矿区土壤中重金属形态分布的地球化学机制北大核心CSCD

酸性矿山废水(AMD)的持续输入除了增加土壤中重金属的含量和明显改变土壤理化性质外,还会导致土壤微生物群落的改变和新矿物相(黄钾铁矾、施氏矿物、金属硫化矿物等)的形成,这些都将引起重金属形态分布的变化。重金属在土壤中的形态分布决定其地球化学行为和生物可利用性,因此其形态分布变化的影响机制是矿区土壤重金属污染研究中一个重要的基础科学问题。本文从土壤组分的变化、重金属在各形态间迁移的路径和动力学等方面探讨AMD影响下矿区土壤中重金属形态分布变化的地球化学机制,以期为认识矿区土壤重金属的环境行为与重金属污染土壤修复提供理论基础。     

德兴矿区土壤中铜的地球化学形态及影响因素

土壤中铜的地球化学形态决定了其在环境中的释放、变化形式、迁移规律及生物效应。通过对德兴铜矿及周边地区82件表层土壤样品,采用改进的BCR提取方法测定铜的地球化学形态,了解其区域分布特征,结果表明:(1)德兴地区土壤中酸可溶态的铜≈可还原态铜<可氧化态铜≈残渣态铜,酸可溶态 可氧化态 可还原态的铜平均质量分数为45.07×10-6,较中国土壤背景值全铜的质量分数(22.6×10-6)高,这些活动态的铜易于进入食物链,对人体健康和生态安全构成潜在的威胁,不同形态铜的区域分布特征相似,主要位于采矿和选矿活动区附近;(2)采用改进的BCR方法提取的土壤中铜的酸可溶态和可氧化态和采用EDTA提取的可交换态具有明显的正相关关系,土壤pH值增大时酸可溶态铜的比例降低,土壤TOC含量增加时可氧化态铜的比例增大,而土壤CEC对BCR方法提取铜的形态影响不大。     

山东烟台金矿区及城镇周边土壤重金属化学形态分布及转化

土壤中不同形态重金属及其转化的影响因素研究对于了解重金属的地球化学行为具有重要意义.以山东烟台金矿区及城镇周边典型土壤为例,探讨了土壤中不同形态重金属与土壤有机质、黏粒、磁化率和pH值的关系及其生态危害性.结果表明:土壤中大多数重金属以残渣态和铁锰氧化态存在,而Cd以离子交换态为主;土壤酸化可使Ni、Zn、Cd、Hg的活动态含量增加;对于Pb污染严重的土壤,使土壤pH维持在中碱性环境,可以降低Pb危害;防止土壤盐碱化是消除土壤As污染的有效措施;土壤有机质含量增加可明显降低Pb、Hg、Ni等活动态含量,随黏粒含量增加,Pb、Zn等离子交换态含量占总量的比例略有减小;土壤磁化率对了解土壤酸化的状况和土壤污染程度有较好的指示作用.     

多粘芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)吸附Cu2+的实验研究

细菌表面往往存在多种化学基团,能够通过吸附作用影响环境流体中金属元素的活动性,从而与表生条件下的元素富集、矿物成核结晶等地球化学过程密不可分。为了深入认识细菌吸附作用的地球化学意义和环境效应,揭示细菌吸附金属离子的热力学行为,选择了多粘芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)为研究细菌,系统开展了滴定实验和Cu2 吸附实验。通过连续酸滴定方法分析了细菌表面的化学特征,发现多粘芽孢杆菌在pH值为7.54~6.50范围内,表面带负电荷,表现出质子吸附行为;设计开展了Cu2 吸附实验,发现溶液的pH值对Cu2 吸附有一定影响,可能存在Cu2 与细菌表面质子的交换作用;根据Cu2 吸附等温线拟合计算,发现吸附等温线符合Langmuir和Freundlich吸附模型,根据Langmuir模型计算得到每个细胞的Cu2 饱和吸附量高达1.69×10-7mg。     

胶质芽孢杆菌3027对钙基蒙脱石的矿物结构影响

粘土矿物在地球表层分布广泛,与微生物的交互作用十分常见。微生物能否通过除还原Fe(Ⅲ)之外的其他途径影响贫铁蒙脱石的结构与物相,成为粘土矿物与微生物交互作用的新问题。本研究选取胶质芽孢杆菌Bacillus mucilaginosus 3027与钙基蒙脱石在35℃、常压条件下进行交互作用实验,考察胶质芽孢杆菌生命活动对蒙脱石晶体结构的影响。实验定期取样进行pH值与体系总蛋白含量测试,并利用显微傅里叶变换红外光谱(micro-FTIR)、同步辐射X射线近边吸收结构(XANES)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对最终产物进行矿物学表征。实验结果显示,胶质芽孢杆菌在蒙脱石矿物悬浊液中生长,代谢分泌大量有机酸导致体系pH值降低,使蒙脱石中Si元素溶出,并造成蒙脱石晶体结构中硅氧四面体对称性、O—H振动等发生变化,Fe配位八面体对称性下降,矿物表面出现边缘卷曲现象。在微生物作用后的矿物样品中,探测到新形成的α-石英物相,可能与微生物的活动密切相关。     

汞矿区稻田土壤汞形态分布特征及对甲基化的影响

汞污染区稻米甲基汞超标现象普遍存在,汞在土壤中的形态分布被认为是影响甲基化过程的重要因素之一.本研究选取贵州省万山废弃汞矿区和土法炼汞区为研究区域,在水稻生长期间对稻田土壤剖面中总汞、甲基汞及形态汞进行测定,结合土壤环境因子指标,讨论土壤汞形态分布特征对甲基化的影响.研究表明,汞矿区稻田土壤中总汞和甲基汞均表现出随土壤...     

典型铜镍矿区周围环境介质中重金属及其化学形态分布特征

重金属污染是金属矿山开采和冶炼所引起的主要环境问题。对甘肃省典型矿业城市金昌市周围农田土壤、废渣堆表面风化物及降尘、尾矿坝尾矿砂和尾矿坝旁排污沟沉积物中Cr、Cu、Ni、Pb、Zn含量及其化学形态进行分析。结果表明:不同区域环境中重金属呈现不同程度累积,其中以Cu、Ni最为显著,含量由高到低依次为尾矿坝排污沟>尾矿坝>废渣堆>农田土壤;尾矿砂和沉积物中重金属分布以Ni含量显著高于Cu含量为特征;而农田土壤和风化物及降尘中重金属分布以Cu含量高于Ni含量为特征,前者Cu、Ni主要来源于尾矿,后者与冶炼烟尘排放有很大关系;样品中除Cr、Zn以残渣态为主外,Cu、Ni、Pb化学形态分布有较大差异,Cu以可氧化态和残渣态为主,Ni以可还原态为主,其次为弱酸提取态,Pb以可还原态为主,其次为残渣态。土壤理化性质是影响重金属化学形态分布的重要因素。     

两种芽孢杆菌脱磷行为的比较

在研究枯草、生尘芽孢杆菌代谢特性的基础上,考察了两种细菌在不同培养基中的过量摄磷、溶磷行为。进行了高磷贫碳酸锰矿石微生物脱磷的初步研究。结果表明：生尘芽孢杆菌较枯草芽孢杆菌有更强的摄磷、溶磷作用;以生尘芽孢杆菌为菌种进行高磷贫碳酸锰矿石的脱磷更为有效。     

多重分形方法识别铜陵矿区土壤中Cd的地球化学异常

土壤元素异常下限值的确定对环境地球化学评价具有重要意义。传统异常下限值计算方法仅适用于元素含量数据呈正态分布的情况,而事实上土壤元素含量的空间分布极其复杂,很可能具有多重分形分布特征。本文利用校正累积频率分形方法确定铜陵矿区土壤中Cd的异常下限值为1．687mg／kg。并据此圈定了异常范围。与传统方法所确定的异常下限值及相应异常区域对比,分形方法圈定的异常区域范围更广,更为合理、有效。     

攀枝花矿区表层土壤中钒的环境地球化学研究

在系统采集攀枝花采矿区周边地带的表层土壤样品及土壤剖面样品的基础上,通过地球化学调查和实验,研究了表层土壤中钒的分布规律、地球化学活动性及潜在的生态风险。结果表明：(1)攀枝花矿区大部分地带的表层土壤受到了钒的污染,表层土壤钒的平均含量是中国土壤背景值的279倍;(2)土壤剖面中钒的含量随深度增加而降低,表明土壤中钒的来源受母质影响较小;(3)采用富集因子得到的表层土壤钒的人为污染以轻微污染和中度污染为主;(4)采矿过程中产生的粉尘通过干沉降是引起表层土壤钒污染的主要原因;(5)表层土壤中钒以残渣态为主,其次为可氧化态和可还原态,而酸溶态所占的比例最小,但生物可利用的钒含量较高,存在轻微的生态风险。因此,应加强矿区钒污染的监测,制定有效控制对策,降低钒污染的生态风险。     

土壤中元素有效态分析质量管理实践

根据土壤中Cu、Pb、Zn、Co、Fe、Mn、Cd、K、Ca、Mg、P和Mo12种元素有效态测定偏差的来源和偏差分布，探讨土壤元素有效态测试结果允许的“偏差范围”及“质量管理办法”。     

云南安宁磷矿区水系沉积物磷赋存形态及分布特征

磷污染是水污染的重要组成部分,因其可造成水体富营养化、水质下降,从而引起人们的广泛关注。研究沉积物中不同磷赋存形态及其分布特征有助于了解沉积物中磷的行为特征及迁移能力,从而为水体富营养化防治提供支撑。磷矿的开采、冶炼对矿区内水资源环境可能产生严重影响,本文以安宁磷矿区内河流、水库为研究区域,分析了不同水系沉积物磷元素赋存形态及分布特征,并对其生态风险进行评估。采用X射线荧光光谱法测定研究区水系沉积物总磷（TP）含量,并基于顺序提取及Hupfer改进的磷形态分析方法,将研究区各水系沉积物中磷分为弱吸附态磷（NH4Cl-P）、可还原态磷（BD-P）、金属氧化物结合态磷（NaOH-P）、钙结合态磷（Ca-P）、残渣态磷（Res-P）等5种形态,采用单因子污染指数法对其进行生态风险评估。结果表明：研究区水系沉积物样品中TP含量范围为567.6~48115.5mg/kg,NH4Cl-P含量范围为0.07~115.2mg/kg,BD-P含量范围为8.84~802.5mg/kg,NaOH-P含量范围为21.3~3129.5mg/kg, Ca-P含量范围为12~45098mg/kg,Res-P含量范围为28.5~515.4mg/kg。研究区各水系沉积物样品磷形态具有相似的分布特征,即磷主要以Ca-P和NaOH-P形态存在,其他磷形态的相对含量大小顺序为NH4Cl-P     

安徽铜陵胡村矽卡岩型铜矿水-岩反应动力学实验研究

以铜陵胡村矽卡岩型铜矿为研究对象,选择与成矿关系密切的花岗闪长岩,在22 MPa恒压、不间断流动条件下,与纯水在叠层反应器中进行水-岩反应动力学实验研究。结果表明,水-岩反应速率与流体流速成反相关,与流体在体系内的停顿时间成正相关。铜陵地区Cu,Mo等金属矿化普遍分布于岩体附近可能与此有关。成矿流体中的Cu可能主要是在超临界态流体中迁移,在低于临界态条件下从流体中析出;而在体系温度较低时,主要成矿元素Cu难以从岩石中溶出。在相同温度条件下,Cu,Zn等成矿元素的溶解速率存在较大的差异,可能是导致这些成矿元素在空间上出现分带的原因之一。     

Accumulation and speciation of selenium in Cardamine sp. in Yutangba Se Mining Field,Enshi, China

A naturally selenium-accumulating Cardamine sp. is growing in Yutangba Selenium Mining Field, Enshi area, Hubei Province, China, where the geochemical environment is selenium-enriched and endemic selenosis ever occurred in humans. The present study investigated the characteristics of accumulation, speciation and quantity of selenium in Cardamine sp. with HPLC-ICP-MS. Results show that Cardamine sp. can accumulate Se at most 1427 mg/kg in seedling leaves. Even after the biomass incensement of growing up, the plant still could accumulate Se up to several hundred of mg/kg in concentration. Moreover, the biomass enrichment coefficient （BEC） of Se is exceedingly high, in the seedling leaves mostly, higher than 50 mg/kg; in the range of 43.7-68 mg/kg; and the lowest value is higher than 3 mg/kg in mature fronds. Se is present in the plant predominantly in form of SeCys2 with the highest concentration in seeds; up to 1081 mg/kg as Se. In contrast, SeCysz levels are low during early growth period; they are 136.1 mg/kg as Se in seedling fronds and 39.4 mg/kg as Se in mature fronds, respectively. SeMet concentration is comparatively low; 10.6 mg/kg as Se in seedling frond and 5.3 mg/kg as Se in half mature fronds, respectively. This indicates that Cardamine sp. is extremely efficient in extracting Se from soil and translocating it into its above-ground biomass. Therefore, Cardamine sp., found in Yutangba Se Mining Field may be a new Se hyperaccumulator. It is still uncertain whether the Se-accumulation or detoxification of Cardamine sp. happens through the pathway of SeCys methylated to form Se-methylselenoCys or through the formation of Se-carboxymethyl- selenohomocysteine. Indeed, further study should be carried out on the determination of more Se species to explain the high Se hyperaccumulation in Cardamine sp.     

安徽铜陵矿集区冬瓜山矿床:一个叠加改造型铜矿

通过对安徽铜陵地区冬瓜山大型铜矿床详细的野外观察和室内分析对比 ,笔者认为 ,冬瓜山矿床是一个海西期同生沉积的块状硫化物被燕山期岩浆成矿作用叠加而形成的大型铜矿床。经过岩浆叠加改造 ,底部的纹层状含燧石富水高镁碳酸盐岩变为蛇纹石 (滑石 )岩 ;胶黄铁矿、黄铁矿大部分变为磁黄铁矿。这种变质过程是在一种近于封闭的等化学条件下完成的 ,类似角岩化。在有岩浆加入的条件下形成交代夕卡岩 ,这类夕卡岩明显地晚于封闭条件下形成的层状“夕卡岩”。通过岩浆的叠加改造 ,在温度场作用下产生的排金效应使金向上部温度较低的场所富集 ,使矿床中金品位由下而上显著增大 (下部 0 .15× 10 - 6 ,上部 16 .4 7× 10 - 6 ) ,岩浆叠加改造过程中 ,排金效应是金矿床形成的机制之一。同时 ,海西期沉积喷流型块状硫化物矿床与燕山期岩浆成矿作用的叠加是形成大型—超大型铜 (金 )矿床的前提条件之一。也是铜陵地区夕卡岩能形成大型铜矿床的内在原因之一。     

Dynamics of Ore-Forming Processesof the Stratabound Skarn Copper Depositsof Tongling, Anhui Province

The skarn and ore bodies of the stratabound skarn copper deposits of Tongling, Anhui Province, are both controlled by definite stratigraphic horizons, and they are concordant with the strata. They occur as layers and layer-like bodies in permeable carbonate rocks of the Middle-Upper Carboniferous Huanglong and Chuanshan Formations which are underlain by impermeable shale or siliceous rocks of the Upper Devonian Wutong Formation. The authors study the dynamics of ore-forming processes of the ore deposits with the dynamic model of coupled transport and reaction, and the following results are obtained: The salinity gradient and flow rate of the ore-forming fluids can both promote the mixing and reaction of juvenile water and formation water, and the permeable strata are favourable sites for the intense transport-reaction of mixing and the formation of deposits. (2) As isothermal transport-reaction took place along the bedding of strata, the moving transport-reaction front formed at the contact between the     

安徽铜陵地区成矿控制因素的探讨

铜陵地区是长江中下游铁铜硫金成矿带的重要成矿区。区内矿床众多，类型复杂，成因多样。为了查明本区的控矿因素，本文运用宏、微观相结合，地质观察研究与同位素、稀土元素等地球化学以及流体包裹体分析相结合的方法，区域地质背景、地层岩性、岩浆岩、构造及成矿流体性质等与成矿的关系，认为不同成因、不同类型的矿床所受的控制因素具有明显差异。     

铜陵凤凰山铜矿床角砾岩的形成与矿床定位机制

角砾岩不仅记录了矿区构造的形成演化过程,同时也记录了矿床的形成定位过程,因此对角砾岩的产出、分布特征研究有利于进一步揭示矿床的形成与定位机制.凤凰山铜矿区不同类型角砾岩的分形研究结果表明,该区角砾状花岗闪长岩属于化学成因角砾岩,在形成过程中有物理作用的参与,而角砾状矿石和角砾状大理岩是水力致裂角砾岩,形成时能量达到中等,说明该区角砾岩的形成与成矿热液的演化密切相关.     

安徽铜陵矿集区硅质岩成因及意义

铜陵地区二叠系栖霞组到大隆组(P_1q—P_2d)各层位中硅质岩分布广泛。通过野外地质填图过程中的详细观察和硅质岩常量元素、稀土元素和微量元素的分析,结果表明,这些硅质岩是热水活动间歇式、多次活动的结果。硅质岩构成铜陵地区二叠系主要的矿(源)层或矿胚层(Protore)之一。硅质岩具有低 Fe_2O_3/FeO、SiO_2/Al_2O_3、SiO_2/(K_2O+Na_2O)、SiO_2/MgO、MnO_2/TiO_2 值;低 Co高 Ni,Co/Ni<1,U/Th>1;低 ∑REE,负 Ce异常,重稀土相对富集等热水沉积物的特征,为热水沉积的结果。氧同位素估算的热水古温度为49～249℃(高温部分有后期岩浆的叠加扰动)。硅质岩是铜陵地区二叠系层控矿床的重要找矿标志,对于隐伏矿床的寻找和矿产预测具有重要意义。     

安徽铜陵地区不同粒级土壤中元素含量与矿物组成分布特征

土壤矿物和粒级组成及其与土壤元素关系的研究对土壤生态环境和肥力评价具有重要意义。对安徽铜陵地区土壤的研究发现,不同粒级段土壤中元素富集程度不同,不同元素的富集粒级也不尽相同,-200目细粒级中各种元素含量最低。研究表明,土壤不同粒级段的矿物组成不同,伊利石和针铁矿对Cu、Zn、Cd、Pb、As等元素具有较强的吸附作用。