30431.安徽銅陵礦區(qū)重金屬元素釋放遷移地球化學(xué)特征及其環(huán)境效應(yīng)研究

1、合肥工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文安徽銅陵礦區(qū)重金屬元素釋放遷移地球化學(xué)特征及其環(huán)境效應(yīng)研究姓名：張鑫申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)指導(dǎo)教師：周濤發(fā)20050701沉積物中重金屬在粒度分布上表現(xiàn)為隨粒度的逐漸變細(xì)含量增加。沿程分布上表現(xiàn)為采礦場含量非常高，沿水流方向迅速下降，進(jìn)入中游區(qū)段趨1=；穩(wěn)定，但依然嚴(yán)重超標(biāo)，F(xiàn)游區(qū)段除cd含量嚴(yán)重超標(biāo)外，其它重金屬元素為輕度污染。銅陵水體沉積物的污染特征主要為多金屬復(fù)合污染型，但在不同區(qū)段

2、沉積物重金屬的污染特征顯著不同。與背景值相比，水體沉積物中的cu、Pb、zn、cd、As富集比較明顯，從沉積物中重金屬的污染負(fù)荷指數(shù)、地積累指數(shù)和潛在生態(tài)風(fēng)險因子看，沉積物中cd元素的污染和生態(tài)風(fēng)險危害最高，其次是As、cu、Pb，H鼬Cr、zn、Co、Ni、Mn對水體污染的貢獻(xiàn)很小。就河段而言，上游區(qū)的洋河雞冠山礦附近沉積物的綜合生態(tài)風(fēng)險指數(shù)最高，依次為圣沖河的新橋礦附近、新橋河中F游等都為極強(qiáng)的潛在生態(tài)危害，即使在順安河下游的入江口

3、附近依然具有很強(qiáng)潛在生態(tài)危害，寶山河和鐘倉河沉積物重金屬污染和潛在生態(tài)危害輕微。從稀土元素的特征值和配分曲線顯示，沉積物中的重金屬污染物來源于各個礦山的開采和選冶。銅陵礦K不同功能區(qū)土壤的理化性質(zhì)有利于重金屬離子的吸附，較低的pH值導(dǎo)致土壤中重金屬活性態(tài)含雖較高，加重了重金屬的生物有效性。在酸性土壤中，多數(shù)重金屬以FeMn氧化態(tài)和可交換態(tài)為主，其余二態(tài)相對較低；堿性十壤中有機(jī)態(tài)和殘渣態(tài)比例較高，碳酸鹽態(tài)和可交換態(tài)所占的比例低。由土壤重金

4、屬污染地積累指數(shù)和潛在生態(tài)危害指數(shù)可知，銅陵礦區(qū)土壤重金屬污染主要分布在采礦場周圍，如戴家沖、新橋礦和銅官山礦附近土壤中地積累指數(shù)較高。相思谷和峽山口菜地土，由于污灌導(dǎo)致多數(shù)評價元素呈中等以上污染。引起土壤污染的元素主要是cu，依次為cd、As、Pb等，Cr、co、Hg、Mn除在礦右風(fēng)化土壤中輕微污染外，在大多數(shù)點位未產(chǎn)生污染。與國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)相比，白菜、辣椒、蘿h和萵苣中Pb、As、cd、Cr含量全部超標(biāo)，Pb的超標(biāo)倍數(shù)為135—7

5、1倍；蔬菜中的AS含量明顯偏高，超標(biāo)12～116倍；cd超標(biāo)38—464倍。藥用植物鳳丹根皮中，cu含量超標(biāo)10倍，Pb、zn略微超標(biāo)，cd低于限值。與食用和藥類植物相比，野生自然定居先鋒植物的重金屬含量要高得多，而且不同植物對重金屬具有明顯的選擇性。鴨趾草根含cu高達(dá)2777mgk礦，其地上部分也超過了looomgkg。1(超積累植物的含量界線值)；蘆葦吸收Fe、cd的能力很強(qiáng)，含量為113％和298mgkfl，且蘆葦和鴨趾草對其它重

6、金屬的富集也具有明顯的優(yōu)勢。相比較而言，白茅、狗牙根、銅錢草和馬齒莧對重金屬的吸收能力低于蘆葦和鴨趾草，但在極端生境中生存能力較強(qiáng)，仍被認(rèn)為是礦山生態(tài)修復(fù)的首選物種。就累加重金屬富集量而言，以蘆葦含量最高，依次為鴨趾草、白茅、銅錢草、丹皮肉、狗牙根和馬齒莧。蔬菜中除cd以外，其余元素的富集系數(shù)均小于l；同一種蔬菜中cd、zn、Fe的富集系數(shù)顯著高于cu、Pb、Cr、Fc、Ni的富集系數(shù)；蔬菜的元素富集系數(shù)除Pb以外基本上與污染系數(shù)和水遷

7、移系數(shù)一致。從真富集系數(shù)值可以看山，被富集吸收的能力人小為F色H空cdPbAscuNizncoMncr，這主要與元素的綜合污染和土壤中元素含量差異有關(guān)。蘿h的重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)全大丁1，表明其地上部分更易吸收重金屬。白菜對不同元素的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)有所著別，cu、zn、cd、Hg的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)人于1，其余元素的小于1。鴨趾草和丹皮的轉(zhuǎn)運(yùn)能力相對較低。銅陵礦區(qū)特殊生境生長的高等植物共有89種，隸屬于30個科73個屬，全部為耐性強(qiáng)的廣布種，均對極端環(huán)境具有

8、較強(qiáng)的適應(yīng)能力。從生活型看，以草本植物為主，從生態(tài)習(xí)性看。植物種多為陽生植物，幾無陰生植物，反映山廢石堆、采礦坑和尾礦庫等生態(tài)環(huán)境惡劣。銅陵礦區(qū)的礦業(yè)活動形成污染的過程具有相互促進(jìn)、疊加、加速和毒性放大的污染“蝴蝶效應(yīng)”。廢棄的礦坑、古采礦渣堆、尾礦庫和廢礦堆是銅陵礦區(qū)AMD和重金屬污染的根源。重金屬釋放和遷移的模式為：受雨水淋濾時，產(chǎn)生富含重金屬的酸性礦山排水，通過下滲淋濾發(fā)生測向和垂向遷移，進(jìn)入周邊水體和士壤，污染水體，破壞生物生存