铜陵市新桥矿区土壤重金属污染评价及源解析研究

摘要

矿山开采和矿石选冶过程中,大量的重金属元素排入环境中。土壤作为重金属的重要容纳介质,其污染问题越来越严重,如不加以控制会对生态环境和人体健康造成重大危害。想要解决土壤重金属污染问题,首要任务就是弄清其污染状况与特征、确定其污染源,从而有针对性的从源头上加以控制。本文以铜陵新桥矿区周边表层土壤和典型污染剖面土壤为研究对象,分析表层及剖面土壤的理化性质、重金属 Cu、Cd、Pb、Zn、As含量及其形态特征,评价土壤中重金属污染;采用 XRD和 SEM-EDS表征技术以及 Pb、Cd、S同位素示踪技术对矿区周边土壤中重金属进行来源解析。取得主要研究成果如下:
　　新桥矿区土壤除个别土壤样品呈碱性外,绝大部分土壤样品均呈酸性,有机质均在四级以上,矿区周边土壤具有中等的保水保肥能力。土壤pH和阳离子交换量(CEC)与重金属Cu、Cd、Pb、Zn、As含量相关性显著,重金属元素含量极显著相关,矿区农田土壤中重金属具有共同的来源。
　　矿区表层土壤受到了严重的 Cu、Cd、Pb、Zn、As元素污染。内梅罗综合污染指数评价结果表明,矿区周边农田土壤污染严重,Cd元素污染贡献最大。地累积指数评价结果表明,矿业活动已导致矿区周边土壤中重金属元素的明显积累,重金属的污染程度依次为 Cd>Cu>Pb>As>Zn。潜在生态危害指数结果表明,产生潜在生态危害的主要重金属元素为 Cd, Cu、Pb、As次之, Zn对污染的贡献很小。
　　污染剖面土壤中各元素超标程度依次 Cd>Cu>As>Zn>Pb。污染剖面0~20c m的表层土壤中重金属元素活性明显高于深层土壤,且元素随着剖面深度增加元素含量及元素活性减低。其中,C d元素的活性最强,易于在环境中迁移,生态危害最大。
　　土壤中各重金属形态存在差异,其中活性态 Cd含量较高,生态危害性强,As主要以残渣态存在,危害性较小,Cu、Pb、Zn铁锰氧化态、碳酸盐态和有机态比例较高,其生态危害性受酸碱度和氧化还原等环境条件影响较大。
　　XRD、SEM-EDS表征结果表明,严重污染土壤中存在黄铁矿、方铅矿等矿物。
　　Pb同位素示踪研究表明,受污染的表层土壤中61.93％~93.26％的Pb来自于矿石源。随着土壤深度的增加,剖面土壤中206Pb/207Pb增加,表层土壤(0~20cm)的铅同位素接近矿石的同位素特征。
　　Cd同位素示踪研究结果表明,受选矿废水污灌影响的土壤 Cd重同位素富集(δ114/110Cd在0.05‰~0.24‰变化),Cd可能主要来自于闪锌矿、菱铁矿和褐铁矿等;未受选矿废水污灌影响的土壤 Cd轻同位素富集(δ114/110Cd介于-0.02‰~-0.28‰),Cd可能主要来自于黄铜矿、黄铁矿及方铅矿等。
　　S同位素示踪研究表明,矿山开采活动及生物的氧化还原作用对土壤中 S及其同位素特征影响深度不超过50cm。

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表格清单

1 绪论

1.1研究背景

1.2土壤重金属研究概况

1.3研究区概况

1.4选题目的及意义、研究内容及方案、研究进展

2 实验材料与方法

2.1样品采集与预处理

2.2测试方法

3 土壤重金属污染研究

3.1表层土壤重金属污染研究

3.2剖面土壤重金属污染研究

3.3 小结

4 土壤重金属源解析研究

4.1典型样品矿物组成特征

4.2同位素技术源解析研究

4.3 小结

5 结论与建议

5.1结论

5.2建议

参考文献

攻读硕士学位期间的学识情况及成果情况