用卫星高光谱数据提取江西德兴铜矿矿山废水的pH值污染指标

在对德兴铜矿矿山废水的光谱特征深入分析研究的基础上,总结了不同类型水体(酸性水、碱性水以及河流水)的特征光谱,并利用地物谱特征开展矿山废水pH值污染指标提取研究。针对水体光谱反射率低、特征光谱不明显的特点,采用矿区卫星Hyperion高光谱数据,应用ISA算法和掩膜技术识别出水体分布并进一步与MNF变换有效结合,根据波段散点图进行不同pH值水体的有效分割。为矿山废水污染的诊断和监测提供了新技术和理论支撑。     

用卫星高光谱数据提取江西德兴铜矿矿山废水的pH值污染指标

在对德兴铜矿矿山废水的光谱特征深入分析研究的基础上,总结了不同类型水体(酸性水、碱性水以及河流水)的特征光谱,并利用地物谱特征开展矿山废水pH值污染指标提取研究。针对水体光谱反射率低、特征光谱不明显的特点,采用矿区卫星Hyperion高光谱数据,应用ISA算法和掩膜技术识别出水体分布并进一步与MNF变换有效结合,根据波段散点图进行不同pH值水体的有效分割。为矿山废水污染的诊断和监测提供了新技术和理论支撑。     

德兴铜矿矿山污染高光谱遥感直接识别研究

利用高光谱图谱结合特征开展矿山污染直接识别研究.首先详细分析了德兴铜矿矿山污染(废矿、废水以及植被) 地物的光谱特征, 总结出可利用于直接识别和提取这些污染物的特征光谱, 从而利用矿区航天Hyperion高光谱数据并以矿物识别谱系技术为主有效地识别出矿区的污染类型及其分布.对于以黄铁矿等含铁矿物为主的围岩或贫矿矿石的氧化污染利用70 0nm、10 0 0nm以及2 2 0 0nm附近的特征吸收分别识别出含Fe3 + 矿物及其Fe2 + 和Fe3 + 混合矿物, 并进一步根据光谱特征识别出赤铁矿和针铁矿; 根据矿区水体在6 0 0nm附近吸收特征的差异相对区分出酸性水、碱性水和中性水; 根据植被在6 85nm附近的最大吸收深度相对地划分植被污染程度.最后建议建立矿山污染地物光谱数据库.该研究为利用高光谱的技术优势快速且有效地直接识别与提取出污染源的种类、类型并分析其潜在的污染趋势提供了新的思路, 为矿山污染监测、治理规划和复垦提供了新技术和知识支撑.      

硫多金属矿床开采对水环境的影响——以福建大田地区矿产开发为例

闽西大田地区矿床采选冶活动对水土生态环境系统造成了严重的破坏，矿区采选矿废水pH值、SO4^2-浓度远远超过水环境标准，选矿废水和接纳采选矿废水的河流水体中Fe、Mn、Cu、Pb、Zn、Cd的含量大部分超过地面5类水标准，少部分超过4类水标准，矿区采选矿业废水是地表水金属污染的重要源头。矿业废水pH值与金属Fe、Mn、Cu、Pb、Zn、Cd的含量具有明显的负相关关系，SO4^2-浓度与金属离子Fe、Mn、Cu、Pb、Zn、Cd浓度具有较一致的变化规律。提出整治硫多金属矿山环境污染，应坚持因地制宜、矿业资源开发与环境保护并重的方针，用石灰石碱性中和酸性废水，隔离覆盖尾矿矿堆，对废弃矿山植树种草进行生态修复，对效益低下的开采矿山退矿还林，对严重环境污染的矿山实行关闭，对新开矿山要进行科学规划开发。     

酸性矿山废水对合山地下水污染的硫氧同位素示踪

以广西合山煤矿为例,应用硫酸盐硫、氧同位素示踪并量化酸性矿山废水对矿区地下水的污染。合山矿井水表现出高浓度SO2-4和低p H值的酸性矿山废水特征,其硫酸盐硫、氧同位素组成显著富集轻同位素,表明煤矸石中黄铁矿的氧化是其产生的主要机制,反应途径为微生物作用下Fe3+对Fe S2的氧化。利用硫酸盐硫、氧同位素组成并应用三元混合模型计算,结果表明矿区地下水基本都受到酸性矿山废水的入渗影响,其对地下水硫酸盐的贡献比例为16%~52%。硫酸盐硫、氧同位素能够示踪酸性矿山废水对地下水的影响,是示踪与评价矿山开采活动对地下水污染的有效手段。     

淮南塌陷塘重金属空间分布特征研究

长期地下煤炭开采在地表产生了大面积的塌陷塘,并造成了不同程度的水域污染。为研究塌陷塘重金属的分布特征及成因,选择了8种对环境影响较大的重金属元素（Fe,Mn,Zn,Cu,Cr,Cd,Pb,Ni）为研究对象,以淮南潘集一矿塌陷塘为研究区域,利用ArcGIS地统计模块中的协同克里格算法,通过水体实测光谱反射率作为协变量来估算水体中的重金属含量空间分布特征。结果表明:水体实测光谱与重金属含量有较好的关系,以水体光谱为协变量的协同克里格插值与单变量的普通克里格插值相比,8种重金属元素的预测值与实际值之间的均方根误差明显减少,证明水体实测光谱适合作为协变量来估计水体重金属的空间分布情况。综合分析发现,水体中的Cd,Pb,Cu,Ni主要来自水域西北部的煤矸石堆山,且Cd,Cu,Pb含量均超过了当地的背景值,对环境影响较大;Cr主要来自农业肥料、成土母质和周边道路旁的煤泥灰厂及煤矸石堆;Zn的来源主要是煤矸石、上游生活污水、农业肥料、土壤母质,由于其含量较低,对水环境质量的影响不大。      

煤矿废水—河流系统中硫同位素的地球化学特征——以贵州龙里猴子沟为例

为更好地了解煤矿关闭后矿山环境中水体的变化,本文研究了猴子沟流域矿山废水和河流水系硫酸根中硫同位素的组成。结果显示,煤矿虽然不再开采,但煤矿对当地水体的影响依然存在。水体中硫同位素均值为-3.82‰,显示了与当地煤中硫化物内硫同位素相近值,不仅反应了水体受污染的情况,还揭示了水体中硫酸盐的主要来源。     

基于吸收峰加权的岩矿光谱匹配方法研究

基于高光谱图像的矿物识别主要依赖于矿物的特征光谱曲线,但由于矿物普遍存在的同质多象和类质同象的现象,常常造成矿物识别误差.在矿物的光谱曲线描述中,吸收位置是一个非常重要的特征,它较好地反映了矿物的单个诊断性特征.文章在利用完全波形特征的基础上,加强了单个诊断性特征,提出了一种基于吸收峰加权的预处理技术.利用该技术并结合...     

湖北黄石地区水体砷背景及其污染的环境地球化学研究

对黄石地区各类水体中砷元素的地球化学特征及污染调查研究表明:1)区域各类水体砷的背景值含量范围为0.52~5.46μg/L,这一值代表了研究区各类水体富砷的化学组成特征.2)区域地质是制约区域水体背景值的主导因素.碎屑岩区水体中As的含量相对较高,pH为中-酸性(6.54~7.14),电导率也很高(R:600~1860μΩ^-1).3)区域水环境污染有两类,一类自然污染源是中生代中酸性岩体与与碳酸盐岩接触带夕卡岩型矿体矿化裂隙水及流经二叠系梁山煤组(P₁l)和龙潭组(P₂l)煤系溪水;另一类是人为污染源,它们是选矿厂、化工厂、有色金属冶炼厂等工业废水.4)各类水体中砷元素的含量、元素组合及pH、E_c等特征明显不同.     

凯里市鱼洞河矿区矿井水水化学特征及污染地下水途径

近年来对贵州省凯里市鱼洞河流域矿区地下水质监测表明该区地下水污染严重。以该区矿井水为研究对象,根据采集的14件矿井水样品试验数据,采用Piper三线图,对矿井水基本化学特征进行分析。对典型矿山矿井水补、径、排位置取样试验研究分析矿井水污染地下水途径。结果表明:研究区矿井水pH值变化范围为2.65~6.74,其中KJ02、KJ04为中性水,KJ13为弱酸性水,其余均为强酸性水;阳离子主要为钙离子,阴离子主要为硫酸根,水化学类型主要为SO_(4)-Ca型水;采空区内水解、溶解矿层中的Fe^(2+)、Fe^(3+)、Al^(3+)、SO_(4)^(2-)等离子,致使地下水体污染;污染地下水途径有采空区水体自身受污染、矿井水污染顶板含水层水体、矿井水污染底板含水层水体。     

贵州凯里煤矿地区水质分析与微生物处理实验研究

分析贵州凯里地区煤矿排出废水对周边环境的危害,开展了生物法处理受污染河水的试验研究.对贵州凯里地区从鱼洞到江口的一段河流进行取样分析,通过测定色度、OD、SS、pH值及重金属元素浓度等指标,分析煤矿废水对当地生态环境的污染状况.利用硅酸盐细菌(Bacillus mucilaginosus)GY03菌株所产生的絮凝物质探讨其对煤矿废水的吸附作用和处理效果,结果表明,该絮凝剂对水样的最大絮凝率为97.94%,SS去除率达99.43%,对总铁、Zn2 和Ti4 的最大去除率分别为91.94%,90.93%和90%.这说明该絮凝剂能够有效改善受煤矿污染水体的水质.研究结果为微生物絮凝剂在煤矿废水治理中的应用提供了参考资料.     

铜陵矿区主要河流水质分析与污染评价

铜陵矿区是长江下游重要的铜铁资源基地,也是典型的含硫多金属矿区,矿山酸性废水是矿业开发活动不可避免的环境问题,对地表水体有很大影响。本文以铜陵矿区主要河流为研究对象,通过野外调查采样和室内测试分析,从常规理化性质、矿山酸性废水和重金属元素三方面分析了的水质现状,采用单因子指数和内梅罗水质指数法进行了污染评价。结果表明:(1)矿区河流污染成分以有机污染和矿山酸性废水污染为主,其次是重金属污染。(2)在检测的46个河段中, 按综合污染指数大小分级,共计有93.48%的河段受到不同程度的污染,其中,水质严重污染的河段占 4.35%,水质重污染的河段占13.04%,水质污染的河段占 65.22%,水质轻污染的河段占10.87%;共计有6.52%的河段水质较好,均为清洁状态。(3)3条河流按污染程度大小依次为新桥河>顺安河>红星河,除顺安河外,其他均受到了矿山酸性废水污染。今后应重点关注矿山酸性废水的污染机理与风险评估,加强矿区水环境保护与恢复治理工作。     

不同污染水体的多角度偏振光谱研究

以长春市3个农业灌区水库的水体为实验样本,应用二向反射光度计实测了不同水体在2π空间的多角度偏振反射光谱数据,从探测方位角、光线入射角、探测天顶角、偏振角、波段等方面对所测水体的偏振反射数据进行了初步分析与研究。结果表明:偏振特性是水体的一个固有特征,不仅对污染水体物理性质的测试做出了新尝试,而且为未来污染水体的偏振光遥感研究提供了科学依据。     

广东大宝山铁龙AMD中赭色沉积物的含铁次生矿物研究

以广东大宝山铁龙酸性矿山废水(AMD)为研究对象,采集了7个采样点的赭色沉积物样品。利用X射线荧光光谱(XRF)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线粉晶衍射(XRD)和场发射扫描电镜/能谱分析(FESEM/EDS),对AMD中赭色沉积物的矿物相及形貌进行鉴定。现场测定采样点水体物理化学参数(pH/Eh),探讨不同物理化学条件对含铁次生矿物相的影响。结果表明,大宝山铁龙AMD中赭色沉积物的含铁次生矿物主要有施威特曼石、黄钾铁矾、针铁矿、水铁矿等,此外沉积物中还含有七水铁矾、叶绿矾、四水白铁矾、针绿矾、纤铁矾、锡铁山石及羟铝矾等可溶性硫酸盐。施威特曼石具有带骨针棒状、海胆状形貌,针铁矿常呈针状及肾状集合体产出,黄钾铁矾呈六方板状,施威特曼石常可与黄钾铁矾或者针铁矿共生。赭色含铁次生矿物能在AMD较大范围的pH条件下存在,但倾向于Eh高的环境。当pH值增大时,施威特曼石有转变为针铁矿的趋势,并且针铁矿能保存施威特曼石的形貌特征。     

辽宁兴城地区岩石光谱测试及特征分析

在辽宁兴城野外实习基地采用ASD光谱仪完成不同岩石样品光谱测试的基础上, 分析了不同类型、不同地质时代的岩浆岩和沉积岩, 及其风化面和新鲜面的光谱曲线特征。兴城野外不同岩浆岩与沉积岩光谱曲线形态相似, 新鲜面和风化面的特征光谱吸收位置相差不大, 但新鲜面的反射率普遍高于风化面的反射率;岩浆岩和沉积岩样品一般在波长为900 nm左右存在铁离子吸收谷;除了在1 400 nm和1 900 nm处有水汽吸收带外, 岩浆岩和沉积岩样品在2 200 nm左右还存在强吸收谷, 而灰岩在2 300 nm左右有比较高的吸收谷, 这也是利用实测光谱进行岩性分类的理论基础。但是, 不同地质年代下的岩石光谱曲线变化并无规律, 更多地与岩石结构、成分和环境因素等相关。这样, 岩石光谱测试及其特征分析可满足研究区岩性识别、矿化蚀变信息提取的需要。     

酸性矿坑废水对流域酸化的影响——以贵州兴仁县典型废弃煤矿区小流域为例

人们在开采使用矿产资源的同时,堆弃大量含有硫化物的废弃矿石和废渣于周围环境中。矿山环境中因硫化矿物氧化,导致采矿产生大量的酸性矿坑排水。这种水体具有低pH值,高电导率,高硫酸根和高重金属含量的特征。酸性矿坑排水对下游水生生物及植物等具有很强的毒性,大量排放引起的环境问题受到广泛关注。为了了解酸性矿山排水对流域水体和土壤的影响,本文选择位于贵州省西南部兴仁的一个典型废弃煤矿区进行研究,通过测定矿坑排水、水库水、河水的pH值和EC,以及土壤的pH值,分析矿坑排水、地表水以及土壤pH值的空间变化情况,在此基础上对矿坑排水对流域酸化的影响进行了综合评价。调查结果表明,酸性矿坑排水和受其影响的水库水体的电导率很高,且pH值均小于3。研究区域地表水（水库水、河水）本底水化学类型为Ca2+-HCO3-型,其pH值在7左右,反映了流域内有碳酸盐岩广泛分布的自然环境特征。当受到酸性矿坑排水影响后,水化学类型转变为Ca2+-SO42-型,pH值则低于4.0。通常,酸性矿坑排水在流动过程中与河床的碳酸盐岩发生中和反应,促使水体的pH升高。野外考察发现,研究区河道中碳酸盐岩中空易碎,其CaCO3成分因长期与酸性矿山排水发生反应而被耗尽。同时,在氧化条件下,酸性矿坑排水中的铁在流动过程中生成大量的氢氧化物覆盖了沿程的河床。这种覆盖作用抑制了酸性矿山排水进一步与碳酸盐岩发生中和反应。因此,在研究区分布有广泛的碳酸盐岩情况下,受酸性矿坑排水影响的河水到下游5 km处仍保持较低的pH值。研究区的主要农作物是水稻,其灌溉水源主要是水库水。为了了解酸性矿坑排水对土壤的影响,对水库下游流域土壤pH值的空间分布进行普查,统计其出现的频率。结果表明,以受酸性矿坑排水影响的水库水作为灌溉水源的土壤,其表土的pH值较低,平均值在5.0左右。反之,土壤表土的pH值平均值在6.5左右。此外,通过对受到酸性矿坑排水影响显著的土壤进行剖面调查,发现从地表到深度90 cm的土壤的pH值均小于4.0。结合受酸性矿坑排水影响的河水pH值普遍偏低的情况可以推测流域酸化与酸性矿坑排水有密切关系。      

粤北大宝山多金属矿酸性矿山废水中氧化亚铁硫杆菌对黄铁矿的生物氧化作用研究

利用从大宝山尾矿库酸性矿山废水培养得到的氧化亚铁硫杆菌(A.f.菌)和废矿石中的黄铁矿进行不同pH值条件下加菌和不加菌氧化实验。通过测定实验过程溶液的阳离子、硫酸根离子含量和pH值,并通过实验固体产物的XRD分析和反应前后黄铁矿表面的扫描电镜(SEM)对比分析,探讨了大宝山酸性矿山废水中的A.f.菌在不同pH值条件下对黄铁矿的氧化作用。认为:大宝山黄铁矿氧化过程中除了产生Fe离子之外,还产生了Cd、As等毒性离子,黄铁矿在pH值为2.00的环境下比pH值为3.00的环境下更容易被氧化;A.f.菌对黄铁矿的氧化有明显的促进作用,在实验条件的30d内使黄铁矿的表观氧化速率提高2～3倍;黄铁矿的生物氧化作用应该包括非接触的间接氧化作用和接触氧化作用。     

基于可见—近红外反射光谱的典型农田重金属污染风险分类研究

对于人为因素或自然因素造成的农田土壤重金属元素污染,需要进行大面积的土壤环境质量调查和分类管控,然而传统的采样测试方法存在工作量大、代价高等问题。可见—近红外（Vis-NIR）反射光谱是一种快速低成本获取土壤理化信息的手段。为研究Vis-NIR反射光谱预测模型划分土壤重金属污染风险类别的能力,文章以典型人为污染地区（浙江温岭）和典型地质高背景地区（广西横县）的390份农田土壤为样本,测定8种重金属元素（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn）的含量和pH值,并测定土壤Vis-NIR光谱。使用偏最小二乘（PLS）和支持向量机（SVM）算法建立回归模型,对土壤重金属含量和pH值进行预测,并基于预测值进行土壤重金属污染风险分类。结果显示,温岭土壤主要污染元素Cd和Cu的光谱模型回归预测偏差（RPD）分别为1.23和1.19,预测机制与有机质有关。横县土壤主要污染元素As和Cd的RPD分别为1.98和1.93,预测机制与铁氧化物和粘土矿物有关。地质高背景土壤重金属与铁氧化物的正相关性普遍较强,使得光谱模型对重金属含量预测准确度较高。温岭和横县土壤pH值的光谱模型RPD分别为1.76和1.68。土壤重金属污染风险光谱分类的总体 准确度分别为75.0%~100%（温岭）和80.0%~100％（横县）。将Vis-NIR光谱与遥感技术相结合,对农田土壤重金属污染风险进行快速分类总体是可行的。     

废弃煤矿山酸水地学防治的实验室模拟研究

为了从地学的角度探索一种从源头变被动为主动的废弃煤矿山矿井酸水防治的途径,指导矿山环境恢复和治理,研究工作通过建立废弃煤矿山地下水系统物理模型,模拟了不同环境条件下矿井酸水形成和演化特征、探索了不同水动力条件下的矿山酸性水pH值、电导率等指标的变化趋势.实验结果表明:通过人为工程干预,促使"采空区"氧化环境向还原环境转...     

不同条件下形成的黄钾铁矾微形貌对比研究

黄钾铁矾是酸性矿山废水（AMD） 中常见的次生矿物,能有效吸附AMD中Cu、Pb、Zn、Gd、As等重金属元素。不 同条件下形成的黄钾铁矾微形貌不同,其吸附能力也不同。文章通过化学法和微生物法合成了黄钾铁矾,并在粤北大宝山 矿酸性矿山废水中采集了含黄钾铁矾的泥样。利用扫描电镜-能谱分析（SEM） 和X光衍射（XRD）,对三种不同条件下形 成的黄钾铁矾进行鉴定和微形貌特征观察,并分析黄钾铁矾的形成条件。结果表明,常温条件下,pH值2.0~2.5时能够化 学合成黄钾铁矾,其晶体粒径约2~10 μm,且晶形呈板状;而在65℃时,可在pH2.0~3.0之间化学合成黄钾铁矾,但晶形 差。微生物法合成黄钾铁矾pH范围是2.0~5.0,其晶形完好,呈菱面体且晶体大小比较均匀,而约为2~4 μm。酸性矿山废 水中的黄钾铁矾形成的pH值为2.5~3.5,晶形为菱面体形,单个晶体大小多为1~2 μm。根据其形成条件和微形貌特征,文 章推测酸性矿山废水中形成的黄钾铁矾可能是微生物成因。