粤北某铀矿山周边水体表层沉积物放射性与重金属元素的赋存形态及污染评价

发布时间：2020-09-12 09:48

　　粤北某铀矿是典型的花岗岩型铀矿。本文以粤北某铀矿周边水体表层沉积物为研究对象,分析水体表层沉积物中放射性与重金属的含量及污染来源,利用BCR连续提取法分析了研究区18个表层沉积物样品中重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和U的赋存形态,并基于富集因子评价法、地累积指数评价法、潜在生态危害指数评价法和次生相与原生相比值评价法对研究区6种重金属的污染现状和潜在生态风险做了分析研究。得出的主要结论如下:第一,对研究区18个采样点表层沉积物的放射性和重金属元素含量分析可以看出:表层沉积物中Cd的含量在Ⅰ号水体与Ⅱ号水体中均超过了土壤环境Ⅲ级标准值,且其天然本底值高于土壤环境标准值,这可能是该研究区位于成矿地带导致;Cu、Zn、Pb和Cr含量的均值都未超过土壤环境Ⅲ级标准;U元素的平均含量比沉积物背景值超出三倍多,除了U元素外,其他重金属元素在Ⅰ号水体和Ⅱ号水体表层沉积物中含量差别不大。同时,采用主成分分析法(PCA)对研究区全部采样点的重金属元素进行载荷因子分析,第一主成分F1的方差为48.8%,主要表现为Cu、Pb、Cd具有较高的正载荷,即F1与Cu、Pb、Cd具有较强的相关性,表明这几张重金属具有良好的共变性;第二主成分F2的方差为24.5%,Zn和U元素具有较高正载荷,即F2与Zn和U具有较强的相关性。Zn和U含量较高点多出现在Ⅰ号水体附近,靠近尾矿库,表明环境中U可能主要来源于铀矿开采和渣场淋浸等产生的废水;第三主成分F3的方差为14.1%,表现为Zn,Pb元素具有较高正载荷,根据空间分布及大小情况来看,Ⅱ号水体下游出现Zn,Pb含量较高点,附近多有农田等。因此,第二、三主成分来源可能多为农业和工业污染排放。第二,对研究区表层沉积物重金属赋存形态与分布特征进行分析,可知Pb、Cr、Cu和Zn主要存在于残渣态中,U和Cd则主要分布于可交换态,生物有效性最高,份额占比分别为52.39%和56.34%,在环境中最为活跃,显示了较高的生物活性,容易被释放到环境中造成二次污染。第三,富集因子评价法和地累积指数评价结果显示,Cu、Cr和Pb在研究区主要受自然来源影响,Cd、U和Zn都受到了不同程度的人类活动的影响;潜在生态风险评价结果表明,各重金属潜在生态危害程度依次为Cd㧐Pb㧐Zn㧐Cu㧐Cr,Cd的单个重金属潜在生态危害指数的平均值为344.8,污染等级为强污染,Cu、Pb、Cr和Zn元素的潜在生态风险指数则远低于40,污染类型为无污染。次生相与原生相比值评价法结果表明,各重金属元素RSP均值的大小顺序为:Cd㧐U㧐Pb㧐Zn㧐Cu㧐Cr,其中,Pb、U、Cd和Zn的RSP均值均处于1-2之间,表现为轻度污染;Cu和Cr的RSP均值都小于1,表明这两组重金属元素对研究区无污染。
【学位单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X753;X824
【部分图文】：

分布图,采样点,分布图,研究方法

第 2 章研究区概况与研究方法第 2 章研究区概况与研究方法分布采集时间为 2018 年 10 月上旬，当地河流由丰水期影响较小，水环境相对稳定。依据研究区污染源分布了 18 个采样点，如图 1 所示。1～8、13~18 号采样受纳水体，9～12 号采样点为Ⅰ号水体，是沿矿区的采样点流向 18 号采样点。用干净的采样勺挖取 0～干净的聚乙烯塑料密封袋中（排除空气），密封做好

重金属,百分含量,形态,残渣

图 2 表层沉积物中重金属各形态所占百分含量Fig.2 The partions of heavy metals in surface sediments可氧化态中，各重金属元素含量均值的大小顺序可表示为：Cu(27.29mg/kg)㧐 Zn(21.12mg/kg) 㧐 Pb(13.14mg/kg) 㧐 Cr(7.12mg/kg) 㧐 U(1.79mg/kg) 㧐Cd(0.007mg/kg) ；在氧化态中各元素所占比大小可表示为：Cu(31.24%)>Cr(16.77%)>Zn(12.38%)>Pb(7.38%)>U(6.95%)≈Cd(6.63%)。在残渣态中，各个元素含量均值的大小顺序为：Cu(80.59mg/kg)㧐Zn(73.08mg/kg) 㧐 Cr(58.51mg/kg) 㧐 Pb(49.47mg/kg) 㧐 U(2.15mg/kg) 㧐Cd(0.038mg/kg) ，在残渣态中各元素所占比大小为：Cr(83.18%)>Pb(44.40%)>Zn(41.95%)>Cu(36.98%)>U(19.83%)>Cd(15.14%)。综合分析以上四个态的结果，可知 Pb、Cr、Cu 和 Zn 主要存在于残渣态中，U 和 Cd 则主要分布于可交换态。

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