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辽西滨海矿集区重金属污染状况及原因

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收稿日期:2004 03 10基金项目:辽宁省环境保护局重点科研项目;辽宁省环境科学研究院开放式实验室资助项目作者简介:周秀艳(1969-),女,辽宁阜新人,东北大学博士研究生;王恩德(1957-),男,辽宁营口人,东北大学教授,博士生导师第25卷第11期2004年11月东北大学学报(自然科学版)Journal of Northeastern U niversity(Natural Science)Vol 25,No.11Nov.2004文章编号:1005 3026(2004)11 1107 04辽西滨海矿集区重金属污染状况及原因周秀艳1,王恩德1,姜 莉1,王宏志2(1.东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳 110004; 2.辽宁省环境监测中心站,辽宁沈阳 110031)摘 要:基于环境地球化学方法对辽西滨海矿集区的金属矿产开发区、冶炼厂附近土壤重金属污染状况进行了研究,结果表明,Cu,Pb,Zn,Cd 的质量分数最高值达到0 0236%,0 0535%,0 1473%,0 0012%,多数土壤表层重金属元素的质量分数高于区域土壤背景值,4种元素分别是区域背景值的1 34~10 67倍,1 20~25 59倍,0 49~23 31倍,1 87~82 8倍 Cu,Pb,Zn,Cd 元素的质量分数与5%HNO 3浸提态的质量分数间相关性较好 采矿飘尘、废岩、尾矿泥等人为污染源是区域土壤重金属污染的主要来源,且随着距污染源距离的增加,表层土壤重金属的质量分数降低 关 键 词:重金属;污染;5%HNO 3溶液;浸提;土壤;污染物中图分类号:X 53 文献标识码:A矿业开发引起的环境问题已成为全球性的问题,作为环境地球化学研究的一个重要领域越来越受到国内外学者的重视[1~9] 辽西滨海地带主要为葫芦岛市所辖,该区域金属矿产种类繁多,主要有金、银、铅、锌、钼、铜、硫铁矿等矿产,集中分布在八家子、杨家杖子、兰家沟等地,目前开采有钼矿、铅锌矿、铜矿、银矿等金属矿产 位于市区的葫芦岛锌厂是亚洲最大的锌厂,该厂集有色金属冶炼和化工产品于一体,以炼锌、铜、镉为主,副产品硫酸,成为国家和地方出口创汇的支柱产业 几十年的工矿开发和生产建设为该区域创造了巨大的财富,同时也造成了一定的环境污染和生态破坏 曾有学者对葫芦岛锌厂造成的重金属污染作过研究,但仅限于对五里河及锦州湾造成的污染[10],因此广泛研究该地区的工矿开发活动对周围环境的污染状况、不同特点及其生态效应,显得尤为必要本文旨在通过对该地区重金属的污染状况进行研究,探讨重金属的自然污染与人为污染不同的地球化学特征,为重金属污染区域环境治理提供科学依据1 研究方法1.1 样点布设研究区属于低山丘陵区,土壤按母岩类型主要由花岗岩、碎屑岩及碳酸盐岩发育的棕壤至褐土的过渡类型,以残积或残坡积层为主为探究研究区域土壤重金属污染状况及污染物的主要来源,考虑到本区金属的矿化类型、不同的土地利用类型及所在区域的代表性,并兼顾样点的均匀性,采集了土壤、采矿区尾矿泥、矿区废水、地表水等,于2003年4月15日~30日,在研究区内布置样点11处,其中剖面6条,共计采集土样16件,水样6件 采样时利用GPS 确定采样点的位置 1.2 分析方法土样自然风干后,去掉土壤侵入物,磨碎过孔径为0 15m m 的尼龙筛,然后在恒温干燥箱内60 烘干后备用 干燥样品经HCl HNO 3 H ClO 4消化处理后,在华光 9602A 型原子吸收分光光度计以AAS 法测定土壤中Cd,Pb,Cu,Zn [11] 分析中以水样标准号为GB7475 87、土壤样标准号为GB/T 17138 1997作为质控标样冯新斌等人[12]提出,用硝酸浸提出的那部分元素,在表生环境条件下,也容易被风化而带出 干燥样品用5%HNO 3浸提[13],经水平振荡器振荡2h 后,然后用干滤纸过滤,滤液用于原子吸收光谱法测定浸提态含量2 结果与分析2.1 土壤的重金属污染状况(1)土壤重金属质量分数对研究区土壤Cu,Pb,Zn,Cd质量分数的分析结果表明,与锦西地区!七五∀期间国家调查的背景值相比,除铅锌矿渣点外,各样点表层土壤Cu,Pb,Zn,Cd质量分数分别是当时背景值的1 34~10 67倍,1 20~25 59倍,0 49~23 31倍,1 87~82 8倍 除个别点Zn的质量分数低于背景值外,多数样点土壤重金属质量分数偏高,如Pb,Zn,Cd质量分数最高达到0 0535%, 0 1473%,0 0012%,远远超过国家土壤环境质量#级标准(w(Pb)∃0 03%,w(Zn)∃0 025%,w(Cd)∃0 00006%,pH6 5~7 5)各土壤剖面处表层与深层的Cu,Pb,Zn,Cd 质量分数之比为0 90~4 24,1~5 67,1 01~ 9 19,1 30~4 00 除水泉地区表层与深层Cu的比值为0 90外,其余各点所有元素的比值均大于1,尤其是葫芦岛锌冶炼有限责任公司、葫芦岛锌厂、八家子铅锌矿尾矿坝附近,表层与深层比值更大,说明由于工矿开发造成的人为干扰,使得表层土壤重金属污染严重(见表1)(2)土壤重金属元素浸提态研究区土壤经5%H NO3浸提后的重金属元素质量分数如表1所示 各样点表层浸提态的质量分数是Cu为30 2%~76 8%,Pb为32 4%~ 68 8%,Zn为15 1%~89 5%,Cd为16 6%~ 94 5% 各剖面上表层与深层的浸提态的质量分数,除水泉地区Cu外,其余地区Cu,Pb,Zn,Cd元素均是表层高于底层表1 研究区土壤重金属元素质量分数Table1 Mass fractions of heavy metals in top soi l sampled from di fferent sites10-6采 样 点采样层位w(Cu)w(Pb)w(Zn)w(Cd) 浸提(Cu) 浸提(Pb) 浸提(Zn) 浸提(Cd)杨家杖子锌冶炼有限责任公司附近0-2020-4031.9022.24114.2959.5284.2915.540.430.1113.9212.7062.1431.5175.4213.630.190.09葫芦岛锌厂西稻池村0-2020-4033.1324.8548.8129.76185.4720.182.711.3613.2011.2226.908.45102.0313.262.570.23水泉0-2020-4034.0538.04252558.9355.180.320.2114.4018.778.338.1021.3723.900.30.16兰家沟0-2031.4439.2954.110.7114.7916.3136.660.38上边子村0-2020-4029.6027.9140.4736.9031.0730.890.280.2111.6510.8118.4515.8322.8016.050.100.20宽邦0-2020-4049.3911.6680.9514.29107.14101.710.410.3114.928.9539.585.7139.0615.370.150.12八家子铅锌矿0-201035.891104.762499.3217.68 1.08678.57140.20 1.44距尾矿坝约50m0-20235.74534.521473.4812.42 1.89 5.12553.89 3.67距尾矿坝约100m0-2080.98438.10607.77 4.92距尾矿坝约200m0-2020-4091.4175.77438.10301.19603.55481.0812.393.3433.0324.32290.48207.14276.86199.492.171.78锦西土壤背景值[9]22.0920.8963.220.152.2 土壤重金属间的伴生关系及与浸提态间的相关性对研究区的重金属元素及其形态间相关性的统计结果表明,除Cu表现为负相关外,其余3种金属均存在显著正相关关系(表2),这与重金属形态、离子交换性能以及土壤特性、浸提剂类型等因素密切相关 本研究的样点多数分布在金属矿区及冶炼厂的周围,土壤中的重金属主要来自于人为源污染,是导致某些重金属元素总量与有效态间相关性较高的主要原因表2 土壤重金属元素质量分数间的相关系数Table2 Correlati on coeffici ents among different heavy metals i n top s oilw w(Cu)w浸提(Cu)w(Pb)w浸提(Pb)w(Zn)w浸提(Zn)w(Cd) w(Cu)w浸提(Cu)-0.429w(Pb)0.895-0.222w浸提(Pb)0.890-0.0890.898w(Zn)0.924-0.3790.971w浸提(Zn)0.2820.6880.5830.6410.609w(Cd)0.798-0.1200.9400.7970.9301108东北大学学报(自然科学版) 第25卷2.3 土壤重金属元素的主要来源研究区内土壤中重金属的污染源有两种,一种是自然源,一种是人为源(1)自然污染源自然源是燕山晚期侵入酸性、超酸性细粒花岗岩、花岗斑岩及石英斑岩 它们是经风化作用进入土壤圈的 如水泉样点处表层与深层土壤重金属总量之比相差不大,Cu,Pb,Zn,Cd 比值分别是0 89,1,1 07,1 5 说明它们重金属来源的同源性(2)人为污染源人为污染源主要为金属矿山开采及冶炼厂等,它们的废石、尾矿及选矿废水、粉尘大气沉降等进入附近农田及水系,造成了污染 如葫芦岛锌厂西侧稻池村土壤表层与深层各重金属总量之比都相差悬殊,Cu,Pb,Zn,Cd 的比值分别为1 33,1 64,9 19,2 然而在矿集区内自然污染与人为污染往往同时存在表3列出了尾矿渗水与选矿废水的重金属元素质量浓度,其中黑鱼沟地方钼矿选矿废水及其下游的杨家杖子锌厂东侧河水里的Cu,Pb,Zn,Cd 质量浓度均远远超过农田灌水水质标准,检测出的4处水样点的Cd 质量浓度均超过了农田灌水水质标准 如果用于农田灌溉,其累积效应的后果势必导致土壤重金属元素的严重污染表3 不同污染区水体重金属元素质量浓度Table 3 H eavy metal contents in polluted watersin different s i tes mg /L水源地(Cu) (Pb) (Zn) (Cd)杨家杖子钼矿尾矿渗水0.020.170.090.01杨家杖子锌厂东侧河水 2.41 1.9327.43 2.37黑鱼沟钼矿选矿废水 5.14 2.1454.05 4.74八家子铅锌矿尾矿渗水000.040.01农田灌水水质标准[10]0.11.02.00.002表1列出了八家子铅锌矿尾矿渣中的重金属元素的质量分数及浸提态元素的质量分数,Cu,Zn 尽管质量分数很高,但其浸提态的质量分数并不高,分别占原质量分数的0 1%和5 6%,而Pb,Cd 浸提态所占百分比较高,尤其是Pb,达到61 4%,Cd 为8 2%,这可能与所用的浸提剂有关 从另一方面说明水、土壤等环境中混有尾矿污泥,如果处理不当,将会成为土壤重金属的重要来源之一工矿区金属粉尘的大气沉降是土壤重金属污染的又一重要来源 图1所示为距八家子铅锌矿尾矿坝同一方向不同距离表层土壤的4种重金属元素的沿程分布情况 结果表明,这4种元素随着距离的增加,含量降低,原因主要是这4种元素往往伴生在一起,尾矿泥颗粒细小,常随风力传播,而形成大气沉降 而Cd 后来随着距离的增加反而增加,可能与土壤有机质含量及土地利用类型等因素有关图1 尾矿坝附近土壤Cu,Pb,Z n,Cd 质量分数与污染源距离的相关性Fig.1 Correlation between m as s fractions of Cu,Pb,Znand Cd and di fferent di stances from source3 结 论(1)辽西滨海地区表层土壤中Cu,Pb,Zn,Cd 普遍很高,大多数表层土壤重金属浸提态含量较高,尤其Cd,Pb,Zn 的污染状况更应该引起足够的重视(2)研究区域土壤Cu,Pb,Zn,Cd 总量及浸提态、总量与浸提态含量间存在着密切相关性,说明重金属污染来源的伴生性与同源性 在污染土壤改良与修复中应予考虑(3)研究区内重金属污染来源有两种类型,一种是自然源,一种是人为源 自然源主要是燕山晚期侵入的酸性、超酸性细粒花岗岩、花岗斑岩及石英斑岩 而人为源主要是由于金属矿山开采及冶炼厂等,它们的废石、尾矿及选矿废水、粉尘大气沉降等进入附近农田及水系而造成的(4)人为源污染是该区域主要的污染来源,然而在矿集区内自然污染与人为污染往往同时存在 参考文献:[1]Holmstrom H,Ljungberg J,Olander B.Role of carbonates in mitigation of metal release from mining w aste:evidence from 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mostly hig her than t he corresponding background values of the zone,i.e.,1 34~10 67,1 20~25 59,0 49~23 31and1 87~82 8times as larg er as the background values,respect ively.It was pro ved that ther e is a comparatively close ex ponential correlation between the mass fr action of the four elements and those o f them leached out in5%HNO3solution.In the zone the sources of soil contamination from heavy metals are mainly the fr ee dust during mining,tailings and w aste sludg e,and the mass fractions of such heavy metals in top soil decrease w ith the incr easing distance away from the contamination sources.Key words:heavy metals;contamination;5%H NO3solution;leaching;so il;contaminant(Received March10,2004) 1110东北大学学报(自然科学版) 第25卷。

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海洋中的重金属和有害物质的污染状况如何

海洋中的重金属和有害物质的污染状况如何

海洋中的重金属和有害物质的污染状况如何随着人类经济、社会的快速发展，海洋环境污染问题正在日益严重地成为全球性问题。

以重金属和有害物质为主的污染是其中比较突出的问题之一。

本文将从海洋中的重金属和有害物质的来源、含量、分布以及对海洋生物和人类健康的影响进行探讨。

一、重金属和有害物质的来源重金属和有害物质主要来源于工业排放、城市化、农业、船只排放和海洋垃圾等。

其中，工业排放和城市化是最主要的来源。

工业生产需要使用大量的化学物质和有毒有害物质，这些物质往往通过废气、废水和废渣等形式排放到水体中，并对海洋生态系统造成极大的影响。

城市化进程推动了人口数量的增长和经济的活跃，同时也增加了废水、废气和垃圾的排放，导致海洋环境污染问题日益突出。

二、重金属和有害物质的含量海洋中重金属和有害物质的含量会因为不同的污染源和水域的差别而有所不同。

一般而言，沿海城市、港口附近和航运路线上的海域重金属和有害物质的含量要高于远离这些区域的海域。

在中国海域中，汞、铅、镉、铬和铜等重金属和石油烃、农药残留等有害物质的含量居高不下。

据研究发现，我国近年来的海洋鱼类，如秋刀鱼、鲐鱼等中，重金属超标率比较高，这直接威胁着人们的健康。

三、重金属和有害物质的分布海洋中的重金属和有害物质不会均匀地分布在海水中，而会被大气、水流和海洋生物等因素影响而出现不同的分布情况。

一般情况下，重金属和有害物质多集中在沿海地区和城市港口口岸，这对当地的商业捕捞、海洋经济和海洋环境都造成了很大的影响。

同时，随着深海矿产勘探年代的到来，未来可能会对深海生态环境构成更大的威胁。

四、重金属和有害物质的影响重金属和有害物质的污染会对海洋生态系统和人类健康造成极大的影响。

首先，重金属和有害物质可以在海洋中蓄积，从而影响到海洋生产力的稳定性，减少海洋生物的数量和品种，对海洋生态系统造成极大的破坏。

其次，重金属和有害物质可以被海洋生物吸收和食用，从而对人类健康造成威胁。

例如，海洋中含有较高含量的镉和铅，易被贝类吸收，如果人类食用这些含有重金属的海产品，会导致中毒，对肝脏、肾脏、神经系统等造成损伤。

煤矿废弃物重金属污染与治理

煤矿废弃物重金属污染与治理

煤矿废弃物重金属污染与治理煤矿废弃物是煤矿生产过程中产生的废弃材料，包括矸石、煤矸石、尾矿、煤灰等，这些材料中含有大量的重金属元素，如砷、铅、镉、汞等。

这些重金属物质，是一种对生态环境和人类健康具有潜在威胁的污染物。

煤矿废弃物中的重金属污染物质，往往会随着雨水、地下水等因素的作用而逐渐渗入土壤中，对于周边生产、生活区域的稳定化和健康安全构成了极大的威胁。

另外，当这些重金属元素积聚到一定程度时，还可能会导致大面积的土地质量恶化，影响农作物的生产、自然生态系统的平衡、地下水资源的保护等。

因此，治理煤矿废弃物中的重金属污染，是一个亟待解决的重要问题。

一、煤矿废弃物中的重金属污染煤矿废弃物中的重金属污染，主要源于煤炭中含有的重金属元素、煤矸石的采选过程和运输过程中，与外界环境的反应等，这些因素都会导致煤矿废弃物中的重金属元素浓度升高。

以煤矸石为例，煤矸石中的重金属元素浓度往往高于普通土壤，且其中的各种重金属元素之间相互作用，会导致毒性协同增强。

此外，由于采选和运输环节中的震动，还有可能使废弃物内部重金属元素积聚和分布不均。

总的来说，煤矿废弃物中同一重金属元素含量的不同，是由于煤炭种类、产地，采选方式、加工流程、废弃物储存条件、排放口位置、降雨量、温度等因素的综合作用而决定的。

二、煤矿废弃物重金属污染的危害煤矿废弃物中的重金属污染，如果不及时治理，就会产生严重的影响，让废弃物周围的生态环境和人体健康受到威胁。

对于生态环境而言，煤矿废弃物中的重金属污染物质，会通过废弃物周围的土壤、植被等与地下水、地表水等环境因素进行微量的转移和扩散。

如果重金属元素的含量超过了一定的阈值，那么就会造成土壤污染，熔岩样土地被称为"煤"，甚至使得生态环境长期受到危害。

重金属污染物质含量达到一定程度后，还会对当地农作物的生产造成很大影响，从而限制粮食产量、影响食品安全，严重时，可能会导致局部生态环境的彻底破坏。

海洋重金属污染对生态系统的影响

海洋重金属污染对生态系统的影响

海洋重金属污染对生态系统的影响在我们所生活的地球上，海洋占据了绝大部分的面积，它不仅是生命的摇篮，更是地球上生态系统的重要组成部分。

然而，随着人类活动的不断发展，海洋正面临着各种各样的污染威胁，其中重金属污染尤为严重。

重金属，顾名思义，是指密度大于5g/cm³的金属元素，常见的有汞、镉、铅、铬、铜、锌等。

这些重金属在海洋中的来源十分广泛。

工业废水的肆意排放是主要的污染源之一，例如采矿、冶金、化工等行业产生的大量废水，往往含有高浓度的重金属。

农业活动中使用的化肥、农药，通过地表径流进入海洋，也会带来一定量的重金属。

此外，城市污水、垃圾焚烧、船舶排放等也都可能将重金属带入海洋。

一旦重金属进入海洋，它们就会对海洋生态系统产生一系列深远的影响。

首先，对海洋生物来说，重金属是致命的威胁。

许多海洋生物会通过呼吸、摄食等方式将重金属摄入体内。

重金属在生物体内积累，当积累到一定程度时，就会干扰生物的正常生理功能。

例如，汞会损害海洋生物的神经系统，导致其行为异常、繁殖能力下降甚至死亡。

镉会影响生物的肾脏功能，破坏其代谢平衡。

对于一些处于食物链底层的生物，如浮游生物和贝类，由于它们直接接触和摄取海水中的重金属，往往更容易受到污染。

而当这些受到污染的生物被更高营养级的生物捕食时，重金属会沿着食物链不断传递和富集，使得处于食物链顶端的生物，如大型鱼类、海鸟和海洋哺乳动物，承受更高浓度的重金属暴露风险，对其生存和繁衍造成严重威胁。

其次，海洋重金属污染会破坏海洋生态系统的平衡。

在正常的海洋生态系统中，各种生物之间存在着复杂而微妙的相互关系。

然而，重金属污染可能导致某些物种数量减少甚至灭绝，从而打破这种平衡。

例如，某些藻类对重金属较为敏感，重金属污染可能会抑制其生长和繁殖，进而影响到以藻类为食的生物的食物来源。

此外，重金属污染还可能改变海洋微生物的群落结构和功能，影响海洋中的物质循环和能量流动。

微生物在海洋生态系统中扮演着重要的角色，它们参与氮、磷等营养元素的循环以及有机物的分解，如果微生物的活动受到抑制，整个生态系统的运转都将受到阻碍。

金属地下矿山环境污染问题及防治

金属地下矿山环境污染问题及防治

金属地下矿山环境污染问题及防治王琅琅金属矿山环境地质问题是制约矿山和谐发展的重要因素。

矿山开发不仅为国民经济提供了大量的能源和原材料，而且成为国家重要的财政收入来源，提供了大量的劳动就业机会，特别是推动了区域经济和少数民族地区、边远地区的经济发展。

截止2003年底25种主要金属矿产共有矿山10365个，其中大中型矿山共有415个，仅占矿山总数的4％，年产矿石量为46388万吨，实现工业产值575，6亿元，利润总额35．7亿元。

然而，矿业，开发在为国家经济发展做出巨大贡献的同时，也引发了严重的矿山环境环境污染加剧、生态环境恶化、地质灾害频发，不仅影响了人们的生命健康，也制约了金属矿山资源的进一步开发利用和社会经济的可持续发展。

金属地下矿山环境污染问题：一、矿山大气环境污染（废气污染）矿山大气污染源造成矿山大气污染的污染物发生源。

矿山大气污染源的构成、性状和影响范围，与矿床类型、埋藏条件、矿岩性质、开采方法和工艺技术等密切相关。

它的分类方法主要有：（1）按污染物的影响范围可分为矿井或矿坑、大气污染源和矿区大气污染源。

（2）按污染源释放的有害物质分粉尘污染源、气体污染源、放射性污染源和热污染源。

（3）按污染物产生的原因可分为工艺污染源和非工艺污染源。

工艺污染源又称人为污染源属于这类污染源的工艺有凿岩、爆破、支护、放顶、充填和岩矿的装卸、运输、破碎、分级等在这些工艺过程中，产生的粉尘、炮烟、柴油机废气和压气废气等污染物均会污染矿山大气非工艺污染源又称天然污染源，是采矿过程引发的次生污染源漓十这种污染源的有：矿岩的风化、氧化和自燃。

地层中气态物、颗粒物的逸出、涌出或喷出，矿岩中放射物质的析出和辐射，地热的传导、辐射和对流，坑木等有机物的分解与腐烂等。

在这些自然过程中释放出的粉尘、有毒有害气体、放射性物质和热素等污染物也会污染矿山大气。

二、水资源污染（废水污染）矿山废水是从采掘场、选矿厂、尾矿坝、排土场以及生活区等地排出废水的统称。