黔西北主要铅锌矿区土壤重金属污染特征研究

摘要

重金属毒害是矿产资源开发利用活动中普遍存在的问题，铅锌矿区属于典型的重金属污染环境。黔西北铅锌矿区是我国著名的土法炼锌基地，其土法炼锌历史悠久，长期以来，大量的废渣和黑色烟尘未经任何处理就直接排放，对矿区及其周围环境造成了严重的污染，尤其是矿区土壤-植物环境中重金属污染问题日渐突出，因此，了解矿区土壤中重金属污染情况，分析铅锌矿区土壤重金属污染特征及其生物有效性，能够为矿区重金属污染治理和生态修复提供科学依据，具有很强的现实指导意义。本文以黔西北赫章天桥、赫章榨子厂、威宁土坡角和威宁金钟四个主要铅锌矿区为研究区域，在实地调查、资料收集和采样等工作之后，通过化学和苔藓盆栽等实验，对研究区域内土壤（渣）和相关苔藓植物中Pb、Zn、Cu、Cd四种重金属元素含量（总量和有效态含量）及其污染状况进行研究，初步得出以下主要结论：
　　1、黔西北主要铅锌矿区土壤中重金属均有不同程度的积累，土壤中Pb含量为：537.3～11358.1mg/kg，Zn含量为：963.4～10941.7mg/kg，Cu含量为：30.75～124.60mg/kg，Cd含量为：10.44～27.81mg/kg，根据土壤环境质量标准，矿区及周围土壤中四种重金属元素均远超出了贵州土壤背景值，其中Pb、Zn、Cd的平均含量均超出了国家土壤环境质量三级标准，表明矿区及周围土壤已受到严重的重金属污染，且主要污染元素为Pb、Zn、Cd；各研究区土壤中Zn、Pb、Cd的污染严重程度不同，赫章榨子厂研究区中Pb对土壤的污染最为严重，Zn和Cd次之，其他三个研究区中均为Cd对土壤的污染最为严重，Zn和Pb次之；另外，矿区渣样中各重金属元素含量很高，是当地重金属污染的主要污染源。
　　2、中性和偏酸性土壤（渣）样中重金属元素有效态的浸提，0.1N盐酸的浸提效果要优于DTPA的浸提效果；黔西北主要铅锌矿区土壤中有效态重金属的主要污染元素亦为Pb、Zn和Cd，从其对当地土壤和植物的影响和污染程度来看，赫章榨子厂研究区中Pb的污染最为严重，Zn和Cd次之，而其他三个研究区域中污染最为严重的均为Cd，Zn和Pb次之。
　　3、各研究区土壤（渣）中重金属元素的总量分别与0.1N盐酸和DTPA两种浸提剂浸提出的对应重金属元素有效态的含量在1％的显著水平上达到了显著的直线正相关关系，说明有效态重金属的供给是以总量为基础的，土壤（渣）中重金属有效态含量的多少基本上取决于其重金属的总量多少。
　　4、研究区生长在土壤（渣）上的苔藓植物均受到不同程度的重金属污染，苔藓植物中各重金属元素的含量范围分别为：Pb（0.0～5007.3mg/kg）、Zn（289.5～4786.6mg/kg）、Cu（6.79～60.95mg/kg）、Cd（3.24～97.24mg/kg）；矿区苔藓植物中四种重金属元素的平均含量和其积累程度的排序为：Zn＞Pb＞Cd＞Cu；同种苔藓植物对不同重金属元素的吸收和富集能力不同，受不同重金属元素的污染程度也不同；由苔藓植物中各重金属元素的相关分析可知，矿区苔藓植物中重金属Pb、Zn、Cu、Cd的来源不仅相似，而且矿区内苔藓植物对这四种重金属元素的吸收具有一定的协同效应。
　　5、矿区内苔藓植物中重金属元素的含量多少与其生长基质中对应重金属元素总量存在直线正相关性，即苔藓植物体中重金属含量在一定程度上取决于其生长基质中重金属元素总量的多少；与其他高等耐性植物相似，苔藓植物体内重金属含量也可以灵敏地反映矿区中土壤（渣）中重金属有效态含量的变化，苔藓植物中重金属元素的含量不仅与土壤（渣）中对应重金属元素的总量有关，而且还与土壤（渣）中对应重金属元素的有效态含量密切相关。
　　6、有些苔藓植物可以像其他高耐性植物一样在铅锌矿内的土壤或渣上成活且生长，并对重金属具有一定的吸附能力和耐受性；同时发现，苔藓生长基质中重金属含量的不同和污染程度的不同，会对苔藓植物的外在形态、细胞结构和其生理特性等产生不同程度的影响和损伤，基质中重金属含量越高、污染越重，生长在其上面的苔藓植物受污染和损伤程度越大。

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第一章 绪 论

1.1 矿山开发中的生态环境影响

1.2 矿区重金属污染研究

1.3 矿区土壤重金属污染

1.4 矿区土壤重金属污染的国内外研究现状

第二章 选题背景与立题依据

第三章 材料与方法

3.1 研究区域概况

3.2 样品采集与预处理

3.3 样品分析及测定

3.4 数据处理与分析

3.5 照片处理

第四章 结果与讨论

4.1 矿区土壤（渣）样品中重金属含量分析

4.2 矿区苔藓中重金属与其生长基质中重金属的相关分析

4.3 生长基质中重金属对苔藓植物的影响

第五章 研究结论、创新点、存在问题与展望

5.1 研究结论

5.2 创新点

5.3 存在问题与研究展望

致谢

参考文献

附 录

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