兰坪金顶铅锌矿区土壤重金属Zn_Cd分布特征研究
- 格式：pdf
- 大小：1.61 MB
- 文档页数：8
128
地 质 论 评
2009 年
min 取出摇 1 min 。离心分离 (2400 r/ min) 10 min , 清液测定 Zn 、Cd ,不溶物留在瓶中待用 。
硅酸盐结合态 : 又称残渣态 ,一般存在于硅酸 盐 、原生和次生矿物等土壤晶格中 ,在自然界正常条 件下不易释放 ,能长期稳定在沉积物中 ,不易为植物 吸收 ,主要受矿物成分及岩石风化和土壤侵蚀的影 响。
水溶态 :是指土壤 、沉积物中水溶性部分元素 , 它们大多呈自由或游离状态 ,能够比较容易被水溶 出来 ,是土壤中最活泼而且对植物和环境影响最直 接的成分 。
提取方法 :10 g 样品于塑料瓶中 ,加 100 mL 离 子交换水 ,在振荡机上振荡 01 5 h (振荡频率 180 r/ min) ,离心分离 (2400 r/ min) 10 min ,清液测定 Zn 、 Cd ,不溶物留在瓶中待用 。
碳酸盐态 :是指土壤中重金属元素在碳酸盐矿 物上形成的共沉淀结合态 。对土壤环境条件特别是 p H 值最敏感 ,当 p H 值下降时易重新释放出来进入 环境中 。
提取方法 :于步骤二不溶物中加入 1 mol/ L 的 NaAc (p H = 5) 100 mL ,在振荡机上振荡 2 h (振荡 频率 180 r/ min) ,离心分离 (2400 r/ min) 10 min ,清 液测定 Zn 、Cd ,不溶物留在瓶中待用 。
镉矿等 。Cd 主要以类质同像赋存于闪锌矿中 ,一般 灰岩型矿石含量高于砂岩型 、氧化矿高于硫化矿 ,在 地表强氧化砂岩型矿石中 Cd 由于被淋失 ,含量反 而降低 。
矿 区 属 于 温 带 气 候 , 年 平 均 气 温 101 4 ～ 111 8 ℃,区内平均年降雨量为 10881 43mm ,温暖的 气候 、充沛的雨量为矿床的一系列化学风化作用 ,如 溶解作用 、氧化作用提供了有利条件 。
关键词 : 铅 、锌 ;金顶铅锌矿 ;形态分析 ;分布特征
矿床的开采和选冶 ,会使地下一定深度的矿物 暴露于地表环境 ,加大 (重) 金属向环境的释放通量 (吴攀等 ,2001 ;叶霖等 ,2004) 。污染元素通过化学 、 物理和生物等作用 ,借助地表径流 、地下水和大气传 输进入表生地球化学循环系统 ,进而进入生态链的 循环中 。Cd 被列为环境污染中最危险的 5 种物质 之一 ,主要通过食物链进入人体并具有可累积性 ,达 到一定的剂量会影响人体健康 ,对骨骼 、肾脏 、肺部 、 心血管等造成损害 (荆镝等 ,1996) 。Zn 是植物 、动 物和人体生命活动不可或缺的微量元素 ,但过量摄 入 Zn ,会刺激胃肠道 ,损伤免疫功能 ,引起人体健康 问题 。土壤 —植物系统中重金属的积累能力和生物 毒性 ,不仅与其总量有关 ,更大程度上是由其形态分 布决定 ,不同的形态产生不同的环境效应 ,直接影响 到重金属的毒性 、迁移及在自然界的循环 (韩春梅 等 ,2005 ;姜利兵等 ,2007) 。
离子交换态 :是指吸附在粘土 、腐殖质及其它成 分上的部分 。这种状态元素的活动性仅次于水溶 态 ,对环境变化敏感 ,易于迁移转化 ,能被植物吸收 。
提取方法 :于步骤一不溶物中加入 1 mol/ L 的 MgCl2 (p H = 7) 溶液 100 mL ,在振荡机上振荡 01 5 h (振荡频率 180 r/ min) ,离心分离 (2400 r/ min) 10 min ,清液测定 Zn 、Cd ,不溶物留在瓶中待用 。
根据我国土壤环境质量标准的分类 ,三类土壤 主要适用于林地土壤及环境容量较大的高背景土壤 和矿产附近等地的农田土壤 (蔬菜地除外) , Ⅲ级土 壤标准是保障农林业生产和植物正常生长的土壤临 界值 。目前我国还没有制定矿山环境土壤的质量标 准 ,因此宜采用 Ⅲ级标准来分析评价兰坪矿区的土 壤环境污染状况 。由于本次测试未能提供全量数 据 ,因此采用 6 个态之和来代替全量 ,但一般总和会 小于全量 ,因此数据会偏小 。
从测试结果来看 ,兰坪铅锌矿土壤样品中 Zn 、 Cd 含量非常高 。按照国家土壤环境质量标准中 Zn
图 2 兰坪金顶铅锌矿区土壤中 Zn 、Cd 的分布n t he soil of Jinding Pb —Zn depo sit
活性铁锰态 :是指样品中以锰的氧化物和非晶 质铁的氧化物形式存在 ,以及与之相结合的元素状 态 。土壤中 p H 值和 Eh 条件变化对铁锰结合态有 重要影响 。
提取方法 :于步骤四不溶物中加入 100 mL 酸 化的盐酸羟胺 (01 25 mol/ L N H2 O H ·HCl —01 25 mol/ L HCl) ,在 50～60 ℃烘箱中保温 3 h ,每隔 30
第5 20
5卷 09
第 1 年1
期 月
地
质
论
评
GEOL O GICAL
R
EV
IEW
Vol. 55 No . J an . 2 0 0
1 9
兰坪金顶铅锌矿区土壤重金属 Zn 、Cd 分布特征研究
李瑞萍1) ,王安建1) ,曹殿华1) ,高兰1) ,耿诺1) ,赵以辛2) ,邹为雷3) ,修群业1 ,4)
2 样品采集与分析
2. 1 样品采集 调查对象为 兰坪 金顶矿 区地 表裸 露土 (B 层
土) ,按 100m ×100m 网格进行采样 ,共计采集土壤 样品 227 个 。
矿区土壤主要为风化的残积物 、坡积物 。地表 土壤样品整体表观为略呈红色调的土状 ,镜下观察 为石英 、以方解石为主的碳酸盐 、以及矿石矿物菱锌 矿等 。颗粒大小不等 ,通常是粘土矿物为细小颗粒 , 方解石 、泥晶灰岩以及胶状菱锌矿 (或褐铁矿) 为大 颗粒 。
第 1期
李瑞萍等 :兰坪金顶铅锌矿区土壤重金属 Zn 、Cd 分布特征研究
127
图 1 兰坪金顶矿区地质图 (据王安建等 ,2007) Fig. 1 Geological map of Lanpin Jinding Pb —Zn depo sit
(Modified f rom Wang Anjian et al. , 2007)
1 矿区概况
兰坪金顶铅锌矿区位于云南省怒江傈僳族自治 州兰坪县金顶镇东 31 5km 。铅锌矿体主要分为两 大基本类型 ,产在砂岩中的层状 、似层状矿体和产在 灰岩 、角砾岩中的透镜状及其它不规则状的矿体 。 角砾岩型矿石中铅锌储量占总储量的近 30 % ,且品 位高 ,且分布于层状砂岩型矿体的下部 。矿区主要 包括北厂 、架崖山 、蜂子山 、南厂 、西坡 、白草坪 、跑马 坪 7 个矿段 (图 1) Ο 。
兰坪金顶铅锌矿是我国目前已经探明的最大的 铅锌 矿 , 探 明 铅 储 量 21 53Mt 、锌 近 11 300Mt , 镉 01 17Mt ,且集中在 61 8km2 的矿区范围内 ,80 %以上 可以露天开采 。研究兰坪铅锌矿区土壤中重金属元
素 Zn 、Cd 污染的分布范围 、强度变化 、以及化学形 态的强度 、分布 ,不仅对了解兰坪金顶矿区污染状 况 ,进行环境评价具有重要意义 ,也对矿区周边地区 重金属污染土壤的可持续利用和生态修复具有指导 意义 。
采集的土壤样品在自然状态下风干 ,去除大颗 粒岩块 、根茎等杂物 ,以玛瑙研钵轻轻研压 ,过 100
目筛 。100 目以下土壤样品送至中国地质科学院国 家实验测试中心进行元素形态分析 。 2. 2 样品分析
根据地表土壤中元素的存在形态及各种自然条 件下元素对环境的潜在影响 ,在 Tessier (1979) 提出 的五步连续提取法基础上 ,将土壤中元素存在的化 学形态按提取顺序分为 6 个态 。各个形态内涵和提 取步骤如下 :
原生矿石中金属矿物主要是闪锌矿 、方铅矿 、黄 铁矿和白铁矿等 。氧化矿石中除残留若干原生矿石 外 ,发育许多表生矿物 ,主要为次生硫化物 、硫酸盐 、 碳酸盐 、硅酸盐 、铝硅酸盐 、氧化物 、氢氧化物以及碳 氢化合物 ,如水锌矿 、菱锌矿 、白铅矿 、褐铁矿 、方硫
注 :本文为中国地质调查局地质调 查项目 ( 编 号 200010000004) 、国家“973 ”项 目 ( 编号 2002CB412607) 和国家 科技支 撑计划 ( 编 号 2006BAB01A07) 资助的成果 。 收稿日期 :2008201211 ;改回日期 :2008207220 ;责任编辑 :章雨旭 。 作者简介 :李瑞萍 ,女 ,1980 年生 。博士研究生 。主要从事矿山环境和资源环境研究 。通讯地址 : 100037 ,北京市西城区百万庄大街 26 号 ,中国地质科学院矿产资源研究所 ;电话 :010 - 68999655 ; Email :ruipinglee @gmail . co m 。
有机结合态 :是以有机物形式或与有机物紧密 结合的一种元素状态 。
提取方法 :于步骤三不溶物中加入 1 moL/ L 的 Na4 P2 O7 (p H = 10) 100 mL ,在振荡机上振荡 2 h (振 荡频率 180 r/ min) ,离心分离 (2400 r/ min) 10 min , 清液测定 Zn 、Cd ,不溶物留在瓶中待用 。
3 土壤中 Zn 、Cd 含量与分布特征
3. 1 Zn 、Cd 测试数据统计特征 测试结果中 , Zn 、Cd 数据比较发散 , Zn 、Cd 的
标准差高达 424681 79 和 13461 33 ,变异系数分别达 到 11 8 和 21 96 。较大的变异性反应了在兰坪金顶
铅锌矿区 ,不同地点的重金属元素污染有较大的差 异 ,这与自然背景以及矿产资源开发对矿区环境土 壤化学组成产生了明显的影响有关 。由于兰坪土壤 测试数据表面 Zn 、Cd 分布不均匀并出现极端值 ,数 据不服从正态分布 ,并且除个别形态外 ,大部分形态 也不服从对数正态分布 ,这时用中位值表达重金属 及形态含量的一般水平更具有代表性 。因此本文主 要采用 Zn 、Cd 含量的中位值代表兰坪土壤重金属 平均含量 ,同时与平均值作对比 。 3. 2 矿区土壤 Zn 、Cd 污染评价
