磷石膏影响区重金属地球化学特征及其赋存形态研究

摘要

我国磷矿资源储量大，以海相沉积型为主，富含有高含量的铀、钍和重金属元素。近年来，随着农用磷肥、复合肥需求的递增，其副产物磷石膏数量急剧上升。研究表明，磷矿石中重金属元素大部分积存在磷石膏中。龙门山地区磷矿及相关化工企业众多，磷石膏大量堆积沱江流域两岸，严重危害当地的生态环境。磷石膏影响区中重金属元素的含量和赋存形态特征，尚不清楚。
　　本论文依托国家自然科学基金“富磷水系中铀的赋存形式与分配研究”，通过石亭江流域典型磷石膏堆影响区内的水、土壤、水系沉积物调查与分析，查明区内重金属含量与赋存形态的分布特征;利用地质累积指数法、潜在生态危害指数法等方法，对研究区重金属元素污染现状进行评价，结果表明:
　　(1)磷石膏堆是研究区内重金属元素重要富集源区。宏达磷石膏堆中Cd、U元素含量分别超过当地土壤平均值9倍、6倍，金河磷石膏堆中Cd、U元素含量分别超过当地土壤平均值3倍、6倍，磷石膏堆中的重金属元素含量可能存在随储积时间增加而减少的趋势。
　　(2)石亭江水体中除U元素出现局部高值外，其他重金属元素As、Cr、Cu、Zn、Cd平均含量均未超过国标Ⅲ类水质标准，未见显著污染。受沿岸磷石膏堆影响，石亭江中As、Zn、Cu、U元素含量出现较高值，总体来说，下游的重金属含量分布表现出逐渐升高的趋势。
　　(3)石亭江水系沉积物中Cd的平均含量为0.34mg/kg，超过土壤环境质量二级标准。Cd、Cr、Pb、U元素在宏达磷石膏堆旁出现异常高值，As、 Zn元素在蓥峰磷石膏堆旁出现异常高值，磷石膏堆可能是引起附近水系沉积物中重金属元素含量升高的主要原因。
　　(4)磷石膏影响区土壤中Cd污染较重，Cd平均含量为0.77mg/kg，超过土壤环境质量二级标准。受蓥峰磷石膏堆、宏达磷石膏堆影响，土壤中重金属元素含量增加，并随着距磷石膏堆距离的增加而逐渐减小。
　　(5)磷石膏影响区水系沉积物中各重金属元素主要以残渣态为主，酸提取态、可还原态、可氧化态含量较低。蓥峰磷石膏堆、宏达磷石膏堆处，重金属酸提取态、可氧化态显著增加
　　水系沉积物中Cd、Cu、Ni元素的迁移性相对强于Cr、U、Pb、Zn、As元素。
　　(6)磷石膏影响区土壤中重金属元素主要以残渣态为主，酸提取态、可还原态、可氧化态所占比例较小。受上游硫酸厂影响，附近土壤中重金属元素可氧化态显著增加，残渣态明显减小。土壤中Cd、Zn、Pb元素的迁移性相对强于Cr、Cu、As、Ni、U元素的迁移性。
　　(7)通过地质累积指数法评价，石亭江水系沉积物中As元素污染程度为无-中度污染，Zn、U、Cd、Pb、Cu、Cr、Ni元素总体无污染。通过潜在生态危害指数法评价，Cd元素潜在生态危害为中等生态危害，其它元素的潜在生态危害均为轻微生态危害，磷石膏堆附近沉积物中重金属生态危害较大，潜在生态危害程度由高到低依次为:Cd＞As＞Cu＞Pb＞Cr＞Zn。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题依据及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 磷石膏堆对环境的影响

1．2．2 水体及沉积物中重金属元素特征

1．2．3 重金属元素的赋存形态

1．2．4 水系沉积物中重金属污染评价

1．3 研究内容

1．4 研究思路与技术路线

第2章 研究区概况

2．1 自然地理

2．1．1 地质地貌

2．1．2 气候

2．2 区域地质

2．2．1 地层岩性

2．2．2 地质构造

2．3 矿产资源

第3章 样品采集与分析

3．1 样品采集

3．1．1 水样

3．1．2 水系沉积物样

3．1．3 土壤样

3．2 样品分析

3．2．1 重金属总量分析

3．2．2 重金属形态分析

第4章 磷石膏影响区各介质中重金属含量分布特征

4．1 磷石膏的重金属元素特征

4．2 水体中重金属元素

4．2．1 水体中重金属元素含量及分布特征

4．2．2 水体中重金属元素相关性研究

4．3 水系沉积物中重金属元素

4．3．1 水系沉积物中重金属元素含量及分布特征

4．3．2 水系沉积物中重金属元素相关性研究

4．4 土壤中重金属元素

4．4．1 土壤中重金属元素含量及分布特征

4．4．2 土壤中重金属元素相关性研究

4．5 本章小结

第5章 重金属赋存形态特征研究

5．1 水系沉积物中重金属元素形态分析

5．1．1 水系沉积物中重金属元素形态特征

5．1．2 水系沉积物中重金属元素有效性

5．2 土壤中重金属元素形态特征分析

5．2．1 土壤中重金属元素形态特征

5．2．2 土壤中重金属元素有效态

5．3 本章小结

第6章 重金属的污染评价

6．1 地质累积指数法(Igeo)

6．2 潜在生态危害指数法(RI)

6．3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果