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招远金矿区地表水重金属污染特征研究

作　者: 梁宁
导　师: 杨丽原
学　校: 济南大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 金矿地表水重金属污染空间分布污染评价
分类号: X53
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

矿山开采所导致的生态环境破坏已成为备受关注的全球性问题。招远是中国最重要产金区，长年开采产生大量矿山废水，以及区域内大量不同规模的冶炼厂、选矿厂、化工厂、石料厂等排放的污废水，未经处理直接进入周围地表水，给周围环境带来严重的危害，生态环境问题不容乐观。本文以玲珑金矿、焦家金矿以及焦家金矿附近的金城冶炼厂周围地表水体及沉积物中重金属为研究对象，分别在玲珑金矿区布置的13个典型采样点、焦家金矿区13个采样点、金城冶炼厂布置5个采样点采集水样和沉积物。测定分析了样品中重金属元素As、Cr、Cd、Cu、Hg、Pb的含量及7种化学形态的含量，揭示重金属在水体和沉积物中的空间分布规律、赋存形态及生物有效性，并对水体和沉积物中重金属的潜在生态危害程度进行评价，主要结论如下：(1)焦家金矿区地表水体及沉积物中重金属元素As、Cr、Cd、Cu、Pb的含量较小，污染较轻；金城冶炼厂周边水体中Cu、Pb和Hg严重超标，As、Cr、Cd污染较轻，沉积物中As、Cd、Cu、Hg、Pb超标严重，Cr未超标，污染较轻；玲珑金矿地表水中，Cd和Pb超标，为Ⅴ类水质或Ⅳ类水质，As、Cr和Cu含量较小，Hg为Ⅲ类水质，平均超标倍数为5.2倍；三个研究区的地表水均呈弱碱性，重金属迁移能力较弱，均表现为与污染源距离远近有关，污染源附近含量较高，越远则含量越小。(2)焦家金矿山溪流沉积物中六种重金属以残渣态为主要的存在形态，另外As水溶态含量相对较高，占总量95.3%，Cd的离子交换态相对较高，其余元素的水溶态、离子交换态含量和盐酸盐结合态含量均比较低；Cu、As、Cr的腐殖酸结合态含量相对较高，Cr和Cd的强有机结合态含量也相对较高；生物有效性大小排序为Cd>Pb>As>Cu>Hg>Cr。(3)水体-沉积物之间重金属含量差异明显，沉积物中重金属含量显著大于水体，重金属运移主要以水力搬运为主，受到距离污染源远近的影响，离污染越近，沉积物中重金属分配系数越高。重金属水-固的对数分配系数Log(KD)顺序分别为焦家金矿山溪流Cd>Pb>As>Cu>Hg>Cr，金城冶炼厂为As>Cd>Pb>Cu>Hg>Cr，玲珑金矿河流为As>Pb>Cr>Cu>Hg>Cd。沉积物中重金属富集分析表明：焦家金矿沉积物中Cd和Hg富集现象显著，As、Cr、Cu和Pb富集较小，富集程度大小顺序为Cd>Hg>Pb>Cu>As>Cr；金城冶炼厂沉积物中Cr、Cu和Pb的富集系数较小，As、Cd和Hg富集系数较大，元素富集程度顺序为Cd>Hg>As>Cu>Hg>Cr；玲珑沉积物中Cr元素的富集系数均小于1，受到地壳元素的强烈影响，As、Cd、Cu、Hg、Pb均大于1，显示出强烈的人为因素扰动。金矿开采是该区域重金属的主要污染源。玲珑金矿沉积物重金属元素富集程度顺序为Cd>Cu>Hg>As>Hg>Cr。(4)分别采用内梅罗综合指数法、潜在生态危害指数法、地质累积指数法对水体及沉积物重金属污染评价，结果显示：焦家矿山水体未受重金属污染，水质清洁；金城冶炼厂周边地表水体未受到As、Cr、Cd、Cu、Hg、Pb污染或污染较轻，Hg污染严重；玲珑金矿区水体中，六种重金属元素在多数采样点未受污染或轻污染，Pb和Cd污染较为严重。焦家矿山溪流沉积物重金属以As、Cr、Cu和Pb污染较轻，Hg和Cd污染较重；金城冶炼厂沉积物中，Cr污染较轻，As、Cu、Pb、Cd、Hg污染较重；玲珑金矿区沉积物重金属中，As和Cr为轻微污染，Cu为中等强度污染，Pb、Cd和Hg表现出很强的污染。

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-12
第一章绪论  12-22
  1.1 问题提出及研究意义  12
  1.2 国内外研究现状及进展  12-18
    1.2.1 矿山环境问题研究现状  12-13
    1.2.2 地表水及沉积物中重金属元素污染特征  13-14
    1.2.3 重金属形态分类特征  14-15
    1.2.4 矿区环境污染评价  15-18
  1.3 存在问题及发展趋势  18-19
  1.4 主要研究内容与技术路线  19-22
第二章实验材料与方法  22-32
  2.1 研究区自然概况  22-25
  2.2 社会经济概况  25-27
  2.3 材料及方法  27-32
第三章重金属含量及分布规律  32-50
  3.1 焦家地表水重金属分布规律  32-38
    3.1.1 焦家金矿区地表水中重金属含量  32-34
    3.1.2 焦家金矿区地表水中重金属分布规律  34-38
  3.2 玲珑地表水重金属分布规律  38-42
    3.2.1 玲珑金矿区地表水重金属含量  38-39
    3.2.2 玲珑金矿区地表水重金属空间分布  39-42
  3.3 焦家金矿沉积物重金属分布规律  42-46
    3.3.1 焦家金矿区沉积物重金属含量  42-44
    3.3.2 焦家金矿区沉积物重金属空间分布规律  44-46
  3.4 玲珑金矿区沉积物重金属含量及空间分布  46-47
    3.4.1 玲珑金矿区沉积重金属含量  46
    3.4.2 玲珑金矿区沉积物中重金属空间分布规律  46-47
  3.5 本章小结  47-50
第四章重金属的化学形态及生物有效性  50-60
  4.1 沉积物中重金属各形态含量分析  50-55
  4.2 沉积物中重金属的生物有效性  55-58
  4.3 本章小结  58-60
第五章重金属迁移累积特征及来源  60-74
  5.1 水体-沉积物中重金属元素的分布特征  60-62
  5.2 沉积物中重金属的富集能力分析  62-66
  5.3 矿区重金属元素的主成分分析  66-70
    5.3.1 焦家金矿山溪流沉积物主成分分析结果  67-68
    5.3.2 金城冶炼厂地表水沉积物主成分分析结果  68-69
    5.3.3 玲珑金矿山溪流沉积物主成分分析结果  69-70
  5.4 本章小结  70-74
第六章矿区生态风险评价  74-86
  6.1 水体重金属污染评价  74-76
  6.2 沉积物重金属污染评价  76-83
    6.2.1 潜在生态危害指数法  77-80
    6.2.2 地质累积指数法  80-83
  6.3 本章小结  83-86
第七章结论和讨论  86-90
  7.1 主要结论  86-88
  7.2 不足与展望  88-90
参考文献  90-100
致谢  100-102
附录  102

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