四川汉源铅锌矿区环境地球化学特征

摘要

岷江最大支流大渡河横贯汉源县，汉源县矿产资源丰富，产出多个大中型有色金属矿床，矿山开发所带来的环境影响事关流域粮食食品安全，地方的经济发展以及社会的稳定。查明矿山开发对矿区及下游流域的影响范围和程度、影响的途径和方式，对于科学合理利用矿山资源和环境保护，具有重要的意义。论文通过对汉源地区乌斯河铅锌矿、唐家铅锌矿、富泉铅锌矿的废石、矿石、尾矿和大渡河汉源-乌斯河段地表水体及乌斯河铅锌矿表层土壤、垂向土壤剖面的研究，探讨了水体、土壤及岩石中元素含量变化特征，通过岩石动态模拟淋滤实验，揭示了表生环境硫化物矿物氧化过程中重金属元素释放迁移规律，并对大渡河汉源-乌斯河段水体、乌斯河铅锌矿区表层土壤进行了环境评价。研究结果显示:
　　大渡河汉源-乌斯河段水体pH值介于7.3-8.4之间，下游地区受矿山酸性排水影响水体pH稍高于中下游。阳离子以Ca2+、Mg2+为主，低K+、Na+，符合碳酸盐岩地区水体成分主要特征。阴离子以SO42-、HCO3-为主，SO42-浓度范围10-215.2mg/L，变异系数1.17，其高浓度点与流域内矿区所在点相吻合。金属元素除As之外Cu、Pb、Zn、Mn、Hg、 Cd、Cr等均未检出，As主要富集于矿区水体中，来源为尾矿。单因子指数法及内梅罗指数法评价表明研究区水体并未受到污染。
　　乌斯河铅锌矿表层土壤pH值介于8.42-8.55之间，所有样品As、Cu、Pb、Zn、Cr、Hg、 Ni均符合《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准，选矿厂样品Cd超过三级标准。垂向剖面土壤pH值介于8.43-8.6之间，0-30cm深度内Cd、Cu、Pb、Zn含量显著高于30cm深度以下，具有浅层富集性。内梅罗指数法及潜在危害生态指数法评价表明表层土壤As、Cd、Cr、Cu、Hg、 Ni、Pb、Zn均对环境产生轻微程度污染。
　　矿石中Pb、Zn含量分别为1592.5mg/kg、136625mg/kg，与废石中Pb、Zn(41.4mg/kg、315.25mg/kg)形成显著差异，废石Pb、Zn含量高于康滇地轴东缘岩石背景值Pb（39mg/kg）1.05倍、Zn(110mg/kg)2.86倍。岩石淋滤模拟实验表明基岩为碳酸盐岩时淋出液pH值呈碱性。淋出液重金属元素浓度与淋滤时间及淋出液pH值呈反比。水岩反应过程中pH=5淋滤液相对于pH=6、7淋滤液更有利于酸碱中和反应的进行及氢氧化物、碳酸盐沉淀的生成，氢氧化物及碳酸盐沉淀可包裹硫化物矿物并吸附重金属元素，使得pH=5淋出液中重金属浓度低于pH=6、7淋出液。两件岩石样品Cu淋滤强度最大（LCu（废石）＞50、LCu(矿石唐)＞200），且pH=6、7淋滤液条件下（LCu(废石)=85.1、LCu（矿石唐)=380)高于pH=5淋滤液(LCu(废石）=55.4、LCu(矿石唐)=222）。乌斯河铅锌矿矿石Cd、Pb、Zn及唐家铅锌矿矿石As、Cd、Pb、Zn受碳酸盐岩水环境条件影响生成沉淀导致测得淋出液中浓度低，淋滤强度小于0.5，属难淋滤，难以迁移
　　基岩为碳酸盐岩的铅锌矿区内，As易于从岩石及尾矿中溶出，迁移进入水体，Pb、Zn、Cd水岩反应生成的碳酸盐沉淀阻碍其迁移进入水体。相关分析查明土壤中重金属元素与废石、矿石中重金属元素具有显著正相关关系，表明废石、矿石可能是土壤中重金属元素来源之一。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 选题依据及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 酸性废水(AMD)研究

1．2．2 淋滤模拟实验研究

1．2．3 矿山土壤重金属污染研究

1．2．4 重金属污染评价研究

1．2．5 汉源地区铅锌矿研究

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 研究区概况

2．1 自然地理

2．1．1 地理位置

2．1．2 地形地貌

2．1．3 气象水文

2．2 区域地质

2．2．1 地层岩性

2．2．2 地质构造

第3章 样品采集及分析测试

3．1 野外样品采集

3．1．1 采样位置

3．1．2 采样方法

3．2 样品处理及分析

3．2．1 样品处理

3．2．2 分析测试

第4章 水体元素地球化学特征

4．1 样品概述

4．2 水元素地球化学特征

4．3 小结

第5章 土壤元素地球化学特征

5．1 表层土壤元素地球化学特征

5．2 垂向剖面土壤元素地球化学特征

5．3 小结

第6章 岩石淋滤模拟实验

6．1 实验目的

6．2 岩石样品概述

6．3 岩石重金属元素特征

6．4 实验技术方法

6．5 实验步骤

6．6 淋出液重金属元素特征

6．6．1 pH值及Eh值特征

6．6．2 CS03样品淋出液重金属元素特征

6．6．3 CS04样品淋出液重金属元素特征

6．6．4 CS07样品淋出液重金属元素特征

6．7 重金属元素迁移特征

6．8 小结

第7章 矿区元素迁移规律及环境评价

7．1 元素迁移规律

7．2 重金属污染评价模型

7．3 重金属污染环境评价

7．3．1 单因子指数法

7．3．2 内梅罗(Nemrow)综合污染指数法

8．3．3 潜在生态危害指数法

7．4 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果