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大宝山矿区Mn、Cu、Cd、Pb和As环境地球化学效应研究

作　者: 黄颜珠
导　师: 罗汉金
学　校: 华南理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 大宝山 重金属污染 水质类型 形态分析 溶出模拟
分类号: X142
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


矿山尤其是硫化物矿开采过程中的,大量的酸性废水排入环境并浸滤出各种有毒有害重金属离子,严重的危害矿区及河流的生态,环影响区域人群的健康。因此,矿山金属离子存在的影响条件及形态分析的研究对矿山重金属污染治理有着重要的意义。本论文以广东大宝山矿区及周边地区为研究区域,对其周边地区的河水,井水中的金属离子、土壤和河（溪）沉积物金属含量进行分析,从水质类型和物理化学风化及季节变化等方面研究该地区环境中的金属污染分布及季节性变化的规律。通过对水样进行水质化学分类,知道大宝山水体存在四种水质类型:Ca-SO4,Mg-SO4,Ca-Mg-SO4和Ca-HCO3,其中Ca-SO4型水质中锰浓度、铜浓度、铅浓度最高,分别为:339mg/L、10.614mg/L、0.425mg/L,而在Mg-SO4型水质所含镉浓度和砷浓度最高,其浓度为0.368mg/L和81μg/L。从时空分布来看,大宝山地表水体中雨季的金属离子浓度小于旱季的,而井水和泉水受季节影响较小;但是对于砷却是旱季水样中的砷浓度比雨季的小,且水样中没有发现高砷浓度水样。而土壤金属总量分析结果表明,金属的性质及化学形态,以及自然的搬运、氧化风化作用,雨水的冲刷下渗、地下水位的影响等各种因素使得两季的土壤中金属总含量变化情况不一样。同时为了进一步研究土壤金属离子迁移的影响因素,对土壤进行了重金属和砷的化学形态分析及模拟了土壤重金属静态溶出实验。通过BCR法,对重金属进行了四种形态提取,结果表明:尾矿剖面土样中的酸提取态锰百分比在11.7%88.0%,矿区小溪上游沉积物中的锰酸提取态百分比很高,达到了80.1%,稻田土的为71.3%,甘蔗土的为32.1%;土壤中的铜,其酸提取态除了槽对坑尾矿表土、上坝村稻田土和上坝村河底沉积物占的比例较大,分别为34.2%、38.47%,和17.15%,其他土壤均以残渣态形态存在;镉残渣态59.38%99.4%,而对坑尾矿表土、上坝村稻田土和上坝村河底沉积物酸提取态占的比例较大,分别为40.27%、16.38%和12.94%。铅的酸提取态比例非常低,都是小于5%。对土壤砷采用六步提取法,结果显示土壤中的交换态和吸附态这两种生物利用态的砷含量比例很小,主要以残渣态存在,而晶质Fe氢氧化物吸附态砷、非晶质或低结晶度Fe氢氧化物吸附态砷和硅铁氧化物中砷占有一小比例。在土壤静态溶出实验中,以pH为1、3、5、7、9的水溶液作为提取剂,连续浸泡。从实验结果可以看到,尾矿剖面表土、0.5m及1m处土壤和稻田土浸泡液中,pH1的浸泡液锰、铜和铅浓度均大于其他四个pH浸泡液中的浓度,而且其他的四个浸泡液金属离子浓度都是相近的,而中游土样的五个不同pH浸泡液中的金属离子浓度相差不大;对于镉,表土、0.5m、1m和中游土样的五个pH的浸泡液中镉的浓度都是相近的,pH为1的浸泡液中的镉浓度变化曲线并没有比其他分离,浸泡53天后,五个土样浸泡液中的镉浓度都突然下降,随后基本不变动;五个土壤浸泡过程中,可知溶液中ρ（砷）变化的最终趋势是降低,只有0.5m土壤浸泡过程中有表现出pH对砷溶出的影响,其余四个土壤的五个pH浸泡液中的砷浓度相差不大。

全文目录


摘要  6-8
Abstract  8-13
第一章 绪论  13-26
  1.1 引言  13
  1.2 矿山开采与重金属污染  13-21
    1.2.1 重金属污染  14-15
    1.2.2 重金属形态的定义及分类  15-17
    1.2.3 锰、铜、镉、铅性质和研究现状  17-21
  1.3 砷物理化学性质与化学形态  21-24
    1.3.1 砷的性质及与人类健康的关系  21-22
    1.3.2 砷的迁移研究  22-23
    1.3.3 土壤中砷的形态分析  23-24
  1.4 选题意义与研究内容  24-26
    1.4.1 选题意义  24
    1.4.2 研究内容  24-26
第二章 样品采集与实验  26-34
  2.1 样品采集  26-28
  2.2 样品处理  28-29
    2.2.1 水样的预处理  28
    2.2.2 土样的预处理  28-29
  2.3 实验内容  29-34
    2.3.1 水样的化学类型分类  29
    2.3.2 土样重金属总量测定  29-30
    2.3.3 土样金属化学形态分析  30-32
    2.3.4 土样砷的形态分析  32
    2.3.5 土样静态溶出模拟实验  32-33
    2.3.6 易溶金属盐的溶出实验  33-34
第三章 锰、铜、镉、铅和砷的水环境效应  34-47
  3.1 锰的水环境效应  34-36
    3.1.1 水环境中锰浓度与水质类型、SO_4~(2-)浓度的关系  34-35
    3.1.2 水环境中锰浓度的季节变化及与pH的关系  35-36
  3.2 铜的水环境效应  36-39
    3.2.1 水环境中铜浓度与水质类型、SO_4~(2-)浓度的关系  36-38
    3.2.2 水环境中铜浓度的季节变化及与pH的关系  38-39
  3.3 镉的水环境效应  39-41
    3.3.1 水环境中镉浓度与水质类型、SO_4~(2-)浓度的关系  39-40
    3.3.2 水环境中镉浓度的季节变化及与pH的关系  40-41
  3.4 铅的水环境效应  41-43
    3.4.1 水环境中铅浓度变化与水质类型、SO_4~(2-)浓度的关系  41-42
    3.4.2 水环境中铅浓度的季节变化及与pH的关系  42-43
  3.5 砷的水环境效应  43-46
    3.5.1 水环境中砷浓度变化与水质类型、SO_4~(2-)浓度的关系  43-44
    3.5.2 水环境中砷浓度的季节变化及与pH的关系  44-46
  3.6 本章小结  46-47
第四章 土壤及河底沉积物重金属、砷含量的季节性变化  47-62
  4.1 土壤及河底沉积物锰含量的季节性变化  47-49
    4.1.1 尾砂库区内土壤剖面的锰含量变化  47-48
    4.1.2 河底沉积物中锰含量的季节变化  48-49
    4.1.3 表土中锰含量的季节变化  49
  4.2 土壤和河底沉积物铜含量季节变化  49-52
    4.2.1 尾砂库区内土壤剖面的铜含量变化  49-51
    4.2.2 河底沉积物中铜含量的季节变化  51
    4.2.3 表土中铜含量的季节变化  51-52
  4.3 土壤和河底沉积物镉含量季节变化  52-54
    4.3.1 尾砂库区内土壤剖面的镉含量变化  52-53
    4.3.2 河底沉积物中镉含量的季节变化  53-54
    4.3.3 表土中镉含量的季节变化  54
  4.4 土壤和河底沉积物铅含量季节变化  54-57
    4.4.1 尾砂库区内土壤剖面的铅含量变化  55
    4.4.2 河底沉积物中铅含量的季节变化  55-56
    4.4.3 表土中铅含量的季节变化  56-57
  4.5 土壤和河底沉积物砷含量季节变化  57-58
    4.5.1 尾砂库区内土壤剖面的砷含量变化  57-58
    4.5.2 河底沉积物中砷含量的季节变化  58
    4.5.3 表土中砷含量的季节变化  58
  4.6 河底沉积物金属含量与河水中金属浓度、pH关系  58-60
  4.7 本章小结  60-62
第五章 土壤重金属和砷化学形态分析  62-77
  5.1 土壤锰的化学形态  62-65
    5.1.1 尾砂库剖面土层锰的形态变化  62-63
    5.1.2 河底沉积物锰的形态变化  63-64
    5.1.3 表土锰的形态变化  64-65
  5.2 土壤铜的化学形态  65-67
    5.2.1 尾砂库剖面土层的铜形态变化  65-66
    5.2.2 河底沉积物铜的形态变化  66
    5.2.3 表土铜的形态变化  66-67
  5.3 土壤镉的化学形态  67-70
    5.3.1 尾砂库剖面土层镉的形态变化  68
    5.3.2 河底沉积物镉的形态变化  68-69
    5.3.3 表土镉的形态变化  69-70
  5.4 土壤铅的化学形态  70-72
    5.4.1 尾砂剖面土层铅的形态变化  70-71
    5.4.2 河底沉积物铅的形态变化  71
    5.4.3 表土铅的形态变化  71-72
  5.5 土壤砷的化学形态  72-75
    5.5.1 尾砂剖面土层砷的形态变化  72-73
    5.5.2 河底沉积物砷的形态变化  73-74
    5.5.3 表土砷的形态变化  74-75
  5.6 本章小结  75-77
第六章 土壤的重金属及砷静态溶出模拟实验  77-95
  6.1 溶出液的pH变化  77-80
  6.2 溶出液中SO_4~(2-)浓度变化  80-82
  6.3 溶出液中锰浓度变化  82-84
  6.4 溶出液中铜浓度变化  84-86
  6.5 溶出液中镉浓度变化  86-89
  6.6 溶出液中铅浓度变化  89-91
  6.7 溶出液中砷浓度变化  91-92
  6.8 本章小结  92-95
第七章 不同土壤类型中可溶性金属盐与难溶性金属盐的分布特征  95-98
  7.1 剖面的可溶性与难溶性金属盐分布特征  95
  7.2 不同位置的可溶性与难溶性金属盐分布特征  95-97
  7.3 本章小结  97-98
结论与展望  98-101
参考文献  101-108
附录  108-113
攻读硕士学位期间取得的研究成果  113-114
致谢  114

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境科学基础理论 > 环境地学 > 环境地球化学
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