大宝山尾矿库区地下水重金属污染特征及健康风险研究

摘要

矿山开采会产生大量的废石和尾矿砂堆积在尾矿库，随着时间的推移尾矿库中重金属污染物向土壤和水体中扩散和渗透，最终下渗到地下水环境中，将通过食物链严重危害人类健康，威胁矿区的生态安全。对矿区及其周边的地下水进行健康风险评价，将矿区地下水环境和人体健康危害联系，可定量地描述矿区地下水污染对公众健康危害的程度，确定重金属污染物治理的优先权。因此本文在对大宝山尾矿库库区水环境污染情况分析的基础上，对尾矿库及其周边区域地下水重金属的含量特征进行研究，同时评价该地区枯水期和丰水期地下水重金属的健康风险水平，对多金属矿区地下水的重金属污染防治具有指导意义，促进金属矿山的环保开采。论文主要开展了以下几个方面的工作:
　　 (1)通过对大宝山矿区水环境污染情况进行分析发现，该矿区于1984年开始的非法民采民选使得该区域产生的污水或废水随着降雨大量下渗，加快了地下水水质恶化的速度。由于大宝山矿近年来大力开采铜硫矿，地下水中重金属铜含量逐年增加尤其是2012年重金属铜的含量较2009年增加4倍。同时槽对坑尾矿库作为山谷型尾矿库，地下水水力坡度大，流动速度较快，重金属污染物渗入地下水的可能性和渗入量大大增加，随着尾矿库的服务时间增加，多金属矿区的重金属污染地下水的环境问题不容忽视。
　　 (2)对大宝山矿及其周边地区地下水中重金属的含量特征进行分析研究发现，尾矿库区凡洞村采样点和受流经大宝山矿区的灌溉渠影响的采样点的Pb含量超过地下水质量Ⅲ类标准以外，其它重金属元素的含量均低于地下水质量Ⅲ类标准值。尾矿库区重金属Zn、Cu、 Pb和Cd含量均为丰水期＞枯水期，受降雨影响大;周边区域Cd和Zn重金属含量均为枯水期＞丰水期，受降雨影响小。并对枯水期和丰水期各种金属间进行相关性分析，枯水期重金属Cu与Zn、Pb、Cd含量之间呈显著相关性，Pb与Cu、Zn含量之间也呈显著的正相关关系;而丰水期Pb与Cu、 Cd间无相关性还有可能存在拮抗作用。
　　 (3)采用美国环保署推荐的水健康风险评价模型，对大宝山尾矿库区及其周边地区进行饮水和皮肤接触途径所致的健康风险评价研究。研究结果表明:化学致癌物所致的健康风险比非致癌物所致的健康风险值高出3～5个数量级，大宝山尾矿库区及其周边区域地下水健康风险主要来源于化学致癌物Cd，尾矿库区由饮水途径引起的枯丰水期Cd年健康风险值皆超过ICRP推荐的最大可接受风险水平，Cd应为该矿区地下水中优先控制的污染物。化学非致癌物Pb和Zn通过饮水途径给人体健康造成危害的风险大于枯水期，而化学致癌物Cd在地下水中的由饮水途径产生的健康风险水平与距污染源距离相关，通过皮肤接触途径产生的患癌风险值基本上为枯水期大于丰水期。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 研究进展

1．2．1 地下水污染及相关概念

1．2．2 尾矿区地下水重金属污染现状研究进展

1．2．3 地下水中重金属健康风险研究

1．2．4 研究存在的问题

1．3 研究内容及结构

1．3．1 研究内容

1．3．2 论文结构

1．4 研究方法及技术路线

第2章 材料与方法

2．1 研究区域概况

2．1．1 地理位置

2．1．2 气象

2．1．3 水文

2．1．4 地形地貌

2．1．5 地层岩性与地质构造

2．2 样品采集

2．3 样品的分析与测定

2．4 数据处理与统计分析

第3章 大宝山槽对坑尾矿库区重金属污染概况研究

3．1 大宝山槽对坑尾矿库基本情况

3．2 大宝山槽对坑尾矿库地下水类型

3．3 大宝山尾矿库库区水环境重金属污染历史概况

3．3．1 地表水环境污染

3．3．2 地下水环境污染

3．3 本章小结

第4章 大宝山尾矿库及其周边地区地下水重金属污染特征

4．1 不同时期大宝山矿区地下水中pH值变化特征

4．2 大宝山尾矿库区地下水重金属污染特征

4．3 大宝山矿区周边区域地下水中重金属污染特征

4．3．1 大宝山周边区域地下水重金属含量水平

4．3．2 大宝山周边区域地下水重金属分布特征

4．4 地下水重金属(Cu、Pb、Zn、Cd)相关性分析

4．5 本章小结

第5章 大宝山矿区地下水重金属健康风险研究

5．1 地下水中致癌污染物健康风险研究方法

5．1．1 地下水中致癌污染物健康风险研究方法

5．1．2 地下水中非致癌污染物健康风险研究方法

5．1．3 地下水环境健康风险总评价研究

5．2 地下水中重金属健康风险评价模型参数

5．3 大宝山尾矿库及其周边区域地下水健康风险研究

5．4 地下水中重金属的总健康风险水平

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 主要研究特色

6．3 研究展望

参考文献

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

附录B 攻读学位期间所参加的科研项目情况

致谢