矿山开发过程中重金属污染研究综述

矿山固体废物和酸性废水已成为矿山资源开发的两大环境公害,与此产生的矿山重金属污染也成为人们关注的焦点。矿山重金属和类金属元素在人类改造过的环境中发生的活化、迁移和再分配,必然对矿山开发区和邻近区的地球化学平衡带来新的扰动。研究重金属元素在这种地球化学过程中的扰动与平衡,可以揭示污染元素的迁移循环、形态转化规律及其对生态环境的危害,对矿山重金属的污染治理、环境影响评价和生态修复具有重要的指导意义。     

重金属元素的时空分布与矿山采矿历史的地球化学非线性响应

人类活动对环境影响严重,采矿活动尤甚。对矿山环境的研究重要而迫切,特别是重金属元素污染,其首要问题是重金属元素的迁移能力和影响因素,归根结底是污染元素从污染源到外围区域的时空响应和时空结构。中国铜陵、铜绿山等众多金属矿山具有悠久的采矿历史,在为国民经济带来重大效益的同时,也带来了众多的环境问题。目前对矿山环境的研究多集中在非动态及调查性研究方面,很少从时间与空间结构2个角度同时考虑地球化学迁移转化的机理;国内关于矿山环境的研究资料也不多。建议在矿区重金属环境地球化学的研究中应用非线性研究手段,重点是分形、多重分形、非线性时间序列等分析方法,研究重金属元素的时序分布和空间展布机制。     

矿山资源开发利用过程中重金属污染及其控制对策

1 重金属的来源和运移 金属矿山开发的采、选、冶都会向环境中排放重金属,另外矿石及围岩中的铊、砷、铅、铬含量很高,在采矿、运矿、排土过程中尘埃污染也是矿区重金属的一个来源.     

pH值对土壤重金属污染的影响及其准确测定

近年来土壤污染问题日益严峻,特别是土壤中重金属污染对土壤肥力、植物生长都有着极大的威胁,为了了解pH值对土壤重金属污染的影响及提高测定的准确性,本文系统地分析了土壤pH值与重金属污染物之间的关系,分别讨论了土壤pH值对重金属污染物存在形态、转化迁移及污染治理三方面的影响,并针对土壤pH值测定过程中的影响因素,提出了相应的测定条件及操作方法以保证土壤pH值的准确测定。结果表明,土壤pH值对重金属存在形态、转化迁移及污染治理都有着极大的影响,是土壤重金属污染的重要影响因素,为重金属污染土壤的筛选、判断及后期治理提供参考。     

广西刁江沿岸农田受矿山重金属污染现状与治理对策

刁江流域的源头区域是我国名的矿区，长期以来不合理的矿产资源开发利用行为导致了刁江沿岸农田严重的重金属污染。本选择污染最严重的金洞村农田进行典型调查与分析，根据两个剖面不同深度的重金属含量和形态分析结果，认为该农田受到了严重的As、Pb、Cd、Zn复合污染。由于土壤污染十分严重，建议采取工程治理措施，或改变污染农田利用模式，即根据新的土壤资源特点，设计土地利用模式。     

矿山环境中（重）金属的释放迁移地球化学及其环境效应

矿山开发引起的环境问题是全球性的问题，越来越受到人们的重视，已成为环境地球化学研究的一个重要领域，通过对矿山环境地球化学过程的研究，可以揭示矿山开发影响环境的过程机理，对研究元素循环、矿山修复、环境评价及生态效应等具有重要意义，本文对国内外矿山环境中（重）金属的释放迁移地球化学过程及其环境效应的研究进行了综述。     

尾砂库重金属元素表生地球化学行为的初探

通过重金属含量分析,分级提取化学形态分析,结合矿物成分和化学成分分析,对黄龙铺矿区1号尾矿库重金属元素在风化过程中的地球化学行为进行了研究。研究结果表明在横向上,尾矿库中心排水口处地势低洼,铜、铁因相对活泼易于迁移而流失,铅、锌、铬、镉在尾矿库四周的地表浅部淋失,在尾矿库中心则相对富集。化学形态分析表明尾砂中各重金属元素赋存状态各有不同,一般以T6原生硫化物态和T7残渣态为主,铜、锌、铁迁移性较强;其他则较弱,表明对环境威胁不是很大。重金属的迁移明显的分为氧化带和次氧化带,研究结果显示尾矿覆盖方法也不一定能够有效地阻滞污染元素的迁移。     

铅锌矿山开发导致的重金属在环境介质中的积累

以连续提取法和相关性分析研究了土法冶炼锌、铅锌和矿山开采导致的重金属在废渣及环境介质土壤、溪流沉积物中的积累，并分析了其环境危害性。结果显示，贵州赫章土法炼锌导致的重金属Pb、Zn、Cd在环境介质中的积累相当高。水城杉树林铅锌矿山开采引起的重金属积累则相对较低，但也明显高于背景值；土壤和沉积物中的铁矿物对重金属有强烈的固定作用。除残渣态外，Pb、Zn在土壤、炼锌废渣中主要呈铁锰氧化物结合态，沉积物中则为碳酸盐结合态。可交换态Pb、Zn含量变异较大，但在炼锌废渣、土壤中含量明显高于河流沉积物，暗示铅锌矿开发对土壤环境的潜在危害更大。     

苏北典型污染耕地土壤-植物系统中重金属元素的分布特征

基于前期调查,采集水稻籽实样品共50件,在选定的3处地块采集9组土壤和水稻组合样品,每组样品包括根系土、水稻根系、水稻茎和籽实,分析其各部位的重金属元素含量,探究重金属元素在植物不同部位的迁移与富集机理。研究区水稻不同部位的元素富集规律为根系富集系数F(As)＞F(Cu)＞F(Cd)＞F(Zn)≈F(Hg)＞F(Cr)≈F(Ni)≈F(Pb),茎部富集系数F(Hg)＞F(Zn)≈F(Cu)＞F(Cd)＞F(As)＞F(Cr)＞F(Ni)＞F(Pb),籽实富集系数F(Zn)＞F(Cu)＞F(Cd)＞F(Ni)＞F(As)≈F(Cr)＞F(Pb),水稻植株内重金属元素含量分布规律为根系＞＞茎＞籽实。重金属元素在该系统中的迁移系数和迁移模式可分为4类。研究结果对土壤环境修复与合理利用等有一定的借鉴意义。     

自贡市龙潭镇土壤中重金属的地球化学基线及污染状况研究

地球化学基线是区分地球化学背景和异常的重要参数.在采集和测试自贡市龙潭镇内168个表层土壤样品的基础上,采用了地质统计学方法建立了研究区内重金属元素As、Cd、Cr、Pb、Hg、Cu、Ni、Zn的地球化学基线.在此基础上,应用地质累积指数方法评价了表层土壤重金属的污染状况.结果表明:区内各重金属元素基线值为As(3.86 μg/g)、Cd(0.183μg/g)、Cr(66.41 μg/g)、Pb(28.19 μg/g)、Hg(0.037 μg/g)、Cu( 23.1 μg/g)、Ni(24.5 μg/g)、Zn(62μg/g);研究区内Cd和Hg的污染较突出,各重金属元素的地质累积指数排序为:Cd＞H g＞Zn＞Cu＞As＞Cr＞Ni＞Pb.     

某金属矿山周边土壤重金属污染评价

为查明我国西北地区某金属矿山周边的表层土壤（0 ~ 20 cm）重金属污染特征及其影响范围,采集并分析了314 个样品中Cu、Pb、Cd、As、Hg、Zn、Cr、Ni 等重金属元素含量,并采用污染指数法和潜在生态危害指数法评价其生态风险程度。研究结果表明：（1）Cd、Pb、Zn、Cu、As均高出区域背景值,Cr、Ni 主要来自成土母岩;Hg元素污染较集中,受人为活动影响强烈;（2）重金属元素污染程度由强到弱依次为Cd> Cu > Zn >As> Pb ＞Cr＞Ni＞Hg;（3）重金属元素潜在生态危害指数的平均值由大到小依次为Ei (Cd)＞ Ei (As)＞ Ei (Cu) ＞ Ei (Pb) ＞ Ei (Hg) ＞ Ei (Zn) ＞ Ei (Ni) ＞ Ei (Cr);（4）区内土壤重金属污染水平为重度污染,综合潜在生态风险程度为中等危害。     

不同氧化还原条件下铅锌矿尾砂中重金属元素活化迁移规律

以广西大厂镇鲁塘铅锌矿尾砂为研究对象,通过淋滤实验研究了不同氧化还原条件下尾砂中Cu、Cd、Zn、Pb和As等元素的活化和迁移规律。结果表明：经高浓度氧化、高浓度还原条件处理的尾矿表现为pH<7的酸性环境,经低浓度氧化环境条件处理的尾砂呈现pH>7的弱酸性至弱碱性环境;尾砂中Cu、Cd元素活化迁移受pH值的影响明显,即高浓度还原和高浓度氧化条件可以促进Cu和Cd元素的迁移,酸性条件对Cu和Cd元素的迁移起到促进作用;Zn与Cd元素存在竞争吸附关系,但二者仍有明显差别;Pb和As元素受到还原条件的影响,能有效促进Pb和As元素的释放迁移。在淋滤实验前期,铅锌矿的表面阻力较小,由于环境酸碱性的改变,初始尾砂对重金属元素的吸附位能发生变化,重金属元素初期迁移能力得到加强;淋滤后期,矿物颗粒表面由于发生氧化还原反应,促使颗粒表面的阻力增加,重金属元素的溶出量减少,迁移能力受到抑制。     

长寿地区土壤重金属元素污染特征及评价

为查明长寿城区及周边区域表层土壤中As、Cd、Hg等8个重金属元素的污染情况,进行土壤测量结果显示,区内Cr、Hg、Ni等大部分元素的平均含量高于三峡库区深层土壤背景值,Hg、Pb的后期叠加作用最为强烈;除Hg外,其余7个元素含量间存在显著正相关,其中Cr、Ni最为显著;随着p H值增加,Ni、Cr、Cd、Cu含量显著增加;单因子污染指数评价和内梅罗综合指数评价均显示研究区内土壤环境质量总体较好,污染区域较少,以轻度污染-中度污染为主,重污染约占全区面积的0.3%,Hg元素为研究区内最主要的污染元素。     

Acid Mine Drainage and Heavy Metal Pollution from Solid Waste in the Tongling Mines, China

Based on investigation of the characteristics of solid waste of two different mines, the Fenghuangshan copper mine and the Xinqiao pyrite mine in Tongling, Anhui province in central-east China, the possibility and the differences of acid mine drainage （AMD） of the railings and the waste rocks are discussed, and the modes of occurrence of heavy metal elements in the mine solid waste are also studied. The Fenghuangshan copper mine hardly produces AMD, whereas the Xinqiao pyrite mine does and there are also differences in the modes of occurrence of heavy metal elements in the railings. For the former, toxic heavy metals such as Cu, Pb, Zn, Cd, As and Hg exist mostly in the slag mode, as compared to the latter, where the deoxidization mode has a much higher content, indicating that large amounts minerals in the waste rocks have begun to oxidize at the earth surface. AMD is proved to promote the migration and spread of the heavy metals in mining waste rocks and lead to environmental pollution of the surroundings of the mine area.     

南京栖霞山铅锌矿地区土壤重金属污染评价

针对不同的土地利用类型选用不同的采样方式和评价标准,对南京栖霞山铅锌矿地区土壤重金属污染特性和现状进行调查和评价。研究区主要土地利用类型有露天采矿区、菜地和风景区栖霞寺。露天采矿区和菜地土壤采用梅花布点采样方式,栖霞寺由于属于山地,采用随机布样方式;评价标准参考国家土壤环境质量标准(GB 15618—1995)的要求,对矿区和栖霞寺林区土壤采用土壤环境质量三级标准进行评价,对菜地土壤采用二级标准评价。调查分析结果表明,矿区、菜园和栖霞寺土壤中铅、砷、镉和锌等重金属污染严重,其部分土壤中存在铜的轻度污染,而未受铬污染;内梅罗综合污染指数评价结果均大于3,属于重度污染;污染严重区集中在选矿厂、矿口和坑道排风井口等周围,并且污染程度随着远离矿区而逐渐减小。     

东太湖钻孔揭示的重金属污染历史

2009年在东太湖运用重力采样器采集得到岩芯钻孔(DJZ和DQG)。运用核素210Pb和137Cs对沉积物钻孔进行定年,同时分析了沉积物金属元素,并研究近代东太湖重金属污染以及人类活动对其的影响。本文运用Fe元素作为粒度的代用指标对重金属进行标准化,并获取了重金属富集系数和人为污染的重金属通量。研究表明,除了钻孔的表层样以外,东太湖DQG和DJZ钻孔的Pb、Zn、Cu、Cr和Ni的富集系数都不超过2,并且Cr、Ni的富集系数接近1。结果表明最近几十年来的重金属铅、铜、锌在不断富集,尤其是在20世纪70年代以来。20世纪70年代至90年代,东太湖来源于人为污染的Pb、Zn、Cu的通量维持在一定的水平,90年代以来,东太湖来源于人为污染的Pb、Zn、Cu的通量在不断增加,这与区域污染工业类型及经济发展阶段相吻合。东太湖2000s初以来Pb通量特别是人为污染的Pb的通量出现下降,这可能部分与含铅汽油的禁用有关,另外也与该阶段流域工业结构的调整有关。     

海南省胡椒种植基地土壤中重金属元素污染评价

在对海南省胡椒主要种植区--文昌区和琼海区胡椒种植地土壤中重金属元素含量进行调查的基础上,运用单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法,结合绿色食品产地环境技术条件及土壤环境质量二级标准,对其含量现状进行了评价.结果表明,文昌区中仅有东阁镇种植地区符合绿色食品产地环境技术条件要求,玄武岩风化的铁质砖红壤区及花岗岩风化的黄色砖红壤区的重金属元素污染因子主要为Cr、Ni,其次为Cu;琼海区只有长坡花岗岩及变质岩风化区两种植地土壤中Pb、As超标,其他母质类型的土壤均符合绿色食品产地环境技术条件要求.整体看,研究区胡椒种植地土壤中重金属元素含量受人为活动因素影响较小,母岩母质类型是造成土壤重金属含量高的重要原因.     

矿山环境中苔藓植物重金属元素的地球化学特征——以大冶铜绿山为例

通过系统的野外采样并结合室内分析,将研究区分为3个区域:靠近污染源的铜绿山矿区附近、受矿区影响明显的大冶市区以及相对清洁的武汉市中国地质大学校园,研究了苔藓中和降尘中重金属元素质量分数分布特征和来源,进而进行了对应性分析,最后将研究区域与国内外其他地区进行了对比,结果表明:①铜、铁等元素的污染受矿源的影响较大,而铅、锌的污染则与交通等人类活动有较大关系;②苔藓植物对Cu和Zn有较强的吸附能力;③与其他地区相比,铜污染是大冶市有别于其他地区的首要污染特征;④苔藓植物可以较好地指示大气中的污染物来源.