湖南水口山多金属矿区废石堆重金属污染评价及赋存形态分析

湖南水口山及周边是湖南省重金属污染较为严重的地区之一,龙王山金矿床是该区中部的一个重要金矿床.为调查该矿床废石堆污染状况、是否为周边环境的污染源、污染途径、重金属迁移能力和潜在的危害,对矿区FS17废石堆进行了自然淋滤水和24 m浅钻系统取样,开展重金属元素总量分析,利用单因子指数法和内梅罗综合污染指数法对其重金属污染程度进行污染评价,采用四步改良BCR提取法分析废石堆中8种重（类）金属元素（Pb、Zn、Cd、Cu、Cr、Ni、As和Fe）的赋存形态,并利用迁移指数量化废石堆重金属元素迁移能力;发现废石堆中Cd、Cu、Pb、As、Zn、Ni重金属元素严重超标,且在垂向上分布极不均匀;其自然淋滤水样中重金属元素Cd、Ni、Zn、Cu也严重超标;废石堆浅层重金属元素潜在迁移能力顺序为:Cd＞Ni≈Zn＞Cu＞Pb＞As＞Cr＞Fe,深层重金属元素迁移能力顺序为:Cd＞Zn＞Cu＞Ni＞Cr＞Pb＞As＞Fe,浅层重金属元素的迁移性大于深层;说明该废石堆重金属元素含量高,是周围环境重要污染源,酸性废水排放为其释放污染元素的主要途径;Cd、Cu、Zn、Ni迁移能力强,是周围环境的主要污染元素;Pb、Ni、As的迁移性在深层明显降低,可以通过埋深来削弱其迁移性,而Cr不会对周边环境产生污染.      

攀西大梁子铅锌矿区水系沉积物重金属地球化学特征及源解析

长江上游是整个长江经济带的重要生态屏障。以长江上游攀西大梁子铅锌矿区水系沉积物为研究对象,查明了重金属元素含量的空间分布特征,分析了重金属来源,探讨了在不同pH条件下重金属的淋滤规律,并进行了生态风险评估。研究结果显示:攀西大桥河流域水系沉积物中重金属的空间分布极不均匀,其含量明显要高于长江水系沉积物中重金属的平均含量;重金属生态风险属于很强风险,Hg和Cd呈高度富集、严重污染;Pb和Zn呈中度富集、中等污染。淋滤实验结果表明Pb、Zn、Cd在酸性和中性条件下淋滤浓度先快速下降,后逐渐趋于平衡,而As在快速下降后又有缓慢升高的趋势。大桥河流域水系沉积物中As、Cd、Pb、Zn主要来源于大梁子铅锌矿的采选活动,Hg为岩石风化和土壤剥蚀来源,而Cu和Cr主要为农业和工业活动来源。综合对比发现,攀西成矿带铅锌矿周边土壤富Cd而贫Cr,此外Cd、Pb、Zn、Hg是主要潜在污染物,且生态风险程度较高。     

江西省德兴铜矿矿区重金属元素的环境效应

本文系统研究了德兴铜矿排石场和尾砂库的环境问题,以环境介质（水土植物）中重金属元素含量为研究对象,论述矿区重金属的环境效应。研究结果表明祝家村低品位矿石堆浸场淋滤产生的酸性废水是造成大坞河流域重金属污染的主要来源。大坞河上游水体中Cu元素含量高达14506μg/L,是国家Ⅲ级水标准的14倍之多,Zn元素含量高达2938μg/L,是国家Ⅲ级水标准的2.9倍,同时pH值在3~4范围内;到中下游水体中Cu元素含量减小到几千到几百μg/L,水质有所改善。大坞河沿岸上游和中游土壤重金属含量受河水影响,随着与河岸距离的增加而减小。同时水稻中Pb元素含量是国家粮食标准的2倍。推测4#尾砂库尾砂表层氧化带深度大于80cm;而1#尾砂库库内尾砂中氧化带估计在0~25cm处。推测两个尾砂库产酸能力小于酸中和能力,故坝底水中pH值在7左右,对周围水体影响较小。与4#尾砂库距离近的石墩头村稻田表层土壤中Cu、Mo元素含量较高,远离尾砂库土壤中重金属含量降低。同时4#尾砂库周围土壤中Cd、Pb、Cu元素的吸附态、碳酸盐态比例在20%左右,因而在酸性环境下较容易被植物吸收。1#尾砂库矿建村种植的小白菜中Pb元素含量超过国家蔬菜标准的4倍,Cu、Pb、Zn元素含量严重超过背景值。     

铜陵矿山酸性排水及固体废弃物中的重金属元素

在调查中国铜陵凤凰山铜矿和新桥硫铁矿两种不同类型矿山固体废弃物特征的基础上,研究了矿山尾矿和废石产生酸性排水的可能性及其差异以及矿山固体废弃物中重金属元素的赋存形式。结果表明,凤凰山铜矿的尾矿基本不产生矿山酸性排水,而新桥硫铁矿采矿废石产生矿山酸性排水,并且凤凰山铜矿的尾矿和新桥硫铁矿采矿废石中重金属元素的赋存形式也有差异,前者重金属Cu、Pb、Zn、Cd、As、Hg主要赋存于硅酸盐态中,而后者在还原态中有较高的含量,这反映了在地表条件下尾矿中大量重金属元素已经发生了迁移,而采矿废石已经开始氧化,且酸性排水的存在更有利于废石中重金属元素的迁移和扩散,进而导致矿区周围环境的污染。     

山东烟台环境介质中重金属元素富集特征及与酸化土壤的关系

利用山东省烟台市生态地球化学调查及相关专题研究所取得的分析测试数据,通过高灵敏度的识别系统和多参数地球化学评价体系的建立,揭示了在重金属污染区内酸化的土壤环境中Cd、Hg、Pb、As等重金属元素活化迁移的地球化学机制、影响因素,以及浅层地下水和玉米等主要粮食作物籽实中重金属超标的原因及生态危害。与全国土壤基准值和背景值对比,研究区内Cd、Cr、Ni、Pb等元素的基准值相对偏高,Cd、Cr、Pb、Cu、Ni元素的背景值相对较高。As、Cd、Cr、Ni、Hg、Pb等存在于Ⅲ级及Ⅲ类以上土壤,是主要致污因子。典型金矿污染区内浅层地下水和玉米籽实中均检出超标重金属元素,影响浅层地下水环境质量的主要指标是Pb。达到Ⅲ类及以上水质标准的采样点数占研究区总采样点数的3.47%;玉米中的Cd含量相对较高。表层酸性、弱酸性土壤占土壤总面积的55.29%,土壤酸化趋势明显。随着土壤酸化程度的加深和范围扩大,导致土壤耕作层可给性营养元素的损失及某些毒性元素(Cd、Pb等)的释出和活化,提高了土壤中主要污染因子Cd、Hg、Ni、Pb、As等重金属的活化迁移能力;富含有机质的土壤中有利于对Cu、Zn、Pb、Cd的吸收,固重金属元素于土壤中,降低了土壤重金属污染的环境风险水平。研究结果为土壤修复、降低土壤重金属毒性提供了重要的科学依据。     

黄沙坪碳酸盐型尾矿中重金属的赋存状态与污染评价

污染指数法用于碳酸盐型尾矿(指富含碳酸盐的金属硫化物尾矿)重金属污染评价存在局限性。通过研究湖南黄沙坪铅锌矿尾矿中Zn、Cd、Pb、Cu及As等元素赋存状态(包括尾矿铅垂剖面结构、元素总量及其水溶态分量的分布和影响因素以及次生胶结物纤铁矿与元素结合作用等),结合元素迁移活性(水溶取率)和污染指数分析,得出如下结论:1该尾矿发育层(带)状结构,即浅表胶结硬化层(中褐色,氧化/酸化)→中部弱胶结层(黄褐色,次氧化)→深部尾砂层(橄榄灰-绿灰色,弱/未氧化),重金属元素在尾矿中浅部的胶结层中富集;2纤铁矿为主要次生胶结物,纤铁矿与元素结合作用的差异性影响尾矿中元素的稳定性/迁移活性;3尾矿中Zn、Cd的迁移活性和污染指数均较高,是主要的污染因子,应重点防控;As的污染指数虽高,但因其迁移活性较低,仍属次要污染因子;Pb、Cu的迁移活性及污染指数均较低,对环境影响可能较小。采用污染指数与元素赋存状态分析相结合的方法,对(黄沙坪)碳酸盐型尾矿的重金属污染危险进行综合评价,可避免污染指数法的局限性。     

湖南洞庭湖水系As和Cd等重金属元素分布特征及输送通量

土壤地球化学调查显示,长江沿岸,尤其湖南洞庭湖流域存在以镉为主的重金属高值带。为进一步确定As和Cd等重金属元素在河流中的存在形式、迁移方式和通量等地球化学特征,本研究在洞庭湖水系主要干支流的关键位置布置采样点,分夏季丰水期和冬季枯水期两次,采集了原水、0.45μm过滤水和0.20μm过滤水等水样品,以及悬浮物固体样品,分析了水和悬浮物样品中As和Cd、Pb等重金属元素含量。结果发现,As元素在湘江、资水、湘江上游支流西河和耒水中含量最高,耒水、西河及湘江的Pb、Zn含量相对偏高,Cd在湘江、耒水及汨罗江的含量也明显高于其他河流;研究区河水中As、Ni、Cd和Zn等元素在水中离子态比例较大,其溶解态含量受河水pH和温度的控制,湘江、西河、耒水和汨罗江中悬浮物As、Zn、Cu、Cd、Pb和Cu等元素含量远高于其他水系悬浮物,这与这些流域内存在多金属矿区密切相关;不同元素在河水中迁移途径有很大差别,As以溶解态和胶体态为主要迁移形式,Pb、Zn、Cu、Cd和Ni等重金属元素以悬浮物形式迁移的比例最大;主要入湖河流中,湘江输入洞庭湖的As、Zn、Cu和Cd总量最大,年通量分别为961.43 t、478.90 t、101.67 t、59.58 t。     

湘西金矿尾矿—水相互作用：1．环境地球化学效应

湘西金矿在生产过程中产生了大量的尾矿。该区尾矿－水相互作用强烈，并引起了尾矿中重金属元素的释放、迁移和对水体－土壤、蔬菜等表生环境的重金属污染。污染程度较大的元素均为Au、Sb、As、Cd、Hg、W等，与尾矿中元素的富集特征相一致。尾矿中重金属元素的水迁移能力由大到小顺序为Au、Cd、W、Sb、Pb、As、Zn、Cu。元素的生物吸收系数由大至小顺序为Cd、Au、Zn、Hg、Sb、Cu、Pb、As、W。植物中金属元素浓度主要受土壤中的浓度、植物种类和吸收的影响。     

烟台市土壤环境质量现状及重金属元素分布迁移规律

烟台市是山东半岛蓝色经济区核心城市之一。通过对山东省烟台市生态地球化学资料的系统整理,发现土壤主要污染因子是Cd、As、Hg、Cu、Pb、Zn等重金属元素,工矿三废排放是土壤重金属的主要来源;过量施用化肥和工矿污染形成的酸雨使区内土壤明显酸化,土壤根系土中镉等元素在酸性环境中活化迁移能力明显增强,有毒重金属镉等通过土壤-水-植物活化迁移量大,经食物链向人体中转移危险性增大。土壤重金属污染和土壤酸化成为烟台市域内两项重大的生态环境问题,为土地污染防治提供了科学依据。     

云南沘江流域农田土壤重金属Pb、Zn、Cd、As的地球化学特征

以流经中国铅锌矿储量最大的兰坪金顶铅锌矿区的澜沧江支流——沘江周围农田土壤为研究对象,通过实地调查采样、室内实验测定和统计分析等方法,测定分析了土壤中Pb、Zn、Cd、As的含量及其化学形态分布,以探讨矿产开发对农田土壤重金属含量的影响。结果表明:(1)沘江流域农田土壤中的重金属蓄积量大,以国家《土壤环境质量标准》(Ⅱ级)衡量,Pb、Zn、Cd、As含量超标率分别为66.667%、91.667%、100%、16.667%,污染程度为Cd﹥Zn﹥Pb﹥As;(2)土壤中Pb和Cd的化学形态均以水溶态为主,活性大,迁移能力强,水溶态元素能够直接进入生态链,通过植物吸收进入食物链将给人类健康造成一定的威胁。而Zn和As化学形态分别以铁锰氧化物结合态和残渣态为主,这两种形态在一般环境条件下较稳定,迁移能力弱;Pb和Cd的环境有效态(水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、腐殖酸结合态之和)含量较高,如果发生酸雨或酸性矿山废水的排出,它们的环境有效态会大量增加,对流域具有潜在的危害;(3)土壤中Pb、Zn、Cd、As含量分布和化学形态分布,整体上均为随着与矿区的距离增大而降低的趋势,分布曲线分为单峰状、双峰状两类。另外,Cd、Pb、Zn的化学形态分布与总量分布趋势基本一致,As的腐殖酸结合态、残渣态与总量分布一致。     

缓冲期碳酸盐型尾矿重金属释放机制——柱淋滤实验研究

碳酸盐型尾矿在缓冲期/中性矿山废水(NMD)释放期的重金属污染问题易被忽视。本文以广西大厂锡石-硫化物尾矿作为研究对象,采用柱淋滤实验方法,探讨碳酸盐型尾矿在缓冲期重金属的释放机制,为此类型尾矿重金属污染的防治提供依据。实验结果表明,大厂尾矿在缓冲期(约7年,pH值为6. 6～8. 0)存在Sb、Zn、Cd、As(Pb)释放污染问题。在尾矿堆放初期(0. 5年,pH值由7. 6降至7. 2),Zn、Sb、Cd快速、大量释出;中期(0. 5～2. 5年,pH值由7. 2波动升高至8. 0),Sb较平稳释出;后期(2. 5～7年,pH值变化范围为8. 0～6. 6,呈降低趋势),受气温及pH值影响,As、Sb(Pb)呈波动或间歇振荡释出,即在夏季高温、pH值较高时,释出元素浓度较高,反之,在冬季低温、pH值较低时,释出元素浓度较低。重金属的释放与尾矿中硫化物的氧化程度高低及氧化先后顺序有关。这些矿物的氧化顺序大致为:闪锌矿(Zn、Cd)、辉锑锡铅矿(Sb)→脆硫锑铅矿(Sb)→毒砂(As)、方铅矿(Pb)。因此,对于(广西大厂)碳酸盐型尾矿在缓冲期的重金属污染应分阶段、季节(夏季),采取有针对性的防治措施;在缓冲期(7年)后应注意尾矿酸性矿山废水(AMD)+重金属(如As、Sb)复合污染的防治。     

Characteristics of heavy metal migration in the natural-anthropogenic anomalies of the North-Western Altai

The abundances and migration characteristics of the main ore and accompanying metals (Cu, Pb, Zn, Cd, Fe, and Hg) were investigated in the natural and technogenic landscapes of the North-Western Altai. Elevated metal concentrations (compared with the background and guideline values) were observed in the material of tailings of the Altai Mining and Processing Complex and Zmeinogorsk Gold Recovery Plant, as well as in the waters of anthropogenic lakes, snow cover, and vegetation. It was found that Zn and Cd are more actively transported into solutions than Pb and Cu during the oxidation dissolution of sulfides in waste heaps. The spatial migration of heavy metals was evaluated. Species-dependent features were determined in the accumulation of elements by plants in the phytocoenoses of anthropogenic ecosystems.     

岩溶区矿山污染地下水的水生植物修复初步研究

选取黑藻(Hydrilla verticillata Royle)和水绵(Spirogyra communis,Hassall)作为研究对象,分析其对某铅锌矿尾矿库重金属废水的富集能力,综述重金属在黑藻和水绵体内的富集机制,探讨了利用黑藻和水绵进行岩溶矿山重金属污染水修复的应用前景。结果表明:黑藻和水绵体内的重金属绝对含量较高,并且植株长势良好,生物量大,说明这两种水生植物对重金属有避性或耐性。分析测试发现,在黑藻和水绵体内,重金属的富集系数较高,其中Pb最大,其后依次是As>Co>Mn>Cu>Cd>Zn>Ni>Cr,富集系数最少的是Hg,水绵体内的富集系数要大于黑藻。对比研究发现,这两类藻类体内的重金属含量和富集系数均高于非岩溶区。黑藻对重金属的富集机制主要有3种,即重金属作用下抗氧化酶活性增强、被动吸收和离子交换作用,而水绵特殊的分子生物结构可能是其吸附重金属的重要机制。黑藻和水绵在南方岩溶区广泛分布,利用黑藻和水绵修复重金属污染的岩溶水具有较好前景。      

Sequential extraction and leaching characteristics of heavy metals in abandoned tungsten mine tailings sediments

The chemical speciation of potentially toxic elements (As, Cd, Cu, Pb, and Zn) in the contaminated soils and sulfides-rich tailings sediments of an abandoned tungsten mine in Korea was evaluated by conducting modified BCR sequential extraction tests. Kinetic and static batch leaching tests were also conducted to evaluate the potential release of As and other heavy metals by acidic rain water and the leaching behaviors of these heavy metals. The major sources of the elements were As-, Zn- and Pb-bearing sulfides, Pb carbonates (i.e., cerussite), and Pb sulfates (i.e., anglesite). The biggest pollutant fraction in these soil and tailing samples consists of metals bound to the oxidizable host phase, which can be released into the environment if conditions become oxidative, and/or to residual fractions. No significant difference in total element concentrations was observed between the tailings sediments and contaminated soils. For both sample types, almost no changes occurred in the mobility of As and the other heavy metals at 7 days, but the mobility increased afterwards until the end of the tests at 30 days, regardless of the initial pH. However, the mobility was approximately 5–10 times higher at initial pH 1.0 than at initial pHs of 3.0 and 5.0. The leached amounts of all the heavy metal contents were higher from tailings sediments than from contaminated soils at pH > 3.0, but were lower at pH < 3.0 except for As. Results of this study suggest that further dissolution of heavy metals from soil and tailing samples may occur during extended rainfall, resulting in a serious threat to surface and groundwater in the mine area.     

Acid Mine Drainage and Heavy Metal Pollution from Solid Waste in the Tongling Mines, China

Based on investigation of the characteristics of solid waste of two different mines, the Fenghuangshan copper mine and the Xinqiao pyrite mine in Tongling, Anhui province in central-east China, the possibility and the differences of acid mine drainage （AMD） of the railings and the waste rocks are discussed, and the modes of occurrence of heavy metal elements in the mine solid waste are also studied. The Fenghuangshan copper mine hardly produces AMD, whereas the Xinqiao pyrite mine does and there are also differences in the modes of occurrence of heavy metal elements in the railings. For the former, toxic heavy metals such as Cu, Pb, Zn, Cd, As and Hg exist mostly in the slag mode, as compared to the latter, where the deoxidization mode has a much higher content, indicating that large amounts minerals in the waste rocks have begun to oxidize at the earth surface. AMD is proved to promote the migration and spread of the heavy metals in mining waste rocks and lead to environmental pollution of the surroundings of the mine area.     

安徽铜陵水木冲尾矿重金属赋存状态及污染特征研究

为探讨富硫化物尾矿酸化及重金属污染特征,选择安徽铜陵水木冲尾矿库浅层(0～90 cm)剖面为研究对象,对其结构特点、矿物组成、重金属(Pb、Cd、Zn、Ni、Cr、Mn、Cu和As)含量及赋存形态进行研究。结果表明,该尾矿库浅层出现分层现象,即表层为强硬化层,向下依次为弱硬化层和松散层,且呈酸性;矿物主要以辉石、长石、云母和石膏为主,由浅及深,金属硫化物及碳酸盐型矿物特征峰呈现增强的趋势;重金属呈现两种富集类型:表层(0～30cm,As、Pb)富集和中部(40～60 cm,Cd、Cu、Mn、Ni、Zn和Cr)富集型,其中Cu、Cd、As污染较为严重。由相关性分析可知,部分金属之间存在一定的伴生性,且p H值是影响重金属迁移的重要因素之一。该尾矿重金属主要以残渣态为主,其中Pb的潜在迁移能力最强,As最弱,顺序为Pb Cd Zn Ni Cr Mn Cu As。     

全国土壤污染状况详查重金属元素可提取态提取试剂的选择

土壤重金属元素可提取态是衡量其生物有效性的重要指标,但其含量随着土壤酸碱性等环境条件的变化而改变,在提取土壤重金属元素可提取态时,不可避免地面临着提取剂与提取方法的选择。中国有关土壤重金属元素可提取态的标准分析方法或技术规范涉及的提取剂多达7种(pH=5.8盐酸溶液、0.1mol/L盐酸溶液、0.43±0.02mol/L硝酸溶液、0.11mol/L乙酸溶液、1mol/L硝酸铵溶液、0.005mol/L DTPA浸提剂、0.01mol/L氯化钙溶液),不同学者对不同提取剂有不同的研究结论,对于通用提取剂的系统研究未见报道。本文选择代表性农耕土壤样品,采用以上7种提取剂提取其中8种重金属元素(镉镍铜锌铬铅砷汞),电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定镉铬铜铅锌镍含量,原子荧光光谱法(AFS)测定砷和汞含量,对比了7种提取剂对各重金属元素的提取率,并研究了土壤酸碱性质对重金属元素提取率的影响。结果表明：(1)稀酸溶液对土壤重金属元素的提取率较高,且与土壤的酸碱性无关;(2) 1mol/L硝酸铵溶液虽然对镉的提取能力表征了镉在酸性土壤中的活性远大于碱性土壤的特点,但其对碱性土壤中铅的提取率...     

Mobility and retention of trace elements in hardpan-cemented cassiterite tailings, north Queensland, Australia

This study reports on the mobility and retention of trace elements in cassiterite tailings at the inactive Jumna mill, tropical north Queensland. Since the 1980s, the uncapped tailings have developed laterally discontinuous Fe-rich hardpans, which are located in the higher parts of gently sloping tailings masses and at the top (<50 cm) of the tailings piles. Hardpan-cemented tailings comprise thin layers (typically ∼0.2–2 mm thick) of HFO (hydrous ferric oxides) and sulfate efflorescences cementing tailings grains. In comparison to the tailings, the hardpan-cemented tailings contain significantly higher median As, Ca, Cd, Co, Cu, Fe, In, Mn, Mo, S_total, Th, U, Y and Zn values. Partial leaching studies of tailings and pond water analyses indicate that wetting and acidification of Fe-cemented tailings removes significant proportions of trace elements into pore and surface waters. Tin shows no mobility due to the presence of weathering-resistant cassiterite (SnO₂) and, As and Pb display limited mobility possibly due to their coprecipitation with jarosite-type phases and HFO materials at the top of the tailings profile. By contrast, the trace elements Cd, Ce, Cu, La, Ni, Pb, U and Zn display the greatest mobility, possibly due to their incorporation in soluble sulfate efflorescences and sorption onto mineral and HFO surfaces. Hence, the Fe-rich hardpans do not protect the sulfidic tailings from further oxidation nor do they cause permanent sequestration of trace elements.