离子型稀土矿原地浸矿土壤重金属迁移转化规律研究

发布时间：2018-12-15 13:44

【摘要】：近年来,原地浸矿在风化淋积型稀土矿提取中占有主导地位,备受青睐。但原地浸矿属于一个化学置换过程,在强烈化学置换作用下,矿体及表土中重金属元素可能发生活化迁移,从而进入母液或外围土壤中,逐渐富集,造成土壤重金属污染,对矿区生态环境构成严重威胁。因此,研究浸矿过程重金属迁移对矿区生态恢复、减少及预防矿业活动造成重金属污染具有重要意义。本文以龙南县风化淋积型稀土矿为研究对象,通过对矿区土壤采样及室内实验模拟,测试不同土壤剖面重金属全量及各形态的含量,采用SPSS对影响矿区不同土壤中重金属迁移转化因素进行分析,研究各影响因素对不同土壤中重金属影响规律性,同时,应用多元逐步回归法对影响矿区不同土壤中重金属的主要因素进行筛选,得出矿区不同土壤重金属含量与主要影响因子之间的回归方程,讨论浸矿对矿区土壤环境影响,并提出相应的防控措施,得出如下结论:1.对浸矿前后矿区不同土壤理化性质、矿物结构、重金属含量及形态研究发现:浸矿后不同土壤中pH、Eh和有机质含量较未浸矿都降低,矿物成分也发生改变,表现为长石减少,粘土矿物和石英含量增多。Cu、Cr含量较未浸矿各层都减少,Pb、Zn在表土层、全风化层有所减少,半风化层含量较未浸矿有所增加,分别为浸矿前的2.1倍、1.21倍。不同重金属在各层其存在形态各异,Cu、Cr浸矿前后都主要以残渣态、可氧化态为主,Pb、Zn浸矿前主要以酸可溶态和可还原态为主,浸矿之后都一定程度转化为残渣态。2.室内模拟实验表明:Cu、Cr在不同土壤剖面随浸矿时间的推移呈先降后升再降的变化趋势;Pb、Zn在表土层、全风化层随着时间的推移呈先升后降变化趋势,且在土壤半风化层有逐渐积累的趋势;集液池中Cu2+、Pb2+、Zn2+浓度随时间推移呈先升后降变化,最大值分别为1.35mg/L、5.31mg/L、1.22mg/L,其中Pb2+的浓度都远远超过《地下水环境质量标准》中的Ⅴ类标准,Cu2+、Zn2+都达到Ⅳ类标准。3.对矿区不同土壤重金属影响因素进行分析发现:pH、有机质对矿区各层土壤重金属影响表现为:pH与Pb、Zn呈正相关,与Cu、Cr呈负相关;有机质与Pb、Zn呈负相关,与Cu、Cr呈正相关,不同土壤层位pH、有机质对各重金属影响程度大小不同;Eh在不同土壤剖面对各重金属影响机制有所不同,较为复杂。4.对矿区不同土壤中重金属相关性进行分析发现:矿区不同土层中重金属的相关性都表现为Cu与Cr呈正相关,Pb与Zn呈正相关,这说明Cu和Cr,Pb与Zn两两之间都具有同源关系且地球化学性质较相似,且各层土壤中重金属都来自同一成矿母岩。5.利用逐步线性回归分析对矿区土壤重金属各影响因素研究发现:在表土层中,影响Pb、Zn的主要因素都为pH;在全风化土壤层中,影响Pb、Zn的主要因素都为pH、Eh和Cr,且影响程度大小都一致,为:pHEhCr;在半风化层中,影响Pb的主要因素为pH、Cr,影响程度大小为:pHCr;影响Zn的主要因素为pH、Cu,影响程度大小为:CupH。6.结合现场采样和浸矿模拟土壤理化性质和重金属迁移分析,提出了相应的防治措施,在原地浸矿浸矿初期,应当加入一些生石灰或者碳酸盐等碱性物质提高土壤pH值;后期适当添加一些生物炭、微生物等改良剂提高土壤有机质,从而降低土壤重金属迁移释放量。
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【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X53

【参考文献】