【摘要】：煤炭作為我國的主要能源,在長期的開采活動中造成了地表沉降等一系列環(huán)境社會問題,淮北是我國主要的煤炭開采基地,具有第四系厚松散層、高潛水位、河網(wǎng)密布等特殊的地質(zhì)地貌條件,長期的煤炭開采活動導致淮北地區(qū)分布著面積巨大的沉陷積水,沉陷區(qū)積水的形成會導致地表水和地下水循環(huán)條件改變。作為研究水文地球化學的重要工具,稀土元素的地球化學性質(zhì)相似且穩(wěn)定性好,同時在風化、剝蝕、搬運、再沉積及成巖作用過程中,由于其微弱差異的性質(zhì)可以發(fā)生元素的富集與虧損,稀土元素在水體中的行為,其中蘊含了豐富的地球化學信息,對研究水體地球化學過程十分重要。本文從稀土元素地球化學的角度,以淮北臨渙采煤沉陷區(qū)地表水和淺層地下水為研究對象,采用ICP-MS測定樣品中稀土元素含量,分析了水中稀土元素分配模式,利用化學平衡軟件MINTEQ(3.1版)模擬計算了水體中稀土元素的絡合方式,針對控制稀土元素行為的主要因子進行分析,研究結(jié)果可為礦區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合治理提供科學依據(jù)。研究區(qū)水體總體呈弱堿性,河水、香順溝和沉陷區(qū)積水中的主要陽離子為Na+,主要陰離子為HC03-和SO42-,與以上三個功能區(qū)不同,淺層地下水中的主要陰離子為HC03-,占比達到了68%,突出顯示了研究區(qū)內(nèi)碳酸鹽水體特征,總體上,河水和沉陷區(qū)積水顯示出了HC03-·SO42-·Na+、SO42-·HCO3-·Na+型,淺層地下水顯示了HCO3-Ca2+Mg2+型。研究區(qū)內(nèi)各類型水體中∑REE平均值為0.9793μg/L,其中最大值為3.0432μg/K,最小值為0.1310μg/L。其中河水中∑REE在0.1310～2.5073μg/L之間,平均值為0.7799μg/L,部分采樣點可能受到人為活動影響,由上游到下游呈現(xiàn)出了先增加再降低的趨勢;香順溝∑REE的平均值為0.7948μg/L;沉陷區(qū)積水中∑REE平均值為1.1721μg/L,矸石山堆積對沉陷區(qū)積水中∑REE有一定影響;淺層地下水溶解態(tài)∑REE含量在0.6186～2.1436μg/L,平均值為1.2086μg/L。當水體堿度較低時,pH值對∑REE的影響較大,此時,隨pH的增大,∑REE減少;當水體堿度較高時,稀土元素與碳酸根的絡合作用會影響pH與∑REE之間的關(guān)系。研究區(qū)水體均表現(xiàn)為Ce負異常和Eu正異常河水上游、中游、下游均具有較為明顯的中稀土元素虧損和重稀土元素富集特征,重稀土元素的富集程度隨著河流流向呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢;香順溝水體中中稀土元素和重稀土元素均呈現(xiàn)出富集的特征(Gd/Nd)ucc平均值為1.53,(Yb/Nd)ucc平均值為40.37;沉陷區(qū)積水的(Gd/Nd)ucc平均值為0.79,(Yb/Nd)ucc平均值為23.36,呈現(xiàn)出中稀土元素虧損、重稀土元素富集特征;淺層地下水的(Gd/Nd)ucc平均值為1.31,(Yb/Nd)ucc平均值為40.05,表現(xiàn)出中稀土元素和重稀土元素富集的特征。河水中稀土元素的(La/Yb)ucc與河水的pH值、HCO3-具有較為明顯的正相關(guān),而在沉陷區(qū)積水、淺層地下水中,(La/Yb)ucc與pH、HCO3-相關(guān)性不顯著。水體的pH以及與碳酸根的絡合反應,是影響水體稀土元素分異的主要因素。計算模擬結(jié)果顯示,地表水中稀土元素的無機絡合形式主要是Ln(CO3)2-,平均占比在90%以上,而地下水中的稀土元素絡合形式為LnCO3+,所占比例為60.2%,Ln(C03)2-形式次之,與地表水體中稀土元素的形態(tài)分布差異較大。
【學位授予單位】：安徽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P342;P641.3
【圖文】：

第二章研究區(qū)概況、取樣及分析測試逡逑地勢由西北傾向東南，被新生界地層所覆蓋，新幾千米１５力。地層基巖在淮北市蕭縣、烈山區(qū)等生代第四系覆蓋。受秦嶺－大別造山帶與郯廬斷先期的近東西向構(gòu)造經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動，受到成了如今整體為ＮＮＥ向的徐宿弧形構(gòu)造。宿北斷斷裂等幾條近南北及東西向的大型斷裂，將淮北、臨渙礦區(qū)及宿縣礦區(qū)。本地區(qū)分布著上元古界陶系、石炭系、二疊系至中生界的三疊系、侏羅新近系和第四系［５８］。逡逑

淮北臨渙采煤沉陷區(qū)地表水與地下水稀土元素地球化學特征逡逑（２）淺層地下水采集逡逑本次研究在臨渙礦區(qū)設地下水采樣點，共采集民用手壓井、小口徑機井中地逡逑下水樣１０組（如圖２－２），放水ｌＯｍｉｎｓ將水管中余水排凈再進行樣品采集，井的逡逑深度集中在１２？４６米之間。逡逑（３）煤樣、煤矸石的采集與處理逡逑煤樣、矸石樣取回實驗室后，經(jīng)自然風干；采用四分法選取適量煤樣、矸石逡逑樣，粉粹后，在瑪瑙研缽內(nèi)將樣品研磨至２００目以下：研磨后的樣品保存于密閉逡逑的棕色玻璃瓶中，標明制樣日期、采樣地點和樣品編號；�。希欤缪心ズ玫臉悠酚阱义暇鬯姆蚁┷釄逯�，按５：５：３的比例加入ＨＮ０３、ＨＦ和ＨＣ１０４，消解至透明澄清逡逑的溶液，定容至２５ｍｌ，經(jīng)經(jīng)０．４５ｇｍ孔徑醋酸纖維濾膜（ＣＡ膜）過濾后待測。逡逑

淮北臨渙采煤沉陷區(qū)地表水與地下水稀土元素地球化學特征逡逑環(huán)境的相關(guān)特征。分別對河水、沉陷區(qū)積水和淺層地下水做Ｐｉｐｅｉ？三線圖（圖３－逡逑１，圖３－２，圖３－３），可以看出，地表水體尤其是沉陷區(qū)積水的陽離子組分偏向逡逑Ｎａ＋＋Ｋ＋端元，說明流域中出現(xiàn)巖鹽風化溶解，但研究區(qū)內(nèi)沒有大面積的巖石出逡逑露，而廣泛種植水稻等農(nóng)作物，推測主要因為研究區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水中化肥的污逡逑染導致，另外原因可能是地表水蒸發(fā)或黏土礦物發(fā)生離子交換作用等，以上原因逡逑都會增加水體中的Ｎａ＋和Ｋ＋的含量。在淺層地下水中，大部分陽離子組分偏向逡逑Ｍｇ２—或、Ｎａ＋＋Ｋ＋離子端元，地下水陰離子組分點多落在ＨＣ０３－—側(cè)，突出逡逑顯示了碳酸鹽水體的特征�？傮w上，河水和沉陷區(qū)積水顯示出了邋ＨＣＯｆＳ0４２、Ｎａ＋、逡逑Ｓ0４２－－ＨＣ０３－＿Ｎａ＋型，淺層地下水顯示了邋ＨＣＯｆＣａｈＭｇ２—型。逡逑

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