pH值和氧化剂对硫化锑氧化溶解的影响机制

矿山开采活动影响下辉锑矿的氧化溶解是影响岩-土-水环境介质中锑的迁移转化及其环境效应的重要过程。目前对于辉锑矿溶解的研究主要关注动力学特征,对于它氧化溶解的途径、环境因素的影响、锑的释放规律等重要问题的认识还不明确。为探究碳酸盐岩矿区地下水中锑释放过程,选取重要环境因素pH值和Fe(Ⅲ),采用单因素控制条件下的批实验方法,精细刻画避光条件下辉锑矿(Sb_2S_3)氧化溶解速率及Sb和S氧化产物的组成特征。研究结果表明,Sb_2S_3的氧化溶解是一个产酸的过程,Sb和S的释放速率、途径和产物特征受pH值和Fe(Ⅲ)的显著影响。Sb_2S_3的氧化溶解速率由快变慢后趋于平衡,初始反应速率的量级为10~(-8) mol/(m~2·s),平衡反应速率的量级为10~(-10) mol/(m~2·s)。Sb的释放氧化速率随pH值的增加而增加,强碱条件下最有利于Sb的释放和氧化。强酸条件下,H_2S、SO_2气体逸出和S(0)的沉淀促进了Sb_2S_3的溶解,Sb(Ⅲ)和S(0)为主要产物。中性条件下,溶解形成的HS~-经逐步氧化生成SO~(2-)_4和少量S_2O~(2-)_3,Sb(Ⅲ)和Sb(V)含量相近。强碱条件下,SbS~(3-)_3和S~-_x的生成显著提升了Sb_2S_3的氧化溶解速率,Sb(V)和S_2O~(2-)_3是主要产物。Fe(Ⅲ)单独氧化作用时,Sb(V)和S(0)是主要产物,锑释放的表观速率无显著提升,可能与SbOCl和S(0)的生成有关。研究表明,O_2能够协同Fe(Ⅲ)氧化Sb_2S_3,但以Fe(Ⅲ)的作用为主导。本研究揭示了Sb_2S_3在不同pH值及氧化剂条件下氧化溶解的产物组成特征,提出了不同环境因素影响下的氧化溶解途径,证明碳酸盐岩天然缓冲地层更有利于锑的释放与氧化,岩溶地下水中锑诱发的环境效应会更为严重。     

锑矿区水体水环境锑污染及硫同位素示踪研究

本文系统研究了贵州省半坡锑矿区水环境锑污染现状,用硫同位素指示采矿活动对矿区水体的影响,以查明锑矿区水环境中Sb的释放迁移过程和水污染程度。研究发现,矿区水体中Sb和SO42-含量分别高达1377μg/L和1926 mg/L;岔河下游近10 km处仍保持较高水平(182.5μg/L Sb和59.8 mg/L SO42-)。岔河水体中,δ34S-Sb、δ34S-SO42-和Sb-SO42-间均具显著正相关,相关系数分别为r=0.68(p<0.05)、r=0.89(p<0.01)、r=0.72(p<0.05)。表明岔河水体中,δ34S和SO42-能很好地指示矿业活动引起的Sb污染程度和扩散范围。根据同位素质量平衡原理估算,发现矿区下游水体中的硫主要来自矿山,表明矿区下游水体污染受采矿活动影响显著。     

典型锑矿区地下水中锑污染年际变化特征和成因分析

湘中锡矿山锑矿区重金属污染问题突出,近年来矿区大力实施废渣综合整治和生态修复工程,但地下水污染修复成效未知。通过2013—2022年连续10 a采集的锡矿山锑矿区地下水样品,运用水化学分析、离子相关性分析、地统计学等方法,对地下水化学特征、锑污染年际变化特征、锑污染来源和途径进行了系统研究。结果显示：(1)锡矿山锑矿区地下水水化学类型主要为HCO₃·SO₄—Ca型,地下水水化学组分的形成过程受固废淋滤和盐岩溶解控制;(2)矿区泥盆系上统佘田桥组、锡矿山组以及矿区外围下石炭统3个灰岩裂隙含水层受到不同程度的锑污染,尤其是佘田桥组含水层,锑质量浓度均值达7.139 mg/L,受辉锑矿氧化影响显著,而锡矿山组、下石炭统含水层锑的来源主要受尾渣、废石等固体废弃物淋滤控制;(3)10年间佘田桥组地下水锑质量浓度均值差异较大,2013—2015年,锑质量浓度均值为13.31 mg/L,逐年下降,2016—2018年锑质量浓度均值为7.28 mg/L,逐年略升,2019—2022年锑质量浓度均值为6.06 mg/L,整体呈下降趋势。分析表明矿区生态环境逐步...     

锑同位素测试方法及其应用研究

随着多接收电感耦合等离子质谱仪及其分析技术的快速发展,锑同位素得以深入研究,从而为有效示踪环境中锑来源与地球化学过程成为可能。本文在锑同位素分析方法及其应用研究最新进展评述的基础上,结合笔者团队开发的Sb同位素分析方法,指出离子交换树脂法与巯基纤维或树脂相结合的纯化分离可能是首选的前处理方案;而元素外标法与氢化物系统的结合,是进行仪器质量分馏校正的最佳途径,其分析精度和效率都可以大幅提升,分析精度可达0.4ε。氧化还原、蒸发冷凝和吸附过程等是产生锑同位素分馏的主要原因。目前,锑同位素在环境污染和考古学研究中已展现了独特的优势,并将随着其分馏机理的进一步阐明和应用范围的拓展,在地学及其他诸多领域得到更广泛的应用。     

铁锰铝氧化物对锑的吸附研究进展

锑(Sb)是一种对人体有毒的重金属元素。近年来由于矿业开采、冶炼与广泛的使用，其污染已经成为了全球性的环境问题。锑的毒性和迁移强烈依赖于它的化学形态和环境氧化还原条件。锑极易被沉积物、土壤中的铁、锰、铝(氢)氧化物和黏土矿物吸附。本文基于前人和作者的已有工作，对铁锰铝(氢)氧化物和黏土矿物吸附锑的热力学、动力学及吸附机制进行了详细综述，对温度、pH、离子强度、共存离子等因素对锑吸附的影响进行了讨论，指出铁(氢)氧化物吸附Sb(III)过程存在的氧化是由氧气导致，而锰(氢)氧化物吸附过程的Sb(III)氧化是由吸附剂中的Mn(IV)离子引起；铝氧化物、黏土矿物对Sb(III)和Sb(V)的吸附较弱；(氢)氧化物对Sb(III)和Sb(V)的吸附分为内层或外层吸附，但结合方式有差异。本文可为铁锰铝复合吸附剂以及吸附过程中Sb同位素的研究提供一定的理论基础。     

汉源铅锌矿淋滤液中As元素随pH和矿石粒径变化特征

<正>近年来,矿山开采带来的环境污染问题日益严重,矿区内的尾矿坝及露天堆放的废石堆、矿石堆是矿区周围及其下游环境中重金属元素的主要来源,天然雨水淋溶浸泡作用对重金属元素的释放迁移具有一定的促进作用[1],因此,对尾矿、废石、矿石的模拟淋滤实验能够揭示污染源中矿物的分解转化规律、水-岩氧化还原反应机理、重金属元素在水-岩中的迁移转化规律以及影响因素等,从而能够为矿山环境污染     

常压密闭微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定锑矿石中的锑

采用王水溶解锑矿石常出现溶矿不彻底、提取过程中锑水解的问题,导致测定结果偏低;虽然原子荧光光谱法广泛应用于锑的测定,但是该方法由于仪器线性范围窄,对于高含量锑(5%)的测定容易引入较大稀释误差。本文对样品采用氢氟酸-硝酸-盐酸混合酸溶后,在提取过程中加入酒石酸与锑络合,充分抑制了锑的水解。实验结果表明:采用氢氟酸、硝酸、盐酸混合酸体系的溶矿方式,能够有效分解矿石中的硅酸盐组分,使溶解更加彻底,锑的测定结果优于王水溶矿,且检出限更低(1.10μg/g);通过酒石酸与锑的络合及盐酸对锑水解的抑制,锑的测定结果优于王水介质及盐酸介质的结果,且方法精密度(RSD,n=6)为0.11%～1.11%,较其他介质更稳定。在ICP-OES分析中通过对锑元素分析谱线的优选,可以获得更宽的线性范围,从而实现了对较高含量锑的准确测定。本方法能快速、有效溶解锑矿石并避免锑元素水解,经国家一级标物验证,所得结果与认定值相符,适用于分析锑矿石中含量范围在0.7%～40%的锑。     

微生物介导下高砷地下水系统的氧化还原分带性概念模型

微生物活动对地下水水化学组分、氧化还原环境及砷的迁移转化有重要影响。研究高砷地下水系统的氧化还原分带性,有助于进一步理解微生物作用下地下水中砷的迁移转化规律,并为高砷地下水原位修复技术提供理论依据。在综述前人的研究成果的基础上,阐明了不同生物地球化学阶段砷的吸附、释放及固定过程,并刻画出高砷地下水系统的氧化还原分带性概念模型。在地下水环境中,微生物依次消耗(还原)溶解氧、NO-3、Fe(Ⅲ)、SO2-4和CO2等组分,氧化有机物获取能量。在溶解氧和NO-3还原阶段,地下水处于偏氧化环境,此时Fe(Ⅲ)还原受到抑制,其负载的砷不会释放到地下水中;当Fe(Ⅲ)还原时,地下水处于还原环境,会导致与之共存的砷释放,形成高砷地下水;而当SO2-4还原时,地下水处于强还原环境,产生的HS-与Fe2+形成的铁硫化物吸附或共沉淀砷,会降低地下水中的砷浓度。     

锑的地球化学行为以及锑同位素研究进展

锑被广泛用于生产各种阻燃剂、玻璃、橡胶、颜料、陶瓷、半导体原件等。锑在火成岩中属于分散元素,但可以富集在沉积岩中（如深海黏土、页岩及碎屑岩）。锑常出现在与辉长质深成岩有关的岩浆硫化物矿床、与花岗岩有关的硫化物矿床、碎屑岩-碳酸岩赋矿的钨-锑-汞层控矿床及热液铅锌矿床中。目前高精度锑同位素的分析测试方法已基本成熟,即酸溶、阳离子树脂交换柱结合硫醇棉纤维法或阴阳离子交换柱法分离富集锑、氢化物发生器MC-ICP-MS测定锑同位素。仪器的质量歧视校正通常采用标样-样品匹配法、In内标法和Sn内标法。不同地质储库端元的锑同位素组成变化较大（达18‱）,海水为～3.7‱,硅酸岩为0.9‱～2.9‱,硫化物（辉锑矿、闪锌矿、黄铁矿、白铁矿）为-1.9‱～16.9‱。且来自不同国家的辉锑矿具有不同的锑同位素组成,不同产地玻璃的锑同位素组成也不同。锑同位素在氧化还原过程（或硫化物沉淀）和无机吸附过程会发生明显分馏,分别达～9‱和～4‱。因此,锑同位素有可能作为一种灵敏的地球化学示踪剂,对示踪成矿物质来源、刻画与氧化还原等过程有关的成矿过程和探讨矿床形成机理、矿区重金属锑污染的治理以及考古等方面具有重要指示作用。     

光照和溶解性有机质对氧化锑溶解速率的影响

<正>氧化锑(Sb2O3)是Sb选冶的重要矿物之一,同时也是锑产品中使用最多的一种锑化合物,其使用量占了总锑使用量的60%[1]。2013年,全球Sb2O3的总消费量已经达到13万t,占当年全球矿山Sb产量的80%[2]。Sb2O3的溶解过程作为Sb地球化学循环的第一步,其释放动力学和机理目前仍然不清楚。因此,本文以Sb2O3为研究对象,开展了Sb2O3中Sb的溶解释放动力学、机理和主要影响因素研究,旨在揭示含     

矿业活动固体废弃物中重金属元素释放机理 的浸出实验

矿业活动中产生的固体废弃物包括废石、尾矿和冶炼废渣。这些固体废弃物堆放于露天环境,经过长期的自然风化作用,会对周围环境产生重要的影响。以攀枝花钒钛磁铁矿矿业活动为例,采集了废石、尾矿和冶炼废渣3种类型的固体废弃物,通过浸出实验,研究了不同粒度、不同pH值条件下这些废弃物中重金属元素的释放机理及其对环境产生的影响。结果表明,大多数元素在pH值条件偏小的环境中浸出率更大,在碱性环境中浸出率更小,但废石中的V、Cr和废渣中的Ti在碱性条件下浸出率更高;细粒样品在相同pH值条件下浸出率较粗粒大,但在pH=12的条件下Ti 、V、Ni、Cr和pH=1条件下Ti、Cr的浸出量出现反常,即在粗粒样品中高于细粒样品。固体废弃物释放的重金属元素会对周围环境产生一定的影响,需要加强监测。     

矿业活动固体废弃物中重金属元素释放机理的浸出实验

矿业活动中产生的固体废弃物包括废石、尾矿和;台炼废渣。这些固体废弃物堆放于露天环境,经过长期的自然风化作用,会对周围环境产生重要的影响。以攀枝花钒钛磁铁矿矿业活动为例,采集了废石、尾矿和冶炼废渣3种类型的固体废弃物,通过浸出实验,研究了不同粒度、不同pH值条件下这些废弃物中重金属元素的释放机理及其对环境产生的影响。结果表明,大多数元素在pH值条件偏小的环境中浸出率更大,在碱性环境中浸出率更小,但废石中的v、Cr和废渣中的Ti在碱性条件下浸出率更高：细粒样品在相同pH值条件下浸出率较粗粒大。但在pH=12的条件下Ti、V、Ni、cr和pH=1条件下Tj、Cr的浸出量出现反常,即在粗粒样品中高于细粒样品。固体废弃物释放的重金属元素会对周围环境产生一定的影响,需要加强监测。     

重金属元素的淋滤模拟实验

<正>伴随矿产资源的开发与利用所引发的环境问题日益受到了广大学者的关注。目前,矿山环境研究从污染源如废石、尾矿、酸性排水至元素迁移介质如土壤、地表水、大气等均有涉及。此外,相关污染模拟实验及评价模型的建立也为矿山环境的修复及治理提供了切实可靠的方法。矿区内的尾矿坝及露天堆放的废石堆、矿石堆是矿区周围及其下游环境中重金属元素的主要来源,天然雨水淋溶浸泡作用对重金属元素的释放迁移具有一定的促进作用,因此许多国内外学者致力于尾矿、废石、矿石的模拟淋滤实验研究,包括     

锑矿石中锑的准确快速测定法

测试时将锑矿石样品用硫酸溶解,选择硫酸肼为还原剂在高温下将五价锑还原成三价锑,在盐酸介质中,以次甲基蓝—甲基橙作指示剂,用硫酸铈标准溶液将Sb(Ⅲ)定量氧化成Sb(Ⅴ),过量的硫酸铈可以使甲基橙褪色,用以确定终点。通过上述方法测试,其相对标准偏差(RSD)小于1%,实际样品加标回收率在99.4%~101.0%之间。     

微量锑的分离与测定

本文研究了用硼氢化钾(KBH_4)在氮气流下还原锑离子为SbH_3气体,可以用少量硝酸汞硫酸溶液吸收,亚锑离子在碘离子存在下,可直接与5-Br-DEPAP萃取比色,经过富集与分离从而更加提高了方法的灵敏度与选择性,扩大了应用范围。本法锑的回收率达92％以上,锑含量在0.04—1微克/毫升呈直线,检测下限为0.02微克/毫升。 一 试剂(所用试剂均为分析纯) KBH_4 1.25％,用水溶解并加几粒氢氧化钾。 Hg(NO_3)_2 10毫克/毫升:称取0.5克HgNO_3,加2毫升浓HNO_3加热、氧化并蒸干之,先用少许水溶解,不溶物再加几滴浓硝酸至溶解,转入50毫升     

黄铁矿对三价锑的氧化机理研究

<正>锑是一种广泛分布的有毒元素,对生物体具有慢性毒性及致癌性。由于含锑化合物的广泛使用及随意排放,环境中锑污染越来越严重,锑污染事件频发。锑及其化合物已被美国环保局及欧盟列为优先污染物,在巴塞尔公约中关于危险废物的越境迁移限定中将锑列为危险废物之列,锑已成为全球性,新型污染物。锑在环境中主要以三价锑和五价锑的形式存在。锑的形态与环境氧化还原状态的关系十分密切。在有氧环境中,锑主要以五价锑的形式存在,而在无氧环境中,主要以三价锑的形式存在。锑及其化合物的毒性和     

密云水库沉积物中磷释放的环境因子影响实验

为了探讨密云水库沉积物中磷的释放条件,在实验室模拟了改变溶解氧浓度、调节pH、温度等因素对磷释放的影响实验。结果表明:厌氧条件下沉积物中释放磷的总量是好氧条件下的10倍;上覆水pH值升高有利于沉积物中磷的释放;温度升高,沉积物中磷的释放强度随之增大。同时说明了水库内源性磷对水库水质存在着潜在威胁,为研究水库内源性磷对水质的影响和对水库富营养化趋势的预测提供了可靠的依据。     

湖南锡矿山锑矿区农用土壤锑、砷及汞的污染状况初探

通过实地采样调查和对样品进行实验室分析,研究了湖南锡矿山锑矿区采矿区、冶炼区和尾矿区附近农用土壤的锑、砷及汞的污染状况。结果表明这3个区域8个采样点的农用土壤均受到这3种重金属元素较高浓度的污染,土壤中锑、砷及汞的浓度分别为:141.92～8733.26、14.95～363.19和0.16～5.68 mg/kg,均远高于湖南土壤中这3种元素的背景值。锑与砷的平均浓度是荷兰土壤中锑、砷最大允许含量的695和2.3倍,而锑矿区农用土壤中汞的平均含量与荷兰土壤中汞最大允许含量2.2 mg/kg接近。在3个研究区域中,冶炼区的土壤中这3种元素的浓度均为最高,采矿区和尾矿区的依次减少。通过用地累积指数法评估锑矿区农用土壤中上述3种重金属污染程度发现,锑矿的开采和冶炼是矿区农用土壤受到重金属严重污染的根本原因,其中锑对土壤重金属污染的贡献最大。     

锑矿床研究若干问题初探

锑矿床研究的重点包括：锑矿床分类;不同构造环境下锑矿庆的成因模式;锑的来源。今后锑矿床分类将以锑矿庆形成的构造背景为主,结合锑矿床成因方式和容矿主岩特点来进行。文章介绍了几种典型构造环境下（大型走滑、造山挤太和造山崩坍）锑矿床形成机理和成因模式。现有的资料表明锑矿床受壳幔相互作用所制约（如拆沉作用,ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）,这无疑会成为锑矿研究的热点和难点。     

太浦河锑浓度异常预警指标研究

太浦河作为太湖流域的重要供水通道,长期以来重点都是关注水源地氨氮指标浓度,但2014年以来多次发生锑浓度异常事件,为太浦河水源地供水安全拉响了警报.根据近几年实践,在太浦河两岸地区企业锑污染物排放严格控制的情况下,锑浓度异常主要与地区降雨强度密切相关.研究结果表明,太浦河锑浓度异常预警指标设定为杭嘉湖区两日累计降雨量达...