丁集矿煤中伴生元素分布及其环境意义

摘要

本次研究在充分调研国内、外文献及相关科学研究领域的基础上，利用ICP-MS、ICE-OES、AFS等精密仪器，对丁集煤矿11-2煤、13-1煤，以及矿区水体和土壤中51中元素的含量进行了测试，同时测定煤样品中如此多种元素含量在国内尚不多见。充分运用煤地球化学、环境地球化学、统计学等理论知识，系统探讨了煤中伴生元素的环境地球化学特征。并通过内梅罗指数法、地累积指数法和潜在生态危害指数法对丁集煤矿区水体和土壤进行了环境影响评价。　　 通过研究得出：(1)As、Se、Mo、Sb、W、Bi、Cd、Ni、B、Hg、Cu、Li在丁集煤中明显富集。P、Ba、Mn、Be、Ho、Dy、Sm、Y、Gd、Eu、La、Sr、Fe、Si、Mg、Ca、Na、K在丁集煤中表现为亏损。13煤大部分元素的含量要高于11煤，受顶底板的影响，一些元素在垂向上的分布表现出差异性，并且因不同煤层的沉积环境差异而改变，这种特点可以作为煤层对比的依据。(2)虽然Sr/Ba比值显示为明显的陆相沉积，但微量元素相关性、聚类分析和主成份分析均证明丁集地区11煤和13煤的沉积环境有海水影响的痕迹。(3)丁集煤中大部分稀土元素含量的平均值小于淮北煤田、华北石炭二叠纪煤，与中国平均值相比轻稀土部分亏损、重稀土富集。与世界煤中稀土元素的平均值相比，丁集煤中大部分稀土元素的平均值要高出许多，表现为明显富集。并且13煤中大部分稀土元素含量要高于11煤。首次发现顶底板中稀土总量要远少于煤中稀土总量，并且证明有溶液状态的稀土来源供给，煤中的稀土可能主要以有机态赋存。(4)总体来说丁集矿区地表环境污染不严重。土壤主要受到阳近地表堆放的矸石堆影响，主要污染元素为Cd。采样区的天然河流受到丁集矿区排放的采矿废水影响，但分析表明同时还存在其他污染来源。研究发现丁集矿区附近水体中U含量要远高于世界河水U平均含量，可能是地质因素所致。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

第一节研究意义

1.1煤炭能源的重要地位

1.2煤中的伴生元素

1.3煤炭开采利用造成的环境影响

第二节研究现状

2.1煤中伴生元素的含量分布

2.2煤炭开采利用的环境影响

第三节研究主要内容和工作量

3.1主要研究内容

3.2研究工作量

第二章 样品及实验

第一节采样区概况

1.1位置与交通

1.2地质背景

第二节样品采集

2.1井下煤样

2.2地表环境样品

第三节实验及测试

3.1微波消解实验

3.2湿法消解实验

3.3煤中灰分测定

第四节测试结果

4.1煤中伴生元素测试结果

4.2矿区附近水样、土样测试结果

4.3煤中灰分测试结果

第三章 煤中伴生元素含量特征

第一节煤中伴生元素的平均含量及分布规律

1.1国外煤中伴生元素的含量分布

1.2中国煤中伴生元素的含量特征

1.3丁集矿煤中伴生元素含量特征

第二节不同煤层煤中伴生元素分布特征

2.1 11煤和13煤元素含量对比

2.2地球化学指向

第三节同一煤层煤中伴生元素分布特征

3.1丁集11煤层中伴生元素分布

3.2丁集13煤中伴生元素分布

第四节影响煤中伴生元素含量因素的讨论

4.1陆源区母岩

4.2成煤植物

4.3成煤环境

4.4后生因素

第四章 丁集矿煤中伴生元素亲和性

第一节常量元素和灰分的关系

1.1常量元素与灰分相关性

1.2微量元素与灰分相关性

第二节微量元素亲和性

2.1元素间相关性分析

2.2聚类分析

2.3主成份分析

第三节煤中稀土元素

3.1丁集煤矿中稀土元素含量

3.2煤中稀土元素空间分布特征

3.3稀土元素地球化学参数

3.4丁集煤中稀土元素分布模式

3.5煤中稀土元素的来源和赋存

第五章 地表环境中微量元素环境影响评价

第一节矿区附近水体

1.1水体中污染元素的含量

1.2水体环境影响评价

第二节矿区附近农田耕作土

2.1耕作土中污染元素的含量

2.2土壤环境影响评价

第六章 结论

参考文献(References)

致谢