煤矸石中重金屬元素賦存形態(tài)及釋出特征研究.pdf

1、為探明煤矸石中重金屬Cr、Ni、Cu、As、Cd、Pb的形態(tài)結構和釋放機理，以及煤矸石山周圍農田土壤的重金屬污染現(xiàn)狀，以河南省焦作市中馬村礦為研究對象，并以新鄉(xiāng)市趙固一礦和新密市米村礦為對照，采用BCR連續(xù)提取法分析了三個礦區(qū)煤矸石和農田土壤（中馬村礦）中重金屬元素的形態(tài)；對煤矸石進行了浸泡和淋溶實驗，分析了煤矸石中重金屬元素在浸泡和淋溶過程中的釋放規(guī)律，討論了重金屬浸泡析出量與可交換態(tài)含量之間的關系。主要結果為：
　?。?）中馬

2、村礦矸石中重金屬Cr、Ni、Cd、As均以殘渣態(tài)為主要賦存形態(tài)，Pb以殘渣態(tài)和可還原態(tài)為主要形態(tài)，Cu的主要形態(tài)為殘渣態(tài)和可氧化態(tài)。煤矸石中重金屬元素的有效形態(tài)含量、總量與矸石粒徑大小均無顯著關系。生態(tài)風險評價結果表明，中馬村礦煤矸石中重金屬Ni、Cu的可交換態(tài)比例分別達到27.01％和21.41%，處于中度生態(tài)風險水平；米村礦煤矸石中重金屬Ni、Cd均達到中度至高度生態(tài)風險；趙固一礦的Pb、Ni、Cu達到中度生態(tài)風險水平。單項污染系數(shù)

3、評價結果表明：中馬村土壤重金屬污染系數(shù)均值大小排序為：Cd＞As＞Pb＞Cu＞Ni＞Cr，Cd元素全部樣品均達到嚴重污染程度，Pb、As多數(shù)樣品達到輕微污染，個別樣品達到中度污染。
　?。?）煤矸石一日浸泡實驗的結果表明，重金屬Ni和As在弱酸性浸泡液中更易被溶出釋放；煤矸石經浸泡后的重金屬析出量與矸石粒級無顯著聯(lián)系；中馬村礦矸石中重金屬Cu、Ni、As的釋放濃度與其可交換態(tài)含量呈顯著負相關，米村礦矸石中重金屬Ni、Cd的釋放濃度

4、與其可交換態(tài)含量呈正相關。與國家地下水質標準對比，中馬村、米村、趙固一礦三地矸石一日浸泡實驗結果中均發(fā)現(xiàn)Ni、As元素浸出濃度均超過地下水水質標準，對環(huán)境存在一定風險。
　?。?）煤矸石五日浸泡實驗的結果表明，煤矸石中重金屬Cd最易溶出，Pb最難溶出。重金屬元素的溶出率大小排序為：中馬村礦Cd＞As＞Cr＞Ni＞Cu≈Pb；趙固一礦Cd＞As＞Cr＞Ni＞Cu＞Pb；米村礦Cd＞As＞Cr＞Ni＞Cu＞Pb。
　?。?）煤矸

5、石淋溶實驗的結果表明，重金屬Ni、Cu、As、Cd的釋放量隨時間的增長呈逐漸減少的趨勢，最后趨于平穩(wěn)，其淋溶釋放峰值均出現(xiàn)于淋溶初期；重金屬Pb、C的r淋溶釋放規(guī)律均表現(xiàn)出波動性。
　?。?）三個礦區(qū)煤矸石中重金屬的溶出率均以As元素為最高；米村礦矸石中As元素的最大溶出率高于中馬村礦和趙固一礦，達到1.0844%；矸石中Cd的最大溶出率以中馬村礦為最低，僅為0.0253%；米村礦和趙固一礦矸石中重金屬的最大溶出率均以Pb為最低。