泸沽铁矿区水系不同介质重金属分布及解吸特征探讨

摘要

近代工业化的发展，促使矿业进入了规模化的开采，早期矿业粗放式的开采，致使许多富含重金属的废物大量排放到自然环境中，土壤和水体不断富集重金属，重金属不仅会导致土壤及水体的利用价值急剧降低，同时也会对人类的健康造成严重威胁。
　　泸沽铁矿是矿业开发活动集中分布区，其阶段性发展特点突出。矿山开采对环境的影响途径主要通过水系，查明水系不同介质元素地球化学特征和迁移转化规律，对于矿山环境的治理和下游土地利用规划具有重要意义。论文依托环保部公益行业可研专项“西南矿区地下水重金属污染源识别与污染风险评估”项目，在查明矿区水系上覆水和沉积物元素分布特征的基础上，结合元素DGT有效态含量分布及垂向分布特征，探讨沉积物中元素解吸动力学特征。研究结果显示:
　　(1)研究区域的水体呈弱酸性，含氧量较高。Cu、Zn、Co、As、Cd、Mn和Fe在SY03和SY04富集，推测这种富集与上游采矿活动有关。
　　(2)表层沉积物中大部分元素的含量超过了西昌市表层土壤背景值，元素含量在孙水河上下游及安宁河汇入口上下游处变化明显。元素形态以残渣态和铁锰氧化物结合态为主。Cr、Cu、As和Pb的可交换态含量在沉积物CJ04中所占的百分比相对最大，指示该点潜在环境风险较大。元素在研究区内的相对可释放容量差异较大，Cr、Cu、Zn、Cd、Ni和Fe的Kd值均在CJ04处最大，达到了最大相对可释放容量，指示该点的潜在环境风险较大。
　　(3)在DGT01点，元素DGT有效态含量在-20--25mm和-70mm处有明显变化。在DGT02处，元素Cr、Pb、Co、Ni和Fe的DGT有效态在-75--80mm处剧烈升高，推测与沉积物的变化及异常的环境事件有关。在DGT03点，元素DGT有效态在界面之下出现不同程度的增大。元素的R值均较大，表明在该点处这两种元素从沉积物向间隙水补充能力较好。离心法和DGT法测得元素含量最高值所在位置不一致，体现了这2种方法在评价生物有效性方面的差异。尺值本质上是反映沉积物保持孔隙水浓度能力的一个指标，在LDGT01点，元素Cu、Co、Ni和Fe的固相颗粒补充金属溶液的能力较强。在LDGT02点，Co、Ni和Fe的固相颗粒补充金属溶液的能力较好。在LDGT03，Co和Fe的固相颗粒补充金属溶液的能力较强，而Pb的补给能力最差。
　　(4)DIFS模型模结果显示沉积物解吸元素的特征反应时间Tc和解吸速率常数K-1的范围跨度均较大，造成元素在不同位置从固相颗粒物到溶液补给能力的不同。部分元素的Kd值较大，但其特征反应时间Tc较大，解吸速率常数K-1较小，固相颗粒物补给溶液的能力小。导致其R值较小，元素具有相对较小的生物有效性。部分元素的特征反应时间Tc较小，解吸速率常数K-1较小，固相颗粒物补给溶液的能力小。导致其R值较大，元素具有相对较大的生物有效性。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 立题依据及研究意义

1．2 梯度薄膜扩散技术(DGT)

1．2．1 DGT的理论基础

1．2．2 DIFS模型简介

1．2．3 DGT技术的优点

1．3 国内外研究现状

1．3．1 重金属的DGT有效态研究

1．3．2 金属在土壤／沉积物界面的动力学过程

1．4 研究思路及技术路线

1．4．1 论文研究思路

1．4．2 技术路线

2．1 自然地理状况

2．2 地质概况

2．2．1 大地构造背景

2．2．2 地层

2．2．3 构造

2．2．5 矿石矿物特征

2．3 矿山开发历史

3．1 样品采集

3．2 样品的分析

3．2．1 河流上覆水

3．2．2 DGT采样器

3．2．3 表层沉积物

第4章 上覆水理化性质

4．1 上覆水物理化参数特征

4．2 上覆水中重金属元素含量特征

4．3 元素相关性分析

第5章 沉积物元素地球化学特征

5．1 沉积物孔隙水元素含量特征

5．2 表层沉积物元素含量特征

5．3 表层沉积物重金属元素形态含量特征

5．4 表层沉积物中元素饧值

5．5 小结

第6章 DGT法测定的元素地球化学特征

6．1 DGT01点元素有效态含量及分布特征

6．2 DGT02点元素有效态含量及分布特征

6．3 DGT03点元素有效态含量及分布特征

6．4 由LSLX采样器获得的GGr值

6．5 月值

6．6 小结

第7章 DIFS数值模拟

7．1 模型参数确定

7．2 模型计算结果

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的学术成果