乐东三平萤石矿废弃地土壤氟化学形态与空间分布特征研究

摘要

氟是自然界广泛分布的非金属化学元素之一，同时也是人体和生物必需的微量元素之一，萤石矿在开采过程中，使大量氟化物进入土壤且不断累积；并在一定条件下因淋溶向下迁移，污染地下水，威胁用水安全问题；同时也可通过食物链将氟化物从土壤转移到生物体中，间接威胁人体健康。氟通常以化合态的形式广泛分布于土壤、水体和动植物体内，因此本研究主要对乐东三平萤石矿废弃地及周边土壤中氟的含量进行研究，在此基础上分析氟的多种化学形态含量及其空间分布特征，探讨多种化学形态间的相关性，最终运用单因子污染系数和地质累积污染系数等评价方法对土壤进行环境质量评价，以期了解土壤中氟在不同空间上的污染状况，这不仅为海南萤石矿废弃地土壤的生态恢复提供依据，还能为其他矿区或矿区废弃地的土壤污染整治提供建议。
　　本论文研究结果如下：
　　1、从土壤中氟含量的研究结果来看，乐东三平萤石矿废弃地及周边土壤中氟含量在水平方向上，氟含量相对较高，均超过海南土壤背景值，坑口废弃地最高约为背景值的30.50倍；外围区最高约为背景值的26.78倍，可见三平萤石矿废弃地周边土壤受到氟的严重污染。
　　2、从各化学形态转换率来看，研究区各个采样点相比较，它们的化学形态间的转换率存在一定差异。坑口废弃地除了水溶态氟平均值转化率高于外围区之外，其他化学形态转化率均小于外围区。
　　3、从空间分布上来看，在水平方向上坑口废弃地各化学形态氟平均值含量大小坑口废弃地均大于外围区；从垂直分布上来看，氟的各化学形态平均含量在垂直方向的变化总趋势是随着土壤深度的加深而逐步降低，但是水稻土中氟的各化学形态含量含量在垂直方向上的变化趋势是随着土壤深度加深而逐渐增加，这可能是人为活动加快了氟向下迁移。三平萤石矿地区土壤中各形态氟呈如下趋势：残余态>水溶态>有机束缚态>铁锰结合态>可交换态。
　　4、不同研究区氟的各化学形态之间相关性存在一定差异。坑口废弃地除了总氟与可交换态和有机束缚态氟、残余态与铁锰氧化物结合态和有机束缚态之间相关性不显著外，其余的各形态之间均具有显著的正相关关系；外围区除了总氟与水溶态氟和可交换态氟、水溶态氟与残余态氟、可交换态氟与残余态氟相关性不显著，其他的各形态之间均具有显著的正相关关系；在垂直方向上，随着土壤深度的增加，各形态氟之间的相关性越来越强，在40-60cm深处，土壤中总氟与各形态氟之间和氟的各形态之间均具有极显著的相关性。这表明表层土壤在淋溶作用下，导致粘粒、铁和铝的三氧化物与腐殖质等大量淋失；深层土壤处于淀积层，受成土母质影响较大，氟的各形态转化比较缓慢。
　　5、从环境质量评价上来看，乐东三平萤石矿废弃地土壤以总氟和水溶态氟作为评价因子，以单因子和地累积指数法作为评价土壤中氟污染的程度。研究结果表明，单因子污染指数为总氟（23.68）>水溶态氟（9.37），污染程度污染均为严重污染；坑口废弃地中两个研究区的地累积污染指数为总氟（3.96）>水溶态（2.64），污染程度为强污染水平和中-强污染水平。土壤中总氟和水溶态氟的地累积污染指数也呈现递减的规律，污染程度也呈现出减轻的特征，即总氟：0~20cm（10.81）>20~40cm（9.28）>40~60cm（8.18），污染程度依次为极强、极强、极强；水溶态氟：0~20cm（2.03）>20~40cm（1.64）>40~60cm（1.50），污染程度依次为中~强污染、中污染、中污染。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2 研究目的及意义

1.3 国内外研究现状分析

1.4研究内容与技术路线图

第二章 材料与方法

2.1 研究区地理概况

2.2 矿区开发概况

2.3样品的选取与采集

2.4 样品制备方法

2.5 土壤氟的测定方法

第三章 结果与分析

3.1 研究区土壤中氟含量状况及氟形态分布特征

3.2 研究区土壤中氟含量空间分布特征

3.3 研究区土壤中各形态氟之间相关性分析

第四章 研究区氟环境质量评价

4.1 单因子污染指数法

4.2地累积指数法评价

4.3小结

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间取得的研究成果

答辩决议书