安徽铜陵典型尾矿库地球化学和环境地球化学效应
发布时间：2021-03-14 04:10
金属矿山尾矿库是亟待开发利用的土地资源,也是潜在的环境污染源。如何开发利用尾矿库,减少环境污染,是目前国际上普遍关注的问题。本文对铜陵地区几个典型尾矿库的地球化学特征进行了研究,通过实地采样分析和实验室实验模拟,探讨了尾矿库重金属迁移和分布规律以及环境效应,并提出了尾矿库复垦的对策。为尾矿库的复垦提供理论根据。研究区铜尾矿的酸中和能力强。浸取水的初始pH对尾矿重金属的溶出几乎没有影响。金属元素的初始溶出速率有一定差异,一般为Zn>Pb>Mn>Cu>Ni>Cr>As>Hg。由于水中酸度被很快中和,pH值上升,使已溶出的重金属离子发生二次反应,生成金属氢氧化物或络合物沉淀析出,最终水中的离子总量趋于稳定。本次工作获得了不同重金属元素的浸出浓度变化的数学模型;风化后尾砂残余重金属含量的变化与堆积时间成正比。尾砂中金属矿物风化释放出的金属离子在自然降水作用下缓慢向下淋滤。由于不同层位尾砂的含氧量不同,尾砂的风化氧化程度不同。不同元素淋滤迁移速度不同。部分重金属元素可能会在50-60cm深度产生二次富集。相比较而言,尾砂中Cu、As、Hg、Cd、Pb的向...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：190 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 矿山主要环境问题
1.1.1 矿山环境问题
1.1.2 金属矿山开采过程的主要污染物
1.2 矿山环境问题的研究进展
1.2.1 矿山地球化学和环境地球化学效应研究
1.2.2 金属矿山酸性排水及环境影响的研究
1.2.3 金属矿山尾矿库重金属元素分布及迁移规律研究
1.2.4 矿山环境恢复及矿山固体废弃物的再利用研究
1.2.5 矿山环境安全性研究
1.2.6 尾矿库地球化学和环境地球化学研究存在的问题
1.3 选题目的和研究方法
1.3.1 课题背景及意义
1.3.2 研究方法及工作量
1.3.3 主要研究进展与成果
第二章 研究区地理及区域地质背景
2.1 研究区地理概况
2.1.1 地理位置
2.1.2 矿产资源及开发情况
2.1.3 气候条件
2.1.4 水环境
2.1.5 大气环境
2.1.6 固体废弃物
2.1.7 矿山生态环境
2.2 研究区区域地质背景
2.2.1 区域构造
2.2.2 地层
2.2.3 铜陵地区主要矿床类型
2.2.4 研究区矿床地质概况
第三章 重金属元素地球化学行为与迁移
3.1 重金属元素的环境地球化学特征
3.1.1 铜（Cu）环境地球化学特征
3.1.2 铅（Pb）环境地球化学特征
3.1.3 锌（Zn）环境地球化学特征
3.1.4 铬（Cr）环境地球化学特征
3.1.5 汞（Hg）环境地球化学特征
3.1.6 砷（As）环境地球化学特征
3.1.7 镉（Cd）环境地球化学特征
3.1.8 锰（Mn）环境地球化学特征
3.1.9 钴（Co）环境地球化学特征
3.1.10 镍（Ni）环境地球化学特征
3.2 表生条件下重金属元素在环境中的迁移变化
3.2.1 表生条件下重金属元素的迁移富集的载体
3.2.2 影响表生条件下重金属元素迁移的因素
3.2.3 重金属元素在土壤中的迁移
3.2.4 重金属存在形态对其迁移规律和生物毒性的影响
第四章 研究区尾矿性质及尾矿库现状
4.1 铜尾矿的基本性质
4.1.1 金属硫化物的性质特点
4.1.2 硫化物的氧化
4.1.3 铜尾矿的物理化学性质及风化氧化反应
4.2 铜陵地区尾矿库的现状
4.2.1 凤凰山铜矿林冲尾矿库
4.2.2 凤凰山铜矿相思谷尾矿库
4.2.3 狮子山铜矿杨山冲尾矿库
4.2.4 狮子山铜矿水木冲尾矿库
4.2.5 铜官山铜矿五公里尾矿库
4.2.6 铜官山铜矿响水冲尾矿库
第五章 尾矿中重金属静态浸出规律研究
5.1 实验方法
5.1.1 实验仪器及器材
5.1.2 实验过程
5.1.3 实验步骤
5.2 实验结果分析
5.2.1 浸取液pH随时间的变化规律
5.2.2 浸取液电导率随时间的变化规律
5.2.3 浸取液中重金属含量随时间的变化规律
5.2.4 浸取液重金属浸出量分析
5.2.5 浸取液重金属含量与相思谷尾矿库水比较分析
5.3 本章小结
第六章 尾矿库重金属元素地球化学特征
6.1 采样点布置及样品采集
6.1.1 杨山冲尾矿库采样点的布置
6.1.2 林冲尾矿库采样点的布置
6.1.3 相思谷尾矿库采样点的布置
6.2 样品预处理及测试分析方法
6.2.1 尾砂和土壤重金属含量测试样品预处理
6.2.2 尾砂和土壤重金属含量测试方法
6.3 杨山冲尾矿库不同深度尾砂X光衍射分析
6.4 杨山冲尾矿库重金属元素分布变化规律
6.4.1 尾矿砂测试分析结果
6.4.2 各剖面重金属垂向风化迁移规律分析
6.4.3 重金属元素水平方向迁移变化
6.4.4 不同深度尾砂中重金属元素赋存状态的变化
6.5 凤凰山相思谷尾矿库重金属元素迁移变化规律
6.6 林冲尾矿库重金属元素迁移变化规律
6.6.1 不同位置尾砂X光衍射分析
6.6.2 不同位置尾砂重金属含量变化的分析
6.6.3 改良尾砂层的重金属元素垂向迁移变化
6.7 浅层尾砂中重金属二次富集现象
本章小节
第七章 尾矿覆盖土壤重金属淋滤规律研究
7.1 实验原理及方法
7.1.1 实验原理
7.1.2 主要仪器和药品
7.1.3 实验步骤
7.2 实验数据分析
7.2.1 淋出液pH值变化趋势分析
7.2.3 淋出液电导率变化趋势分析
7.2.4 淋出液中重金属元素含量变化趋势分析
7.2.5 淋滤柱内土壤的重金属含量变化趋势分析
7.3 本章小结
第八章 尾矿库环境地球化学效应
8.1 尾矿库泄漏对相思河水质和底泥的影响
8.1.1 尾矿库库内水及泄漏水的水质特点
8.1.2 尾矿库泄漏水对相思河水质的影响
8.2 相思河底泥中重金属元素含量的沿程变化
8.3 尾矿库扬尘及泄漏水对流域土壤重金属含量的影响
8.3.1 相思河附近土壤重金属含量
8.4 尾矿库泄漏尾砂和露天开采对土壤重金属污染的协同作用
8.4.1 采样点布置
8.4.2 土壤重金属含量分布分析
8.4.3 研究区土壤中重金属来源的分析
8.4.4 研究区土壤重金属赋存状态研究
8.5 本章小结
第九章 尾砂种植经济作物可行性与尾矿库复垦对策
9.1 尾矿库复垦和利用的主要方式
9.2 尾矿库农作物复垦技术的研究进展
9.3 尾矿库复垦中影响植物生长的因素
9.4 尾砂重金属元素对植物的生物效应（一）植物发芽生理毒性试验
9.4.1 试验材料和方法
9.4.2 结果及讨论
9.5 尾砂中重金属元素对植物的生物效应（二）重金属元素对植物生长的影响
9.5.1 种植试验材料和方法
9.5.2 结果与讨论
9.5.3 络合剂对土壤结构影响
9.6 铜陵地区铜矿尾矿库复垦对策研究
9.6.1 铜矿尾矿库复垦对策提出的依据
9.6.2 铜陵地区铜尾矿库复垦对策
9.7 本章小结
第十章 主要结论
10.1 主要结论
10.2 问题与思考
致谢
攻读博士学位期间发表论文目录
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤重金属污染对蔬菜食用安全影响的研究[J]. 王钢军,张永志,徐明飞,郑纪慈. 浙江农业科学. 2008(02)
[2]土壤与蔬菜中重金属含量及其相关性[J]. 仝磊,朱圣陶. 黑龙江科技信息. 2008(04)
[3]蔬菜重金属污染的研究现状与防治措施[J]. 吕保玉,白海强,喻泽斌. 安徽农业科学. 2008(04)
[4]不同来源重金属污染土壤中重金属的释放行为[J]. 王丽平,章明奎. 环境科学研究. 2007(04)
[5]重金属对植物种子萌发的影响研究进展[J]. 陶玲,任珺,祝广华,杜忠. 农业环境科学学报. 2007(S1)
[6]含铜尾砂的浸出及其动力学研究[J]. 招国栋,吴超,伍衡山. 矿业研究与开发. 2006(05)
[7]聚丙烯酰胺施用对碱土和非碱土水力传导度的影响[J]. 彭冲,李法虎,潘兴瑶. 土壤学报. 2006(05)
[8]铜陵铜尾矿废弃地定居植物及基质理化性质的变化[J]. 田胜尼,孙庆业,王铮峰,彭少麟,夏汉平. 长江流域资源与环境. 2005(01)
[9]土壤—植物系统中重金属污染的治理途径及其研究展望[J]. 顾继光,林秋奇,胡韧,诸葛玉平,周启星. 土壤通报. 2005(01)
[10]广东河台金矿尾矿库金属硫化物环境地球化学效应[J]. 石贵勇,周永章,杨志军,张澄博,何俊国. 矿产与地质. 2004(06)
博士论文
[1]安徽铜陵矿区重金属元素释放迁移地球化学特征及其环境效应研究[D]. 张鑫.合肥工业大学 2005
硕士论文
[1]安徽铜陵相思河及其周边重金属元素污染研究[D]. 陈芳.合肥工业大学 2006
[2]铜陵相思河流域采矿活动中重金属的迁移和分布及其对生态环境的影响[D]. 王军.合肥工业大学 2005
本文编号：3081463
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：190 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 矿山主要环境问题
1.1.1 矿山环境问题
1.1.2 金属矿山开采过程的主要污染物
1.2 矿山环境问题的研究进展
1.2.1 矿山地球化学和环境地球化学效应研究
1.2.2 金属矿山酸性排水及环境影响的研究
1.2.3 金属矿山尾矿库重金属元素分布及迁移规律研究
1.2.4 矿山环境恢复及矿山固体废弃物的再利用研究
1.2.5 矿山环境安全性研究
1.2.6 尾矿库地球化学和环境地球化学研究存在的问题
1.3 选题目的和研究方法
1.3.1 课题背景及意义
1.3.2 研究方法及工作量
1.3.3 主要研究进展与成果
第二章 研究区地理及区域地质背景
2.1 研究区地理概况
2.1.1 地理位置
2.1.2 矿产资源及开发情况
2.1.3 气候条件
2.1.4 水环境
2.1.5 大气环境
2.1.6 固体废弃物
2.1.7 矿山生态环境
2.2 研究区区域地质背景
2.2.1 区域构造
2.2.2 地层
2.2.3 铜陵地区主要矿床类型
2.2.4 研究区矿床地质概况
第三章 重金属元素地球化学行为与迁移
3.1 重金属元素的环境地球化学特征
3.1.1 铜（Cu）环境地球化学特征
3.1.2 铅（Pb）环境地球化学特征
3.1.3 锌（Zn）环境地球化学特征
3.1.4 铬（Cr）环境地球化学特征
3.1.5 汞（Hg）环境地球化学特征
3.1.6 砷（As）环境地球化学特征
3.1.7 镉（Cd）环境地球化学特征
3.1.8 锰（Mn）环境地球化学特征
3.1.9 钴（Co）环境地球化学特征
3.1.10 镍（Ni）环境地球化学特征
3.2 表生条件下重金属元素在环境中的迁移变化
3.2.1 表生条件下重金属元素的迁移富集的载体
3.2.2 影响表生条件下重金属元素迁移的因素
3.2.3 重金属元素在土壤中的迁移
3.2.4 重金属存在形态对其迁移规律和生物毒性的影响
第四章 研究区尾矿性质及尾矿库现状
4.1 铜尾矿的基本性质
4.1.1 金属硫化物的性质特点
4.1.2 硫化物的氧化
4.1.3 铜尾矿的物理化学性质及风化氧化反应
4.2 铜陵地区尾矿库的现状
4.2.1 凤凰山铜矿林冲尾矿库
4.2.2 凤凰山铜矿相思谷尾矿库
4.2.3 狮子山铜矿杨山冲尾矿库
4.2.4 狮子山铜矿水木冲尾矿库
4.2.5 铜官山铜矿五公里尾矿库
4.2.6 铜官山铜矿响水冲尾矿库
第五章 尾矿中重金属静态浸出规律研究
5.1 实验方法
5.1.1 实验仪器及器材
5.1.2 实验过程
5.1.3 实验步骤
5.2 实验结果分析
5.2.1 浸取液pH随时间的变化规律
5.2.2 浸取液电导率随时间的变化规律
5.2.3 浸取液中重金属含量随时间的变化规律
5.2.4 浸取液重金属浸出量分析
5.2.5 浸取液重金属含量与相思谷尾矿库水比较分析
5.3 本章小结
第六章 尾矿库重金属元素地球化学特征
6.1 采样点布置及样品采集
6.1.1 杨山冲尾矿库采样点的布置
6.1.2 林冲尾矿库采样点的布置
6.1.3 相思谷尾矿库采样点的布置
6.2 样品预处理及测试分析方法
6.2.1 尾砂和土壤重金属含量测试样品预处理
6.2.2 尾砂和土壤重金属含量测试方法
6.3 杨山冲尾矿库不同深度尾砂X光衍射分析
6.4 杨山冲尾矿库重金属元素分布变化规律
6.4.1 尾矿砂测试分析结果
6.4.2 各剖面重金属垂向风化迁移规律分析
6.4.3 重金属元素水平方向迁移变化
6.4.4 不同深度尾砂中重金属元素赋存状态的变化
6.5 凤凰山相思谷尾矿库重金属元素迁移变化规律
6.6 林冲尾矿库重金属元素迁移变化规律
6.6.1 不同位置尾砂X光衍射分析
6.6.2 不同位置尾砂重金属含量变化的分析
6.6.3 改良尾砂层的重金属元素垂向迁移变化
6.7 浅层尾砂中重金属二次富集现象
本章小节
第七章 尾矿覆盖土壤重金属淋滤规律研究
7.1 实验原理及方法
7.1.1 实验原理
7.1.2 主要仪器和药品
7.1.3 实验步骤
7.2 实验数据分析
7.2.1 淋出液pH值变化趋势分析
7.2.3 淋出液电导率变化趋势分析
7.2.4 淋出液中重金属元素含量变化趋势分析
7.2.5 淋滤柱内土壤的重金属含量变化趋势分析
7.3 本章小结
第八章 尾矿库环境地球化学效应
8.1 尾矿库泄漏对相思河水质和底泥的影响
8.1.1 尾矿库库内水及泄漏水的水质特点
8.1.2 尾矿库泄漏水对相思河水质的影响
8.2 相思河底泥中重金属元素含量的沿程变化
8.3 尾矿库扬尘及泄漏水对流域土壤重金属含量的影响
8.3.1 相思河附近土壤重金属含量
8.4 尾矿库泄漏尾砂和露天开采对土壤重金属污染的协同作用
8.4.1 采样点布置
8.4.2 土壤重金属含量分布分析
8.4.3 研究区土壤中重金属来源的分析
8.4.4 研究区土壤重金属赋存状态研究
8.5 本章小结
第九章 尾砂种植经济作物可行性与尾矿库复垦对策
9.1 尾矿库复垦和利用的主要方式
9.2 尾矿库农作物复垦技术的研究进展
9.3 尾矿库复垦中影响植物生长的因素
9.4 尾砂重金属元素对植物的生物效应（一）植物发芽生理毒性试验
9.4.1 试验材料和方法
9.4.2 结果及讨论
9.5 尾砂中重金属元素对植物的生物效应（二）重金属元素对植物生长的影响
9.5.1 种植试验材料和方法
9.5.2 结果与讨论
9.5.3 络合剂对土壤结构影响
9.6 铜陵地区铜矿尾矿库复垦对策研究
9.6.1 铜矿尾矿库复垦对策提出的依据
9.6.2 铜陵地区铜尾矿库复垦对策
9.7 本章小结
第十章 主要结论
10.1 主要结论
10.2 问题与思考
致谢
攻读博士学位期间发表论文目录
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤重金属污染对蔬菜食用安全影响的研究[J]. 王钢军,张永志,徐明飞,郑纪慈. 浙江农业科学. 2008(02)
[2]土壤与蔬菜中重金属含量及其相关性[J]. 仝磊,朱圣陶. 黑龙江科技信息. 2008(04)
[3]蔬菜重金属污染的研究现状与防治措施[J]. 吕保玉,白海强,喻泽斌. 安徽农业科学. 2008(04)
[4]不同来源重金属污染土壤中重金属的释放行为[J]. 王丽平,章明奎. 环境科学研究. 2007(04)
[5]重金属对植物种子萌发的影响研究进展[J]. 陶玲,任珺,祝广华,杜忠. 农业环境科学学报. 2007(S1)
[6]含铜尾砂的浸出及其动力学研究[J]. 招国栋,吴超,伍衡山. 矿业研究与开发. 2006(05)
[7]聚丙烯酰胺施用对碱土和非碱土水力传导度的影响[J]. 彭冲,李法虎,潘兴瑶. 土壤学报. 2006(05)
[8]铜陵铜尾矿废弃地定居植物及基质理化性质的变化[J]. 田胜尼,孙庆业,王铮峰,彭少麟,夏汉平. 长江流域资源与环境. 2005(01)
[9]土壤—植物系统中重金属污染的治理途径及其研究展望[J]. 顾继光,林秋奇,胡韧,诸葛玉平,周启星. 土壤通报. 2005(01)
[10]广东河台金矿尾矿库金属硫化物环境地球化学效应[J]. 石贵勇,周永章,杨志军,张澄博,何俊国. 矿产与地质. 2004(06)
博士论文
[1]安徽铜陵矿区重金属元素释放迁移地球化学特征及其环境效应研究[D]. 张鑫.合肥工业大学 2005
硕士论文
[1]安徽铜陵相思河及其周边重金属元素污染研究[D]. 陈芳.合肥工业大学 2006
[2]铜陵相思河流域采矿活动中重金属的迁移和分布及其对生态环境的影响[D]. 王军.合肥工业大学 2005
本文编号：3081463
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