Heavy metal pollution and human health risk assessment for exposure to surface soil of mining area: a comprehensive study

Climate change projections indicate an increase in intense rainfall events with consequent river flooding, which could lead to devastating natural disaster     

Solid speciation and availability of chromium in ultramafic soils from Niquelândia, Brazil

The sources and the potential availability of chromium were investigated in ultramafic soils from Niquelândia (Goïas State, Brazil), with chemical extractions associated to mineralogical studies, in order to evaluate its bioavailability and its potential impact on the soil biodiversity. Cr contents are particularly high in the studied soils and its partitioning among the solid phase varies with the position in the landscape and depth. Most of the Cr is associated to Fe-oxides but the amount of exchangeable Cr(VI) is high, particularly in one soil profile. Cr availability is higher than expected, and Cr-tolerant vegetation is probably growing on these soils.     

Quantification of methylmercury and geochemistry of mercury in sediments from a contaminated area of Descoberto (MG), Brazil

In 2002, metallic Hg was found buried in a rural area of Descoberto city, Brazil. The origin of the Hg was a gold mining explotation plant established nearly one century ago. Although a number of studies have been conducted in order to assess the contamination of the area, none of them investigated the presence of methylated Hg in the hydric system. In this work methylmercury (CH₃Hg⁺) was determined using gas chromatography-pyrolysis-atomic fluorescence detection (CG-pyro-AFS) in material from rain sedimentation boxes and stream sediments near the contaminated area. Total Hg concentration (HgT) along with the chemical speciation by thermo-desorption were performed. HgT in material from the sedimentation boxes was found to be very high, up to 41,580 μg kg⁻¹, even in the rainy season, when in general HgT were much lower than in dry season. The samples from the Grama and Rico streams show a range of HgT from 5.8 to 266 μg kg⁻¹. The thermo-desorption analysis showed predominance of Hg²⁺, possibly linked to organic sulfur, suggested by a good positive correlation between Hg²⁺, HgT, organic mater (OM) and total S. The CH₃Hg⁺ concentration in stream sediment samples ranged from <0.07 to 1.87 μg kg⁻¹ and in the samples of sedimentation boxes the concentrations were 1.33 and 8.0 μg kg⁻¹ during dry season. The sample with the highest percentage of HgT as Hg²⁺ (98%) presented also the highest percentage of CH₃Hg⁺ (0.7%). These are high values, showing that care should be taken to avoid the transport of this material to the hydrological system. Further studies on the transfer through the food chain would be very important.     

淮南顾桥与新庄孜采煤沉陷区土壤镉的差异性研究

对淮南顾桥和新庄孜采煤沉陷区土壤进行采样测试,研究沉陷区土壤中镉的分布及沉陷时间和矸石充填对土壤中镉分布的影响。研究结果表明,受长期的累积作用和下伏充填矸石的影响,新庄孜矿表层土壤中总镉含量是顾桥矿的9.37倍。顾桥矿区土壤镉含量从土壤表层向下呈现出先降低后增加的趋势。受淋滤作用和地形控制,新庄孜充填复垦区土壤中镉含量随深度变化呈现两种变化趋势,一是地势高处先降低后增高,二是地势低处先增加再降低。     

土壤地球化学测量在姚村矿区找矿中的应用

姚村矿区地处新桥式岩浆期后热液成矿地带,为查明矿区萤石矿成矿作用的地球化学特征,开展了1∶2.5万土壤测量勘查工作。通过土壤地球化学测量,运用Geochem Studio、SPSS软件对原始数据进行分析处理,结合矿区地球化学背景,圈出氟、金、银、铜、铅、锌等元素浓度高低不一、规模大小不等的具三级浓度级别以上的单元素异常55处,并经综合分析元素异常特征后得出综合异常4处。综合异常AP1为F-Mo-W-As,AP2为Pb-Zn-As-Sn,其成矿条件较好;AP3、AP4均有一定的铅、锌矿找矿前景。通过AP1以氟为主的多元素异常解释及异常查证,确定AP1为萤石矿的主要成矿靶区。     

淮南采煤沉陷区土壤中汞的时空分布特征

以淮南采煤沉陷区土壤为研究对象,测试分析了样品中汞的含量,结合土壤pH值、有机质含量特征,探讨了采煤沉陷区土壤中汞的时空分布特征。结果表明：与未沉陷区土壤相比,沉陷区土壤有机质破坏严重,最高下降了46%;采煤沉陷区土壤中汞的含量为0.013~0.050 mg/kg,平均值为0.027 mg/kg,69.7%的采样点超过了淮南市土壤背景值;沉陷8 a后土壤汞含量最高,为0.033 mg/kg,是未沉陷土壤汞含量的1.74倍,且随着沉陷时间的增加,土壤中汞存在富集趋势;水稻土壤汞富集能力最高,高于玉米和大豆土壤;在垂直剖面上,汞含量由表层向下依次降低;且汞与pH值表现出显著负相关,有机质与汞显著正相关。     

矿山水土污染与防治对策研究

矿山水土环境污染是采矿活动引发的主要环境地质问题之一。我国矿山数量众多,水土污染比较普遍,尤以金属矿山最为严重,矿山水土污染防治是今后开展国土空间生态保护修复的重要内容。基于全国矿山地质环境摸底调查成果资料,对矿业活动不同阶段的水土污染风险以及不同矿山的水土污染类型、特征和污染物迁移演化规律等进行了研究。分析指出:矿业活动过程包括勘探、建矿、开采、洗选、冶炼等多个阶段,而水土污染风险贯穿于矿业活动全过程,不同阶段的污染风险不同;矿产资源开发造成的水土污染物类型、特征因开采的矿产类型不同而不同,呈现出特征污染物与矿体母岩的高度相关性;矿山及其周边污染物的迁移作用受污染物自身的物理化学性质和外界环境条件的影响,在矿山长期持续开采条件下矿山水土污染物存在累积效应,而矿产资源集中开采区的污染物扩散表现出叠加效应。通过对某典型水土环境污染案例的分析研究,初步证实了上述推断。根据我国矿山水土环境污染多发性和复杂性的特点,建议今后开展矿山水土污染防治工作应区分不同类型矿山、不同地质环境条件、不同污染物特征、不同污染程度,采取分类施策、系统修复、标本兼治的对策,以实现矿山环境明显改善。     

测定煤矿区土壤中元素含量的火焰原子吸收法

火焰原子吸收法虽已应用于各个行业领域,但该法存在样品称样量大、加酸后消解时间长、实验干扰较多等问题,其实际应用受到局限。针对这一情况,考虑到煤矿区土壤样品的特点,经过反复摸索,建立了用火焰原子吸收分光光度计测定硝酸-高氯酸消解后的土壤样品中Zn、Cu、Fe、Mg、Ca、K和Na 7种元素含量的新方法。该方法简单、快速,灵敏度和准确度较高,相对标准偏差在2.9%以下,加标回收率在97.3%~112.5%,并应用于淮南煤矿区土壤样品,取得了令人满意的效果。     

铜陵矿区土壤重金属元素的空间变异及污染分析

运用地统计学分析手段对铜陵矿区土壤中的As、Cd、Hg、Pb和Zn5种重金属元素进行空间变异分析及空间插值,并进行污染分析,以期为铜陵矿区土壤环境评价、土壤污染修复及环境决策提供科学依据。数据来源于"安徽省江淮流域多目标区域地球化学调查"结果,采用Johnson变换进行正态转换,地统计拟合变异函数中,As、Cd元素为球状模型,Pb、Zn元素为五球形模型,Hg元素为指数模型。结果表明,As、Cd、Pb、Zn元素的变异函数表现为各向异性,其方向性可能主要受矿床分布控制;Hg元素块金效应较大,表明其受小     

某金矿区农田土壤重金属污染的人体健康风险

环境重金属污染的人体健康效应是当今社会最为关注的重大环境问题。某金矿区矿业活动导致土壤、地下水、农作物中重金属元素存在不同程度的累积或超标。通过土壤、地下水、蔬菜及粮食作物的样品采集,人群暴露问卷调查,获得了暴露人群的膳食结构参数。以农田土壤中7种重金属元素的综合污染分区内的土壤、地下水、蔬菜、小麦玉米等样品中的重金属元素的平均含量为依据,采用USEPA推荐的人体健康风险评价模型,计算了经口食入、皮肤接触等暴露途径对成年人的健康风险概率。研究表明,研究区存在因重金属导致的不可接受的人体健康高非致癌风险和致癌风险。总体而言,土壤重金属污染愈重地区,区内人体健康风险愈高。地下水中的Cr元素、土壤综合污染区内的Hg元素、污染区内的蔬菜及粮食是危害人体健康的重要因素。因此,禁饮Cr含量高的地下水、禁食污染区内的农作物、修复土壤重金属污染、调整农作物种植结构是保护研究区人群健康的重要环境管理工作。     

Study on soil heavy metals contamination of a lead refinery

The contents of Pb, Cd, Cr, As, and Hg was investigated in the neighboring areas of a lead smelting enterprise and the metals contamination of soil was evaluated with the methodologies of the single factor index and Nemerow integrated index. It is found that the content of heavy metals in the neighboring areas has no obvious difference from the reference points. And the soil contamination of heavy metals varies by elements, the contamination index follows the pollution order： Cd〉Hg〉Cr〉As〉Pb. The pollution degree of Cd is at high level and Hg at low level, but Cr and As reached the warning level. Therefore, the lead smelting enterprises should not only control lead but also other heavy metals as Cd.     

不同粒级土壤中镉铅汞的吸附特性

将3种不同质地的土壤样品分为3种不同的粒级:自然状态、砂粒和粉黏粒,分别研究了这3种不同土壤在3种不同粒级时对镉、铅、汞的吸附特点。结果表明,镉、铅在粉黏粒土壤中的吸附大于在自然土壤和砂粒土壤中的吸附,而汞却表现出相反的结果,其在砂粒土壤中的吸附远远大于在粉黏粒土壤和自然土壤中的吸附。3种不同质地的土壤对镉、铅、汞的吸附与分粒级土壤的吸附表现出了相似的吸附特性。同时,镉在3种不同土壤不同粒级中的吸附符合Langmuir方程,铅在3种不同土壤不同粒级中的吸附符合Henry方程,而汞在3种不同土壤不同粒级中的吸附符合Freundlich方程。     

某金矿区农田土壤重金属污染的人体健康风险

环境重金属污染的人体健康效应是当今社会最为关注的重大环境问题。某金矿区矿业活动导致土壤、地下水、农作物中重金属元素存在不同程度的累积或超标。通过土壤、地下水、蔬菜及粮食作物的样品采集,人群暴露问卷调查,获得了暴露人群的膳食结构参数。以农田土壤中7种重金属元素的综合污染分区内的土壤、地下水、蔬菜、小麦玉米等样品中的重金属元素的平均含量为依据,采用USEPA推荐的人体健康风险评价模型,计算了经口食入、皮肤接触等暴露途径对成年人的健康风险概率。研究表明,研究区存在因重金属导致的不可接受的人体健康高非致癌风险和致癌风险。总体而言,土壤重金属污染愈重地区,区内人体健康风险愈高。地下水中的Cr元素、土壤综合污染区内的Hg元素、污染区内的蔬菜及粮食是危害人体健康的重要因素。因此,禁饮Cr含量高的地下水、禁食污染区内的农作物、修复土壤重金属污染、调整农作物种植结构是保护研究区人群健康的重要环境管理工作。     

容量法测定铅丹中四氧化三铅

实验了用4mol/LHNO3浸取分离铅丹中的PbO,然后在pH5.7的HAc NaAc缓冲溶液中,加入抗坏血酸,浸取铅丹中的PbO2,并用EDTA标准溶液滴定,再计算出Pb3O4的含量。方法用于w(Pb3O4)为34.22%的铅丹样品测定,结果与外检结果一致,5次测定的RSD<0.2%。     

广东云浮含Tl硫酸冶炼堆渣场土壤Tl污染的元素-Pb同位素示踪研究

利用元素总量和Pb同位素示踪技术对广东云浮硫酸厂含Tl黄铁矿冶炼堆渣场周围土壤中Tl的污染程度和迁移行为进行了研究。研究发现堆渣场周围土壤中Tl污染物主要集中于表层土壤约16．5cm深度内,并且表现出沿垂直方向向下迅速下降的特点。堆渣场周围土壤中Tl与Pb呈显著线性相关,表明自然条件下田与Pb在土壤中的迁移相似性,并且都以横向迁移为主。堆渣场固结层周围土壤至少44cm范围已经受到废渣中Tl释放的影响,Tl污染物平均下渗速率达到2．75cm／a。酸性雨水的淋滤作用及废渣自身不断酸化的特性是废渣中．Tl迁移释放入土壤的主要因素,土壤铁氧化物胶体及有机质是土壤对Tl产生吸附的主要载体。     

遥感与GIS支持下的南桐矿区水土流失评价与区划

以重庆市南桐矿区为研究对象,运用遥感和GIS技术获取对水土流失影响较大的植被覆盖度、地形坡度、土地利用类型等信息并进行空间叠加分析,计算了水土流失类型及面积。研究结果表明,南桐矿区水土流失面积262.91km2,侵蚀模数2281t/(km2?a),水土流失强度以轻度和中度为主,其中轻度流失132.37km2,中度流失108.95km2。根据区域地貌类型以及水土流失特征,将研究区水土流失划分为盆边低山丘陵中强度流失区、北部坪状低山中轻度流失区和盆边中山轻度流失区三个类型区,盆边低山丘陵中强度流失区以中度流失为主;北部坪状低山中轻度流失区以轻度流失为主;盆边中山轻度流失区虽然以轻度流失为主,但微度流失也占有相当部分的比重。      

矿业活动区农田土壤重金属累积风险的评判方法——以小秦岭金矿区为例

金属矿产资源开发活动通常会导致矿区土壤重金属含量的累积,选用科学的评价标准及方法成为评判、区分矿业活动农田土壤重金属累积影响和风险的关键问题。在简述土壤背景值和土壤环境质量标准含义的基础上,提出采用与矿区其他环境条件基本相同或相近的邻区耕作层土壤重金属元素的平均含量作为评判矿业活动重金属对耕作层土壤的累积影响的对照值。以2011年小秦岭金矿区80件耕作层土壤重金属含量为例,金矿开发活动区耕作层土壤重金属的累积风险研究表明,土壤重金属低风险以上样品数占总样品数百分比的排序为Hg>Cd>Pb>Cu,矿业活动对土壤重金属累积的贡献率排序为Hg>Cu>Pb>Cd>Zn。土壤中的Cr、As、Zn元素有轻度累积但无风险。土壤中Hg元素的累积风险面积达到了187.77km2,占到研究区总面积的47.08%。其中,中、高风险的面积为99.55km2,土壤重金属累积风险极其严重。研究结果科学地评判了矿业活动对耕作层土壤重金属的累积影响及其贡献,为土壤污染防治指明了方向。     

青海玛温根矿区氧化铅银矿工艺矿物学特性及分析研究

结合光学显微镜鉴定、扫描电镜、X射线能谱探针、筛析等技术手段,系统研究了青海省玛温根矿区产出的有代表性的氧化铅矿石的工艺矿物学特征。结果表明:矿石主要有价元素是Pb(2. 76%)和Ag(204. 4×10-6);矿石中铅的赋存状态较复杂,主要赋存于铅铁矾等难溶铅中,其次赋存于氧化铅、硫酸铅中,矿石中的铅矿物主要是铅矾、白铅矿、砷铅铁矾,少量方铅矿、砷铅矿等;银的赋存状态亦较为复杂,独立银矿物为硫铜银矿,含量甚微,部分银呈类质同像赋存于其他的金属硫化物中。通过偏光显微镜和扫描电镜分析发现,主要的铅矿物如铅矾、白铅矿等相互交代连生现象明显,且嵌布粒度细小,这与筛析检测结果相一致,同时矿石中As含量较高,达到了5. 43%,含砷矿物主要为毒砂、臭葱石,经X射线能谱分析,部分铅矿物与砷元素关系密切,并形成了砷铅铁矾、砷铅矿等复杂砷铅矿物。所以预测在选矿过程中,砷会随铅矿物同步富集,银的独立银矿物主要是硫铜银矿,且嵌布粒度微细,大部分银矿物以微细粒包裹态赋存于石英、褐铁矿等硅酸盐或氧化物中。根据以上研究成果,可判定该氧化铅银矿属于极难选矿石,建议采用浮选-化学选矿工艺综合回收铅、银金属的技术路线。     

矿业活动区农田土壤重金属累积风险的评判方法——以小秦岭金矿区为例

金属矿产资源开发活动通常会导致矿区土壤重金属含量的累积,选用科学的评价标准及方法成为评判、区分矿业活动农田土壤重金属累积影响和风险的关键问题。在简述土壤背景值和土壤环境质量标准含义的基础上,提出采用与矿区其他环境条件基本相同或相近的邻区耕作层土壤重金属元素的平均含量作为评判矿业活动重金属对耕作层土壤的累积影响的对照值。以2011年小秦岭金矿区80件耕作层土壤重金属含量为例,金矿开发活动区耕作层土壤重金属的累积风险研究表明,土壤重金属低风险以上样品数占总样品数百分比的排序为HgCdPbCu,矿业活动对土壤重金属累积的贡献率排序为HgCuPbCdZn。土壤中的Cr、As、Zn元素有轻度累积但无风险。土壤中Hg元素的累积风险面积达到了187.77km2,占到研究区总面积的47.08%。其中,中、高风险的面积为99.55km2,土壤重金属累积风险极其严重。研究结果科学地评判了矿业活动对耕作层土壤重金属的累积影响及其贡献,为土壤污染防治指明了方向。     

巴西巴伊亚州阿巴伊拉地区水系沉积物采样粒级方法试验

巴西巴伊亚州阿巴伊拉地区属巴西热带干湿润季风高原中低山丘陵景观区之一。通过开展野外水系沉积物采样粒度试验和室内分析及数据处理,确定适合该景观区内1∶10万水系沉积物测量样品最佳粒级为-10目~+60目,以此粒级圈定的成矿元素异常强度较高,且较好地反映出试验区成矿元素地球化学异常。该试验成果可供巴西同类地区工作中借鉴使用。