杨家杖子矿区环境影响分区与Mo在水土中的迁移研究

发布时间：2017-10-31 01:03

  本文关键词：杨家杖子矿区环境影响分区与Mo在水土中的迁移研究

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【摘要】：杨家杖子矿区是大型的钼矿开采地区,具有近百年的矿产开采历史,当地水土环境已遭到明显的破坏,严重危及当地居民生命健康。为全面认识杨家杖子矿区环境污染特征及规律,本文进行了如下研究:一、运用单因子指数法、综合指数法及模糊综合评判法评价了研究区水、土、植被环境质量现状、污染分布特征,明确了各环境要素的污染组分,并对土壤重金属的潜在生态危害进行了评价。研究结果表明,研究区地表水环境质量整体较好,地表水超标组分主要包括Mo、SO42-、硬度;地下水环境良好、优良区主要分布于研究区东北部及东南部山区、白杨木沟山区,极差区为中部莲花山及榆树沟一带及上黑鱼沟及矿湖一带,特征污染组分为Mo、SO42-、硬度、NH4+、NO2-;土壤环境大多表现为中度污染以上,西北部、北部等地重金属污染严重,主要重金属污染物为Mo;土壤重金属潜在生态危害评价结果显示大部分地区存在中等至较强的重金属潜在生态危害;植被环境大多表现为清洁,但在局部的地带如黑鱼沟一带表现为严重污染,超标组分仅有Hg。二、基于研究区地表水、地下水、土壤的环境质量特征,选取特征污染组分,构建了研究区综合环境质量评价指标体系,对研究区综合环境质量进行了评价和分区,分析了综合环境质量不同分区的主要影响因素,并提出了相应的环境治理对策。研究区综合环境质量评价结果显示,研究区Ⅰ级清洁级区分布在研究区东北部、东南部山区;Ⅱ级较清洁区主要集中在白杨木沟南部及叶家屯一带,仅白杨木沟南部地下水三氮超标,叶家屯一带地表水中NO3-污染较严重;Ⅲ级轻污染区大面积分布在杨家杖子镇、上长茂、下长茂一带,其中杨家杖子镇地区土壤重金属Mo、Pb、Zn污染较为突出,地下水主要污染物为SO42-、硬度及Mo,地表水中NO3-含量偏高,上长茂至下长茂一带地表水中NO3-超标较严重,地下水中三氮含量偏高;Ⅳ级重污染区:由北到南分布在黑鱼沟以北、莲花山至榆树沟一带。该地带水环境中Mo、Fe、SO42-、硬度以及土壤环境中Mo、Pb、Zn、Fe明显超标。三、通过野外调查,在研究区不同位置采集了代表性土样,并基于其矿物学和地球化学特征分析结果,在p H=3,温度为25℃条件下,开展静态吸附实验和动态吸附实验,得到了研究区不同位置土壤中典型污染组分(Mo6+)迁移的关键参数。静态吸附实验结果表明,不同位置土壤对Mo6+的静态吸附均符合Langmiur等温吸附方程。土壤静态吸附量最大值和最小值为86.96 mg/kg和19.57 mg/kg,分别位于上长茂、上黑鱼沟一带;土壤分配系数最大值和最小值为2.73 L/kg和0.56 L/kg,分别位于黑鱼沟、矿湖一带。动态吸附实验结果表明,土壤动态吸附量最大值和最小值为57.66 mg/kg和12.79 mg/kg。土壤分配系数最大值和最小值为1.44 L/kg和0.54 L/kg。其吸附量、分配系数的最大、最小值所在位置与静态实验结果相同。四、基于实验获得的研究区特征污染组分Mo6+迁移的相关参数,构建了Mo6+在源头区尾矿砂中的垂向迁移,及在尾矿坝下河床潜流带中水平方向上迁移的数值模拟模型,利用数值模拟技术,分析预测了Mo6+的垂向迁移与水平向迁移特征。由尾矿砂中垂向迁移数值模型的模拟结果,得到了降水淋滤作用下源头区矿湖废渣中Mo6+在不同深度上开始迁出与完全迁出时间,结果显示,Mo6+完全淋滤所需时间随尾矿土深度增加而增长,基于数值模拟结果,构建了不同深度Mo6+淋滤时间的数学模型;水平向河床潜流带的数值模拟结果表明,Mo6+迁移并吸附于源头区1.2km(上黑鱼沟)距离内,黑鱼沟及其南部地带河床潜流带中的Mo的主要来源为白沙河的下渗补给,并利用达西定律对模拟结果进行合理性分析,结果显示,数值模拟得到的河床潜流带中Mo6+的迁移距离(1.2km)小于地下水质点的迁移距离(1.6km),符合Mo6+在迁移过程中受吸附作用影响的客观现实。研究成果为研究区环境污染治理提供了有利依据和重要参考。
【关键词】：杨家杖子 环境影响评价 环境质量分区 吸附实验 数值模拟
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD167
【目录】：

• 中文摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 绪论13-25
• 1.1 研究目的及意义13-15
• 1.2 国内外研究现状15-20
• 1.2.1 金属矿产开采及影响研究15-17
• 1.2.2 典型金属元素在水土中的迁移研究17-20
• 1.3 研究区环境问题20
• 1.4 研究内容与技术路线20-25
• 1.4.1 研究目标及内容20-21
• 1.4.2 技术路线和工作方法21-25
• 第2章 研究区概况25-37
• 2.1 自然地理与社会经济25-28
• 2.1.1 位置交通25-26
• 2.1.2 气象水文26
• 2.1.3 地形地貌26-27
• 2.1.4 社会经济27-28
• 2.2 研究区地质与水文地质条件28-35
• 2.2.1 研究区地质条件28-32
• 2.2.2 研究区水文地质条件32-35
• 2.3 研究区矿山及周边矿山概况35-37
• 第3章 研究区环境质量评价37-57
• 3.1 野外调查、采样与测试分析37-38
• 3.2 地表水环境质量评价38-43
• 3.2.1 评价指标选取与评价方法39-40
• 3.2.2 评价结果与分析40-43
• 3.3 地下水环境质量评价43-49
• 3.3.1 评价指标选取与评价方法43-44
• 3.3.2 评价结果与分析44-49
• 3.4 土壤环境质量评价与土壤重金属潜在生态危害分析49-53
• 3.4.1 评价指标选取与评价方法49-50
• 3.4.2 评价结果与分析50-51
• 3.4.3 土壤重金属潜在生态危害分析51-53
• 3.5 植被环境质量评价53-57
• 3.5.1 评价指标选取与评价方法55
• 3.5.2 评价结果与分析55-57
• 第4章 研究区环境质量分区57-73
• 4.1 综合环境质量评价方法与等级划分57-62
• 4.1.1 综合环境质量评价指标体系构建57-58
• 4.1.2 评判标准及环境质量等级58-59
• 4.1.3 模糊综合评判评价过程59-62
• 4.2 综合环境质量评价结果62-67
• 4.3 综合环境质量分区67-72
• 4.3.1 地表水环境质量分段67-68
• 4.3.2 地下水环境质量分区68-69
• 4.3.3 土壤环境质量分区69-70
• 4.3.4 综合环境质量分区70-72
• 4.4 环境防治建议72-73
• 第5章 钼离子在水土中的迁移实验与数值模拟研究73-111
• 5.1 土壤基本性质的测定73-76
• 5.2 淋滤实验76-80
• 5.2.1 实验材料与装置76-77
• 5.2.2 实验原理及方法77-78
• 5.2.3 实验结果及分析78-80
• 5.3 影响土壤吸附性的温度与酸度要素分析80-86
• 5.3.1 实验材料及装置80-81
• 5.3.2 实验原理及方法81
• 5.3.3 pH条件对土壤吸附量的影响81-83
• 5.3.4 温度条件对土壤吸附量影响83-86
• 5.4 土壤对Mo~(6+)静态吸附实验研究86-94
• 5.4.1 实验材料及装置86
• 5.4.2 实验原理及方法86-89
• 5.4.3 实验结果及分析89-94
• 5.5 土壤对Mo~(6+)动态吸附实验研究94-100
• 5.5.1 实验材料及装置94-95
• 5.5.2 实验原理及方法95-96
• 5.5.3 实验结果及分析96-98
• 5.5.4 Mo~(6+)迁移迟后因子求解98-99
• 5.5.5 土壤对Mo~(6+)静态吸附实验与动态吸附实验对比99-100
• 5.6 水土中Mo~(6+)迁移的数值模拟研究100-111
• 5.6.1 数学模型介绍101
• 5.6.2 矿湖内Mo~(6+)垂向迁移模拟101-105
• 5.6.3 研究区Mo~(6+)在水土中水平迁移模拟105-109
• 5.6.4 模拟结果对Mo水土污染修复的意义109-111
• 第6章 结论及建议111-115
• 6.1 结论111-114
• 6.2 建议114-115
• 参考文献115-121
• 作者简介及攻读硕士学位期间发表的论文121-122
• 致谢122

【参考文献】

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本文编号：1120076