攀枝花釩鈦磁鐵礦區(qū)重金屬元素地球化學特征.pdf

1、由于礦山環(huán)境問題及表現形式不同，硫化物型礦山一直是人們關注的重點，而氧化物型礦山由于不產生酸性礦業(yè)排水（AMD）等明顯的環(huán)境問題，人們對氧化物型礦山環(huán)境問題重視程度不夠，研究程度較淺，但氧化物型礦山產生的環(huán)境問題和潛在的環(huán)境問題不容小視。 本論文在國家科技攻關項目（2005BA901A03）和國際合作項目（2005DFA20900）支持下，選擇我國著名的氧化物型礦山——攀枝花釩鈦磁鐵礦作為研究對象，以礦區(qū)不同環(huán)境介質作為研究載體，采用I

2、CP-MS、ICP-OES等分析方法，系統(tǒng)研究了礦業(yè)活動過程中水環(huán)境、土壤環(huán)境、大氣環(huán)境、植物等礦山環(huán)境介質中重金屬的地球化學特征。取得了以下成果：（1）對重金屬在礦區(qū)水—懸浮物—水系沉積物系統(tǒng)中的地球化學特征進行了研究，發(fā)現水體重金屬含量很低，懸浮物及沉積物中的重金屬含量較高；Cu、Zn、Co、Ni、Fe、As在懸浮物中的含量高于沉積物，Pb、V、Ti、Cr在沉積物中的含量高于懸浮物；分配系數反映活動性最強的是Hg，其次為As和Ni，

3、Ti最不活潑；從沉積物形態(tài)分析結果來看，攀枝花礦山水系沉積物中Ti最穩(wěn)定，V、Cu、Cr較穩(wěn)定，Zn、Mn、Co、Ni較活潑；潛在生態(tài)危害指數法評價發(fā)現水系沉積物中大多數重金屬元素都發(fā)生了中度和重度污染，其中Cu、Co、V和Ti受到重度污染以上，從潛在生態(tài)指數來看，所有點均為輕微生態(tài)危險，總體上礦區(qū)水系沉積物中重金屬的潛在生態(tài)危害程度不高，對環(huán)境的影響有限。（2）通過土壤與水之間釩的分配系數實驗、滲透實驗、土壤中釩的遷移實驗以及土壤中

4、釩的化學形態(tài)分析，研究了土壤中釩的地球化學活動性、遷移特征。通過實驗分析了釩在土壤中的各種參數及特征。等溫吸附曲線表明，壤土對釩的吸附能力最強，砂土對釩的吸附能力較差，特定的溫度區(qū)間和Kd值呈正相關關系。pH值對分配系數在壤土和砂土兩種類型土壤的變化趨勢一致。不同類型土壤中滲透系數不同，砂土的吸附系數明顯高于壤土。土壤中殘渣態(tài)釩占總釩的絕大多數，表明釩在土壤中是不活潑的。（3）研究了礦區(qū)土壤中重金屬的地球化學特征，評價了土壤中重金屬的

5、潛在生態(tài)風險。土壤中各重金屬以采礦場和排土場為中心分布；元素在剖面上的變化總體上仍是表層高于下層；通過相關分析及聚類分析，土壤中重金屬元素則被分為兩類：Zn、Cd、Pb、Hg、As和V、Co、Ti、Cu、Ni、Cr、Mn，不同區(qū)域采集樣品，重金屬相互關系及聚類結果不同，其原因可能與采樣點土壤類型及性質有關，也可能由不同區(qū)域人為污染程度不同引起；通過對土壤中重金屬進行潛在生態(tài)危害評價，表明所測定的攀枝花礦區(qū)表層土壤中重金屬元素大多數都發(fā)生

6、了中度和重度污染，從潛在生態(tài)危害指數來看，僅有一個點為很強生態(tài)危害，總體上礦區(qū)土壤重金屬生態(tài)危害程度不高。（4）研究了攀枝花礦區(qū)及礦業(yè)活動區(qū)兩類大氣塵重金屬地球化學特征。研究結果表明，攀枝花礦業(yè)活動區(qū)大氣降塵和近地表大氣塵中重金屬的含量很高，特別是V、Ti、Fe等與攀枝花礦業(yè)活動有關的重金屬元素的含量特別高，是成都經濟區(qū)其他城市的數倍到十余倍。近地表大氣塵中重金屬的形態(tài)分析研究表明，Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Mn等6種元素的交換態(tài)

7、和碳酸鹽結合態(tài)的含量較高，對環(huán)境有重要影響；V、Cr對環(huán)境影響較??；Ti元素殘渣態(tài)占了99％以上，對環(huán)境影響很小。近地表大氣塵的粒度和礦物學研究表明，近地表大氣塵的粒度很細，大都在80um以下，主要集中在20-50um，個別點在20um以下；礦物成分總體上以石英為主，其次為長石和石膏，再其次為碳酸鹽礦物。（5）研究了不同區(qū)域樹芯年輪樣品中的重金屬特征。結果發(fā)現樹芯年輪在一定程度上可以反應礦區(qū)重金屬的污染變化，不同區(qū)域樹芯年輪重金屬與該

8、區(qū)域的礦業(yè)活動有一定的關系；通過對比，發(fā)現樹芯年輪中重金屬與根系土呈顯著正相關。發(fā)現樹芯中的元素不僅僅來自土壤，還有可能來自于大氣沉降等途徑。（6）分析了不同介質中重金屬的相互關系及重金屬的來源、存在形式和轉化關系。礦區(qū)不同介質中的重金屬有兩方面的來源：一是來源于含重金屬的基性超基性巖石的自然風化，二是由于人為對釩鈦磁鐵礦的開采、選礦和冶煉等礦業(yè)活動，其中礦業(yè)活動是重金屬的最主要來源。礦區(qū)不同介質中重金屬的存在形式不同，大部分重金屬元

9、素主要存在于礦物晶格中，以殘渣態(tài)的形式存在，部分元素有機結合態(tài)和碳酸鹽結合態(tài)所占比例也較高。礦區(qū)不同介質中重金屬的活化及遷移過程以物理活化和物理遷移為主。在自然因素下重金屬與其他所有元素一樣有相同的轉化關系，即通過風化作用與沉積作用在巖石—土壤—水體及植物之間轉化與循環(huán)。在人為因素下，在礦業(yè)活動的不同階段重金屬通過廢氣（揚塵與廢氣）、廢液（廢水）、固體廢棄物（廢渣、廢石、尾礦）在土壤、大氣、水體、植物之間進行轉化與循環(huán)。（7）對比了硫