红透山铜矿区土壤重金属污染状况及尾矿重金属释放研究

摘要

矿产资源地开发给社会、经济、环境造成了严重的危害，导致资源浪费、水土污染、植被破坏、土地退化等一系列问题。特别是开采矿山产生的尾矿中含有大量的重金属，通过风化、氧化、淋滤等作用进入环境中，对环境造成危害。红透山铜矿是辽宁省仅存的大型有色金属矿山，至今有六十多年的开采历史，对周边环境产生严重威胁。本文通过野外采样、室内分析调查了红透山铜矿区土壤重金属含量状况，采用单因子指数法和内梅罗指数法对土壤重金属污染状况进行评价，并研究了尾矿库剖面重金属分布特征、产酸特性以及尾矿重金属释放特征，研究结果如下： 红透山铜矿区大部分土壤的pH小于6，土壤均呈酸性，酸性条件下重金属的活性增强，对环境的潜在危害更大。 土壤中Cu、Zn、Pb、Cd的平均含量分别为88.84、121.17、47.00、1.42mg/kg，平均含量均高于当地土壤背景值，出现了重金属积累趋势；土壤中有效态Cu、Zn、Pb、Cd的平均含量分别为17.87、24.42、2.30和0.328 mg/kg，Cd有效态含量占全量的比例很高，其有效态含量占土壤Cd全量的百分数为23.16％。 矿山的开采活动已经引起矿区周围土壤重金属污染，Cu、Cd已达到重污染，Zn为轻污染；各片区土壤中重金属含量存在差异，这种差异主要表现在Cu和Cd上；矿区不同片区重金属污染程度存在明显差异，尾矿库周围的土壤污染最为严重，其综合污染指数为16.27。尾矿堆的风化和淋滤过程中流失的重金属是造成红透山铜矿及其周围区域污染的重要污染源之一，必须采取有效的措施加以控制，以改善矿区生态环境。 重金属在土壤中的行为与土壤性质有着密切的关系。土壤pH与Zn、Cu、Pb总量和有效Cu呈极显著负相关；土壤有机质与土壤重金属Zn、Cu、Pb全量呈极显著正相关。 尾矿在堆放过程中已经发生了风化、氧化，随着剖面深度增加pH呈现上升趋势，尾矿pH平均值为4.22。尾矿剖面中，三种重金属的平均含量由大到小依次为Zn>Cu>Cd，其平均含量依次为1268.92、713.21、15.91 mg/kg。尾矿剖面中重金属Cu、Zn、Cd呈现淋滤-累积趋势，淋滤受时间影响较大，尾矿堆放时间越大淋滤的深度越深。 红透山铜矿尾矿酸中和能力较弱，具有较高的产酸潜力：总硫含量是影响尾矿产酸重要因素之一，尾矿总硫含量与净产酸量(NAG)、净产酸潜力(NAPP)有较好的相关性，相关系数分别为0.814、0.911；尾矿产酸特性影响尾矿中重金属的释放和活性，重金属在剖面中分布特点与剖面中净产酸量(NAG)变化规律相似。环境条件会影响尾矿中重金属释放。pH值越低浸出液中重金属浓度越高；相同pH条件下，随着温度升高重金属释放量呈升高趋势；尾矿添加CaCO<,3>培养能改变尾矿pH从而影响尾矿重金属释放，随着CaCO<,3>添加量的增加尾矿pH不断升高，尾矿重金属Zn、Cu的释放量降低。

目录

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摘要

第一章前言

1.1矿山污染研究现状

1.1.1矿区重金属污染现状

1.1.2矿区土壤重金属污染的来源

1.1.3矿区重金属污染的危害

1.1.4矿山重金属污染的研究方法

1.2尾矿特性研究

1.2.1尾矿矿物学研究

1.2.2尾矿重金属释放、迁移和分布研究

1.2.3影响重金属分布和迁移转化的因素

1.2.4尾矿产酸特性的研究

1.2.5尾矿的治理及综合利用的现状

1.3红透山铜矿污染研究

1.4本研究的目的和意义

第二章材料与方法

2.1研究区概况

2.2供试材料

2.2.1供试土壤

2.2.2供试尾矿

2.3测定项目及方法

2.3.1土壤和尾矿重金属测定方法

2.3.2尾矿产酸潜力及尾矿产酸量的测定

2.3.3尾矿重金属释放试验

2.3.4有效硫和全硫测定方法

2.3.5土壤基本理化性质测定方法

第三章结果与讨论

3.1土壤pH状况

3.2土壤重金属含量状况

3.2.1重金属总量状况

3.2.2重金属有效态含量状况

3.2.3土壤重金属间的相关关系

3.3红透山铜矿区土壤污染状况评价

3.3.1评价标准

3.3.2评价方法

3.3.3土壤重金属污染程度的分级标准

3.3.4评价结果

3.4土壤性质与重金属含量之间的关系

3.5尾矿特性研究

3.5.1尾矿剖面颜色变化特点

3.5.2尾矿剖面pH分布特点

3.5.3尾矿剖面重金属分布状况

3.5.4尾矿产酸特性研究

3.5.5尾矿重金属释放特征

第四章结论

参考文献

致谢

攻读学位论文期间发表文章