南方某稀土矿区污染状况及修复技术研究

发布时间：2020-07-06 15:42

【摘要】：稀土资源不合理开采利用导致矿区周边土壤和水体稀土元素含量较高,稀土污染构成我国特有环境问题。本研究以南方典型稀土矿区为研究对象,调查污染现状和存在的主要问题,揭示稀土金属在土壤、水体、生物中的迁移转化规律;分析不同植物对稀土金属的富集特征筛选超富集植物;通过对不同作物对稀土元素的富集规律和机理分析筛选低富集作物;采用植物-固化剂联合修复技术对稀土污染土壤进行了修复研究。本研究旨在揭示稀土矿区环境污染规律和探索稀土矿区修复技术。(1)本研究调查和监测了南方某稀土矿区及附近的37种植物、15种蔬菜、10个水样和9个土壤样品,测定了14种稀土金属含量,结果表明:矿区土壤、水样、植物和蔬菜中稀土金属Sm和Y含量较高,Sm含量分别为0.00~454.48mg/kg,0.00~7.95 mg/L,15.7~1774.80 mg/kg和0.00~33 mg/kg,平均含量分别172.02 mg/kg,1.34 mg/L,482.97 mg/kg和79.55 mg/kg;Y含量分别为3.53~610.70mg/kg,0.00~36.95 mg/L,0.20~1553.20 mg/kg和0.63~231.68 mg/kg,平均含量分别为66.37 mg/kg,6.90 mg/L,296.54 mg/kg和25.45 mg/kg。(2)通过对华南毛蕨、蜈蚣凤尾蕨、光叶蕨、肾蕨、芒萁5种植物在Sm和Y浓度为100 mg/kg的土培实验,结果表明:5种供试植物所含稀土元素Sm含量为62.08~198.5 mg/kg,平均值为119.98 mg/kg;含稀土元素Y的量为14.86~127.73 mg/kg,平均值为43.93 mg/kg;其中,蜈蚣凤尾蕨所含稀土元素Y最高,华南毛蕨所含稀土元素Sm最高。华南毛蕨对Sm有较强的富集转运能力,富集系数可达0.81。在稀土元素Sm和Y胁迫下,蜈蚣凤尾蕨和华南毛蕨的SOD活性较其他供试植物酶活性较大,此时植物体内清除ROS的能力较强,进而植物可以积累更多的稀土金属。(3)通过对白菜、生菜、芥蓝菜、番薯叶和油麦菜5种蔬菜在Sm和Y浓度为50 mg/L的水培实验,结果表明:5种蔬菜所含稀土元素Sm含量为679.21~1067.6 mg/kg,平均含量为849.24 mg/kg;含稀土元素Y含量为475.49~820.83 mg/kg,平均含量为649.26 mg/kg;就可食部分而言,芥蓝菜积累稀土金属Sm和Y量最低,分别为10.21 mg/kg和6.99 mg/kg,表明芥菜对Sm和Y的富集转运能力较弱,富集系数仅有0.20和0.14。生菜积累Sm和Y量最高,分别为407.60 mg/kg和304.83 mg/kg。(4)通过对浓度为500 mg/kg单一稀土Sm污染土壤、浓度为620 mg/kg单一稀土Y污染、Sm浓度为500 mg/kg,Y浓度为620 mg/kg的复合稀土Sm和Y污染土壤中添加浓度为0.0、2.0、4.0、16.0、32.0、64.0 g/kg的固化剂活性炭/xh磲粉实验,测定稀土金属的5种赋存形态,稀土金属中铁锰氧化物结合态含量越高,说明土壤修复效果越好,结果表明:对于土壤Sm污染而言,添加xh磲粉后铁锰氧化物结合态在浓度为64.0 g/kg时所占比例最大,为7.5%,可认为浓度为64.0 g/kg的xh磲粉对土壤Sm污染修复效果较好;对于土壤Y污染而言,添加xh磲粉后铁锰氧化物结合态在浓度为64.0 g/kg时所占比例最大,为25.6%,可认为浓度为64.0 g/kg的xh磲粉对土壤Y污染修复效果较好;对于土壤Sm和Y复合污染而言,添加xh磲粉中Sm和Y的铁锰氧化物结合态均在浓度为64.0g/kg时所占的比例最大,为69.7%和62.4%,可认为浓度为64.0 g/kg的xh磲粉对土壤Sm和Y复合污染修复效果好。(5)通过将植物(蜈蚣草)和固化剂(浓度均为64.0g/kg的xh磲粉)按不同添加顺序进行联合修复实验,结果表明:在实验中,对于土壤Sm污染而言,先加固化剂后种植物实验中的土壤所含铁锰氧化物结合态的比例较高,为33.3%;对于土壤Y污染而言,先种植物后加固化剂实验中的铁锰氧化物结合态所占比例较高,为24.1%;对于土壤Sm和Y复合污染而言,先加固化剂后种植物实验中Sm和Y的铁锰氧化物结合态所占比例较高,分别为36.3%和34.5%。单一固化剂(xh磲粉)对单一稀土污染土壤修复效果较好,植物-固化剂联合修复对复合污染土壤修复效果较好。
【学位授予单位】：五邑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X53
【图文】：

图 2-1 采样地点采样工具：锄头、工兵铲、麻袋、密封袋、垃圾袋、空水瓶、剪刀、橡胶套、标签纸、卷尺、柴刀、标签纸、油性笔等。采样对象：矿区常见植物、食用作物多种、矿区水样以及矿区土样。灌区

图 2-2 矿区土壤所含稀土金属种类及含量矿产资源开发过程产生大量酸性废水及大量富含酸性物质的尾矿，尾矿经淋滤作用后流失的有毒有害元素是矿区及其周围区域生态环境污染的最境问题[42-46]，从表 2-9，表 2-10 和图 2-1 可知，矿区土壤稀土含量为 85.17~10

图 2-3 矿区水样所含稀土金属种类及含量从表 2-12，表 2-13 和图 2-3 可知，不同地方水样的稀土元素含量不相同水样所稀土含金属量为 0.14~58.42 mg/L，平均值为 11.87 mg/L，其中，水金属元素 Sm 和 Y 最多，矿区 3 所含 Sm 最多，为 7.947 mg/L，矿区 5 含

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本文编号：2743832