性质有关，还与溶液液中离子的浓度有很大关系。

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英文摘要

1 绪论

1.1 废弃煤矿的现状以及带来的环境问题

1.2 问题的提出

1.3 国内外的研究现状及存在的问题

1.4 研究区概况

2 课题的研究意义、内容及技术路线

2.1 研究意义及目标

2.2 研究内容

2.3 研究方法

2.4 主要解决的问题

2.5 技术路线与可行性分析

3 材料与方法

3.1 样品的采集

3.2 实验方法

3.３实验数据的质量控制

4 土壤元素及变异特征分析?

4.1 土壤元素的含量分析

4.2 元素的变异特征

4.3 各土壤指标的相关性分析

4.4 本章小结

5 土壤污染元素的污染评价

5.1 背景值相对污染评价

5.2 土壤质量标准为标准的污染评价

5.3 本章小结

6 AMD 与土壤中元素的关系

6.1 废弃煤矿周边 AMD 含量分析

6.2 淋溶实验中元素的变化特征

7 结论与不足

7.1 主要结论

7.2 研究的不足

致谢

参考文献

附录

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