王俊桃[1]2004年在《金属硫化矿床地区矿业固体废物对水环境的影响研究》文中研究说明金属硫化矿床地区矿业固体废物堆放产生的水环境污染问题引起了广泛关注。目前，国内外研究多集中于尾矿和煤矸石的水环境影响，对废石衍生水环境效应的过程、机制、影响因素研究甚少，这与我国大量废石的堆放现状形成了鲜明的对比，所以本文研究金属硫化矿业废石对水环境的影响有一定的实际意义。 文中简要介绍了硫化物的表面反应，对含硫酸根、重金属离子、硬度大的酸性水产生机理进行深入的探讨，总结了金属硫化矿业废石产生酸性水和重金属污染的影响因素。本项研究通过从陕西华县金堆城钼矿区西川河流经废石堆入口和出口处的水取样，测定常量组分、微量组分，分析污染特征，确定了污染指标。为了解废石对水环境影响的动力学变化过程，揭示其变化机理，用当地河流水浸取矿物中的元素，通过淋滤、淋溶—循环实验来探讨组分随时间变化的迁移转化规律，同时采用浸泡实验探讨控制污染组分的因素。 通过研究得出了重要结论：金属硫化矿床地区矿业废石对水的污染不只限于使水酸化，其中SO_4~(2-)、总硬度也会大幅度增加，微量金属Cu、Pb、Zn、Fe的含量也会升高；部分风化的矿物在短时间淋滤下，不会出现酸性水和重金属离子的污染，但在长期作用下有产生这种污染的潜在危险；随淋溶水在柱中累积运行距离的增长和累积接触样品时间的增加，pH值变化程度增大，离子累积量增加；已风化矿物粒度越小，风化程度越高，离子越易溶出，易造成水质的总硬度、硫酸盐污染；实验条件下微量金属离子溶出量小没有产生污染，其中Zn的溶出随时间变化有规律，Fe、Cu、Pb规律性不强；温度升高，有利于无机盐和重金属离子的溶出等。 通过本项研究希望人们对于废石的水环境污染给予全方位的关注。此项研究对控制金属硫化矿业废石对水环境的影响具有一定的理论意义，对于控制污染也具有实用价值。
陈奇[2]2009年在《矿山环境治理技术与治理模式研究》文中提出借鉴前人研究成果,提出依据成因和依据对应的环境效应两种矿山环境问题分类方案,简略讨论了分类依据和分类特征。探讨了矿山环境效应等级概念并提出等级确定方法。从宏观管理角度具体分析了环境效应控制指标。分层次探讨了矿山环境治理技术的特点和适用性。根据治理技术的学科归属将其分为：传统工程治理技术、生物治理技术及生态恢复技术。将矿山环境视为复杂巨系统,提出了基于矿山开采层次的宏观治理模式-防控治理模式和后效治理模式。进一步提出了对应后效治理的具体治理模式,阐述了具体治理模式的理念、特点及适用性。对应矿山环境后效治理模式,设计并开发了矿山环境治理专家系统。探讨了该系统的主要功能：矿山环境效应的识别、治理模式的选择、治理方案优化设计。
张锂[3]2007年在《黄土高原地区煤矿土壤重金属污染调查研究及生态风险评价》文中指出土壤是生态系统的重要组成部分,具有消纳、降解有机污染物、净化大气和水体环境等的重要作用。近年来,随着工业“叁废”的不断排放以及污水灌溉、农药和化肥的不合理使用,土壤重金属污染已经严重影响到人类的健康和生存,成为众多环境科学工作者关注的热点之一。因此本工作的主要研究内容是以我国黄土高原地区典型煤炭工业区——兰州红古矿区煤矿为研究区域,采用统计学等学科理论,通过野外采集样品、实验室化验分析和数量统计分析相结合的研究方法,讨论该矿区土壤重金属污染及其环境效应,理论上可以探索并建立关于矿区土壤污染的研究方法,拓展现代土壤学的研究范畴。应用上可以为矿区土壤资源的合理利用与管理,解决矿区土壤质量下降导致的生态环境问题提供理论依据、基础信息和技术支撑。论文共分四章:第一章矿区土壤重金属污染概述本章较为详细地介绍了重金属污染的特点和土壤中重金属的形态,国内外矿区土壤重金属污染的研究现状及红古矿区地质环境的现状和成因,并对土壤重金属污染的环境效应及土壤重金属形态分析方法及其环境学意义进行了综述,共引用文献69篇。第二章实验方案的设计及研究方法本研究以我国黄土高原地区甘肃兰州红古窑街矿区为研究区域,针对研究区概况,采用系统采集矿区样品、实验室化验分析和数据分析相结合的研究方法。第叁章红古矿区土壤重金属污染综合评价以总量法、对比法、相关性系数法和富集系数法综合评价了重金属元素Cd、Cr、Co、Cu、Mn、Pb、Zn在红古矿区土壤中的富集和污染水平。研究结果表明,矿区土壤中上述重金属元素已经表现出显着的富集和污染贡献,即矿区土壤已经表现出源自煤炭开发利用而导致的重金属污染,并且不同矿井区土壤中重金属含量随开采时间的长短以及煤矸石、煤粉堆堆积时间的长短呈现递增的现象。通过对矿区土壤重金属总量的统计分析,可以得出以下结论:红古矿区表层土壤已经受到Cd、Cr、Co、Cu、Mn、Pb、Zn等重金属元素不同程度的污染。单因子污染指数评价表明,Cd的平均污染指数为3.22,污染指数范围2.41—4.19,属重度污染:Co的平均污染指数为1.47,污染指数范围1.17—1.90,属轻度污染;Cr平均污染指数为1.30,污染指数范围0.86—1.53,属轻度污染;Cu的平均污染指数为1.41,污染指数范围1.03—1.75,属轻度污染:Mn的平均污染指数为1.10,污染指数范围0.95—1.37,属轻度污染:Zn的平均污染指数为1.81,污染指数范围1.31—2.73,属轻度污染:Pb的平均污染指数为2.50,污染指数范围2.04—3.29,属中度污染。综合污染指数评价表明,矿区土壤重金属综合污染指数为2.66,属中度污染。第四章红古矿区土壤重金属元素生态风险评价本章采用了在欧共体标准局叁步连续提取方法基础上改进的四步两次连续提取方法对红古矿区土壤中Cd、Co、Cr、Cu、Pb、Mn、Zn的形态进行了分析及生态风险评价,得出以下结论:Cd元素主要以酸可交换态和氧化物结合态为主,有机结合态和残渣态所占比例较小,这说明矿区土壤系统中Cd元素的活性较高,容易迁移进入坏境,表现出相对较强的迁移性。Zn、Mn元素主要以氧化物结合态为主,这类重金属离子在高还原条件下就释放出来,因而对作物和人类有潜在的危害。以这一形态存在的重金属,特别对环境变化很敏感,也就是说当土壤的pH值和氧化还原条件发生改变时,也可以被释放出来,具有一定的生态风险。这也说明了矿业活动对当地环境的影响。矿区土壤重金属元素的活性态百分比分析结果表明,重金属元素Cd、Mn、Pb、Zn活性态所占的比例较高,对矿区土壤的潜在的危险也较大。Co、Cr、Cu活性态所占的比例则相对较小。矿区土壤重金属元素的生物有效性系数结果表明,重金属中Cd、Mn的生物有效性系数最高,Co、Pb、Zn的生物有效性系数次之,Cu的生物有效性系数最低,说明Cd、Mn元素的生物可利用性强,由此带来的环境危害也较大。
宋书巧[4]2004年在《矿山开发的环境响应与资源环境一体化研究》文中研究说明矿山资源的不可再生性和矿山开发所遗留的环境问题构成了对人类社会可持续发展的威胁。国内外学者从不同角度揭示矿山资源与环境问题,探讨污染治理的技术和路线。广西刁江流域的源头地带是我国着名的大厂矿区,较典型地反映了矿山资源开发与环境保护之间的对立关系。本研究重点解剖了刁江流域矿山资源开发的环境响应,探讨了尾砂资源化、矿山废弃地植被恢复与重建等若干个治理矿山环境问题的技术环节,并根据可持续发展理念,探论了矿山资源环境一体化思路的必要性和做法。主要研究内容与方法:(1)比较全面地调查了矿山废弃地类型、自然定居植物的种类、生境,分析了它们的重金属含量;(2)利用手持GPS 和1:1 万地形图调查了刁江流域矿山废弃地分布与面积;(3)利用南方n200GPS 定位系统测量了刁江沿岸重点污染区历史洪水位,与传统的土壤采样分析相结合,分析洪水淹没区与土壤污染区的关系;(4)在刁江沿岸设置了12 个采样断面,采了近200 个土壤样,分析土壤中污染物含量与分布规律;(5)比较全面地收集了刁江流域矿山开发与环境监测资料;(6)在车河坑马尾砂库上进行了一年的植被恢复与重建野外试验;(7)在温室内进行了半年的尾砂、垃圾肥和P 肥的不同组合对银合欢生长的影响研究。通过本项目的研究,取得如下主要认识:(1)上游的矿山开发已造成刁江流域严重的环境问题。其影响远远超出了矿区范围,影响到了距矿区200 多公里以外的下游地带,主要影响区域包括矿区、上游的拉么溪、平村河、车河河和刁江干流沿岸历史洪水淹没区。(2)在刁江流域上游地带存在大量矿山废弃地。包括随意堆放的尾砂、废石、尾砂库、废弃了的采矿与选矿场及因受污染而废弃了的耕地。这些废弃地中含有大量有毒有害物质且稳定性不好,是刁江流域最大的安全隐患和次生污染源。废弃地上自然定居植物体内的重金属含量高于一般植物,有可能对矿区生态系统构成长期危害。(3)刁江河水被严重污染,河床上沉积了大量尾砂。严重的水环境污染破坏了河流水生生态系统,曾造成刁江中上游河段鱼虾绝迹。河床上的尾砂沉积范围广、厚度深,重金属As、Pb、Zn、Cd 含量非常高,除了直接危害了水环境质量外,还造成河道泄洪能力下降和洪水淹没范围的扩大,构成对沿江土壤环境和生态环
付善明[5]2007年在《广东大宝山金属硫化物矿床开发的环境地球化学效应》文中研究表明矿产开采产生的固体废弃物、酸性废水、重金属离子是矿山开发的叁大环境公害。广东大宝山地处气候温暖湿润的华南地区,是全国着名的Fe-Cu多金属含硫化物矿床,矿产开发对环境的影响有典型的区域性和代表性。受该矿山开发的影响,下游的上坝村成为远近闻名的“癌症”村和贫困村,部分村民中出现“痛痛病”疑似症状。本研究对大宝山矿区及其下游临区进行了系统的野外考察和采样,并在实验室较全面分析了尾矿库尾砂、采选废水、尾矿库积水、河流水、河流沉积物、土壤、可食用叶菜类蔬菜等样品;评估重金属在不同环境介质中的污染程度及潜在风险,揭示重金属在不同环境体系中的存在形态及释放、迁移、转化规律,深入剖析该矿山开发的环境地球化学效应以及重金属的生态地球化学迁移过程等。本研究取得以下主要结论和认识:(1)尾砂库堆放的尾砂是下游酸性废水形成和重金属释放的主要源头。尾砂中含有大量的黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿等金属硫化物矿物,其重金属Pb、Zn、Cd、Cu、Ni、Cr、Mn含量分别高达637.40、5330.37、17.76、421.12、61.15、67.54、1580.24 mg/kg。它们的形态分布以残渣态和铁锰氧化态为主,其次是可交换态、碳酸盐态和有机态,后叁种形态具有较强的活化迁移潜力,Pb、Zn、Cd和Cu这叁种形态分别占总量的40%、20%、40%和32%。(2)受尾砂库外排酸性废水的影响,大宝山流域水体具有低的pH值、高的SO42-和重金属含量特点,且SO42-和重金属含量与pH值呈负相关。顺向下游地区,水体pH值逐步升高,SO42-和重金属含量降低,明显指示它们与矿山及矿山开发的直接关系。在风化淋滤实验中,尾砂矿物破碎细化,并释放出高浓度的重金属。淋滤初期重金属从硫化物中释放尤其快而多,随时间增加淋滤液的pH值逐渐升高,重金属浓度逐渐降低,呈显着负相关。(3)沿横石水上游顺流而下,重金属Pb、Zn、Cd、Cu在河水中的含量逐步减低,但均超标(农田灌溉水质标准)。在铁龙河段,Pb、Zn、Cd、Cu超标最高分别达21倍、27倍、62倍、18倍;在槽对坑河段,超标最高分别达10倍、17倍、33倍、13倍;在横石水河段,超标最高分别达7倍、11倍、16倍、4倍。在上坝村,其Pb、Zn、Cd、Cu、Ni的超标分别达到7.0倍、5.5倍、16.2倍、4.0倍、2.8倍。(4)水体的污染评价结果显示,在铁龙河段,重金属单因子污染指数均很高,并以Cd为最,综合污染指数PI表现为重度污染。在槽对坑河段,仍以Cd的污染最重,但整体污染程度低于铁龙河段,综合污染指数PI显示现为中-轻度污染。在横石水河段,单因子污染指数以Pb、Zn、Cd为最高,综合污染指数仍表现为中-轻度污染。相比较,未受矿山污染的太平河、冷水泾、丘屋坝河段,其单因子指数和综合污染指数均显示为未污染。(5)重金属离子排入下游河流后,部分会发生沉降,并在沉积物中累积。地累积系数显示,沉积物中Pb、Zn、Cd、Cu都存在不同程度的污染,最严重的Cd甚至达到强-很强污染,Pb、Zn也分别形成了强污染和中-强污染,且上游污染明显重于下游地区。上坝村灌溉主渠Pb、Zn、Cd、Cu也形成中-强污染,仍以Cd为最严重。(6)农业生态系统受影响最严重是污灌土壤。表层土壤重金属含量普遍高于国家土壤二级标准,但近年来灌溉水源的替代改变了纵向变化格局。地累积系数显示,Cd污染最为严重,污染等级甚至达到强-很强污染,Pb、Zn也分别形成了强污染和中-强污染。上坝村Pb、Zn、Cd、Cu也形成不同程度的污染,仍以Cd为最严重,达到强污染。(7)在整个流域,土壤重金属单因子污染指数均异常高,仍以Cd最为严重,综合污染指数PI显示为中度污染,内梅罗综合指数PN为重度污染。若以未受矿山废水影响的陈公湾表土为评价基准时,Cd单因子污染贡献有所降低,而Pb、Zn、Cu、Ni、Cr则有很大程度的增加,PI和PN仍异常高,分别显示为中度和重度污染,污染情况与河流水体及河流沉积物类似。这表明,污染表征显然和大宝山开采矿种及伴生元素种类有关,但Cd还与当地的高背景密切相关。(8)重金属可交换态是植物吸收利用主要形态,该区表层土壤具有较高的可交换态含量,并随总量的增加而增加,与土壤pH值表现为负相关。在土壤剖面上,重金属可交换态含量向下迅速降低,并逐渐趋于稳定,应和耕作有关。除Pb在铁龙库口、水楼下村和上坝村表层土中,可交换态含量所占比例异常大之外,整个剖面上全部元素均以残渣态和铁锰氧化态为主,可交换态、有机态和碳酸盐态次之。但可交换态、有机态和碳酸盐态生物有效性较高。元素活性以Pb、Cd最高。(9)重金属在蔬菜中含量与根系土总量未表现出显着相关性,根系土Pb含量未超出国家土壤二级标准,但叶菜类蔬菜中Pb却全部超出食品卫生限量标准,超标倍数在1.5~4倍之间;根系土Cd总量超出国家土壤二级标准,但蔬菜并未全部超标。Zn、Cu、Ni则在根系土和蔬菜中均仅有少数样品轻微超标。该地区土壤Pb具有较高的活性,更利于生物的吸收利用。(10)潜在生态风险评价显示,整个流域存在着高的潜在生态风险,其平均潜在生态风险指数RI为704.9,显示为强风险。上坝村3块水田潜在生态风险指数RI均接近600,近强风险,而其余表层土RI均高于600,为强风险。陈公湾因Cd的拉高,潜在生态风险指数RI达到365.3,显示为中等风险。根系土潜在生态风险指数RI在华屋村、凉桥村、水楼下村显示强风险,上坝村显示为中等风险,风险危害向下游呈降低趋势。(11)从尾砂向生命系统释放迁移过程的4个重要的反应界面控制了重金属的生态环境地球化学迁移。尾砂/水反应界面,控制重金属从源头尾砂中的释放;水/沉积物反应界面,控制重金属在水体中与河流沉积物的沉淀与释放的平衡;土壤/间隙水溶液界面,控制土壤生物有效性;土壤/植物界面,控制生物对重金属的吸收与利用。通过调节反应界面的环境条件,可以阻止反应的发生,为环境治理修复的提供参考依据。(12)各介质间的相互作用较好地刻画大宝山矿区因为矿产开采,重金属元素从内生环境中曝露,然后在表生环境中释放、迁移、转化、归宿的迁移模式。矿区重金属元素的迁移,导致了矿区周围及下游地区环境中重金属显着积累,生态压力不断加剧,并以食物链的方式进入植物和动物体内,最后通过多种途径进入人体,危害生命健康和生态安全。本研究的创新之处主要体现在:(1)选取危害严重、代表性强的大宝山矿为研究对象,剖析其开发引起的环境地球化学效应,对其它热湿地区金属硫化物矿山研究和污染治理提供示范意义。(2)对大宝山矿生态系统进行深入剖析,揭示大宝山周边及下游地区的污染表征与矿山开采矿种及伴生元素种类有关,且Cd还与当地的高背景密切相关。(3)剖析重要介质间的相互作用,揭示尾砂/水界面、河底沉积物/水界面、土壤/间隙水溶液界面及土壤/植物界面等4个重要界面交互作用控制重金属从矿山尾砂向生命系统转移的生态环境地球化学迁移图像:尾砂/水反应界面,决定重金属从源头尾砂中的释放;水/沉积物反应界面,决定重金属在水体中与河流沉积物的沉淀与释放的平衡;土壤/间隙水溶液界面,决定土壤生物有效性;土壤/植物界面,决定生物对重金属的吸收与利用。通过调节反应界面的环境条件,可以阻止反应的发生,为环境治理修复的提供参考依据。
参考文献：
[1]. 金属硫化矿床地区矿业固体废物对水环境的影响研究[D]. 王俊桃. 长安大学. 2004
[2]. 矿山环境治理技术与治理模式研究[D]. 陈奇. 中国矿业大学（北京）. 2009
[3]. 黄土高原地区煤矿土壤重金属污染调查研究及生态风险评价[D]. 张锂. 西北师范大学. 2007
[4]. 矿山开发的环境响应与资源环境一体化研究[D]. 宋书巧. 中山大学. 2004
[5]. 广东大宝山金属硫化物矿床开发的环境地球化学效应[D]. 付善明. 中山大学. 2007
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