【摘要】： 由于礦山環(huán)境問題及表現(xiàn)形式不同,硫化物型礦山一直是人們關(guān)注的重點,而氧化物型礦山由于不產(chǎn)生酸性礦業(yè)排水(AMD)等明顯的環(huán)境問題,人們對氧化物型礦山環(huán)境問題重視程度不夠,研究程度較淺,但氧化物型礦山產(chǎn)生的環(huán)境問題和潛在的環(huán)境問題不容小視。 本論文在國家科技攻關(guān)項目(2005BA901A03)和國際合作項目(2005DFA20900)支持下,選擇我國著名的氧化物型礦山——攀枝花釩鈦磁鐵礦作為研究對象,以礦區(qū)不同環(huán)境介質(zhì)作為研究載體,采用ICP-MS、ICP-OES等分析方法,系統(tǒng)研究了礦業(yè)活動過程中水環(huán)境、土壤環(huán)境、大氣環(huán)境、植物等礦山環(huán)境介質(zhì)中重金屬的地球化學特征。取得了以下成果: (1)對重金屬在礦區(qū)水—懸浮物—水系沉積物系統(tǒng)中的地球化學特征進行了研究,發(fā)現(xiàn)水體重金屬含量很低,懸浮物及沉積物中的重金屬含量較高;Cu、Zn、Co、Ni、Fe、As在懸浮物中的含量高于沉積物,Pb、V、Ti、Cr在沉積物中的含量高于懸浮物;分配系數(shù)反映活動性最強的是Hg,其次為As和Ni,Ti最不活潑;從沉積物形態(tài)分析結(jié)果來看,攀枝花礦山水系沉積物中Ti最穩(wěn)定,V、Cu、Cr較穩(wěn)定,Zn、Mn、Co、Ni較活潑;潛在生態(tài)危害指數(shù)法評價發(fā)現(xiàn)水系沉積物中大多數(shù)重金屬元素都發(fā)生了中度和重度污染,其中Cu、Co、V和Ti受到重度污染以上,從潛在生態(tài)指數(shù)來看,所有點均為輕微生態(tài)危險,總體上礦區(qū)水系沉積物中重金屬的潛在生態(tài)危害程度不高,對環(huán)境的影響有限。 (2)通過土壤與水之間釩的分配系數(shù)實驗、滲透實驗、土壤中釩的遷移實驗以及土壤中釩的化學形態(tài)分析,研究了土壤中釩的地球化學活動性、遷移特征。通過實驗分析了釩在土壤中的各種參數(shù)及特征。等溫吸附曲線表明,壤土對釩的吸附能力最強,砂土對釩的吸附能力較差,特定的溫度區(qū)間和K_d值呈正相關(guān)關(guān)系。pH值對分配系數(shù)在壤土和砂土兩種類型土壤的變化趨勢一致。不同類型土壤中滲透系數(shù)不同,砂土的吸附系數(shù)明顯高于壤土。土壤中殘渣態(tài)釩占總釩的絕大多數(shù),表明釩在土壤中是不活潑的。 (3)研究了礦區(qū)土壤中重金屬的地球化學特征,評價了土壤中重金屬的潛在生態(tài)風險。土壤中各重金屬以采礦場和排土場為中心分布;元素在剖面上的變化總體上仍是表層高于下層;通過相關(guān)分析及聚類分析,土壤中重金屬元素則被分為兩類:Zn、Cd、Pb、Hg、As和V、Co、Ti、Cu、Ni、Cr、Mn,不同區(qū)域采集樣品,重金屬相互關(guān)系及聚類結(jié)果不同,其原因可能與采樣點土壤類型及性質(zhì)有關(guān),也可能由不同區(qū)域人為污染程度不同引起;通過對土壤中重金屬進行潛在生態(tài)危害評價,表明所測定的攀枝花礦區(qū)表層土壤中重金屬元素大多數(shù)都發(fā)生了中度和重度污染,從潛在生態(tài)危害指數(shù)來看,僅有一個點為很強生態(tài)危害,總體上礦區(qū)土壤重金屬生態(tài)危害程度不高。 (4)研究了攀枝花礦區(qū)及礦業(yè)活動區(qū)兩類大氣塵重金屬地球化學特征。研究結(jié)果表明,攀枝花礦業(yè)活動區(qū)大氣降塵和近地表大氣塵中重金屬的含量很高,特別是V、Ti、Fe等與攀枝花礦業(yè)活動有關(guān)的重金屬元素的含量特別高,是成都經(jīng)濟區(qū)其他城市的數(shù)倍到十余倍。近地表大氣塵中重金屬的形態(tài)分析研究表明,Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Mn等6種元素的交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)的含量較高,對環(huán)境有重要影響;V、Cr對環(huán)境影響較小;Ti元素殘渣態(tài)占了99%以上,對環(huán)境影響很小。近地表大氣塵的粒度和礦物學研究表明,近地表大氣塵的粒度很細,大都在80um以下,主要集中在20-50um,個別點在20um以下;礦物成分總體上以石英為主,其次為長石和石膏,再其次為碳酸鹽礦物。 (5)研究了不同區(qū)域樹芯年輪樣品中的重金屬特征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)樹芯年輪在一定程度上可以反應礦區(qū)重金屬的污染變化,不同區(qū)域樹芯年輪重金屬與該區(qū)域的礦業(yè)活動有一定的關(guān)系;通過對比,發(fā)現(xiàn)樹芯年輪中重金屬與根系土呈顯著正相關(guān)。發(fā)現(xiàn)樹芯中的元素不僅僅來自土壤,還有可能來自于大氣沉降等途徑。 (6)分析了不同介質(zhì)中重金屬的相互關(guān)系及重金屬的來源、存在形式和轉(zhuǎn)化關(guān)系。礦區(qū)不同介質(zhì)中的重金屬有兩方面的來源:一是來源于含重金屬的基性超基性巖石的自然風化,二是由于人為對釩鈦磁鐵礦的開采、選礦和冶煉等礦業(yè)活動,其中礦業(yè)活動是重金屬的最主要來源。礦區(qū)不同介質(zhì)中重金屬的存在形式不同,大部分重金屬元素主要存在于礦物晶格中,以殘渣態(tài)的形式存在,部分元素有機結(jié)合態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)所占比例也較高。礦區(qū)不同介質(zhì)中重金屬的活化及遷移過程以物理活化和物理遷移為主。在自然因素下重金屬與其他所有元素一樣有相同的轉(zhuǎn)化關(guān)系,即通過風化作用與沉積作用在巖石—土壤—水體及植物之間轉(zhuǎn)化與循環(huán)。在人為因素下,在礦業(yè)活動的不同階段重金屬通過廢氣(揚塵與廢氣)、廢液(廢水)、固體廢棄物(廢渣、廢石、尾礦)在土壤、大氣、水體、植物之間進行轉(zhuǎn)化與循環(huán)。 (7)對比了硫化物型礦山和氧化物型礦山重金屬的地球化學特征,總結(jié)了氧化物型金屬礦山的地球化學特征。發(fā)現(xiàn)氧化物型礦山與硫化物型礦山重金屬環(huán)境地球化學特征有不同之處,也有相同之處。最大的不同是硫化物型礦山環(huán)境介質(zhì)中親銅元素含量遠高于氧化物型礦山,氧化物型礦山最大的污染是大氣塵重金屬污染,硫化物型礦床最大的污染是酸性礦業(yè)廢水污染。相同點是,無論氧化物型礦山還是硫化物型礦山,重金屬的形態(tài)特征相似。
【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：X53

【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 鐘敏;;攀枝花地區(qū)釩的環(huán)境效應[J];廣州化工;2012年02期

2 徐爭啟;倪師軍;滕彥國;王金生;趙永鑫;張成江;;礦業(yè)活動固體廢棄物中重金屬元素釋放機理的浸出實驗[J];地質(zhì)通報;2012年01期

相關(guān)博士學位論文 前2條

1 齊翠翠;銻在中國煤及典型礦區(qū)中的環(huán)境地球化學研究[D];中國科學技術(shù)大學;2010年

2 于常武;堿性鉬尾礦及其影響水體中重金屬遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究[D];大連理工大學;2010年

相關(guān)碩士學位論文 前4條

1 鄭林;沱江水系沉積物中重金屬的地球化學特征[D];成都理工大學;2010年

2 陳鵬飛;涪江干流重金屬元素地球化學特征及污染評價[D];成都理工大學;2010年

3 鮑瑞雪;基于FLUENT軟件的金屬礦尾礦庫污染模擬研究[D];中南大學;2012年

4 程馨;磷礦開采中放射性核素遷移富集規(guī)律及環(huán)境效應[D];成都理工大學;2012年

本文編號：2770524