研究生知识库

锑与砷一样，都是有毒有害元素，对人体健康有很强的毒性。自然环境中，锑的含量很低，在地壳中的丰度仅为0.2~0.3 mg·kg-1。然而，由于锑的广泛用途，如交通运输、阻燃剂、铅硬化剂、玻璃、陶瓷、染料、蓄电池、纺织业、电子工业等，使得人们对锑的需求量日趋增大。近年来，一系列有关环境中Sb污染现象的发现，都与人为来源直接相关，尤其是矿山活动导致的高Sb污染现象，由此引发的矿山环境问题不断受到社会关注，同时有关含锑矿山环境污染的基础研究亦成为学术界的热点之一，对锑在环境中的存在及其迁移、转化等行为特征也开始得到相关关注。本论文选取广西大厂多金属矿区作为研究区，通过对Sb等有害元素在矿区及其周围环境中的分布，具体对矿山活动产生的矿渣堆、选矿尾砂、矿坑水、选厂排水，以及矿区河流体系（包括背景河流）与矿渣堆中的土壤-植物体系（包括对照区），进行了较为系统的样品采集，并分析了其中Sb等有害元素的含量特征，以此讨论了Sb等有害元素在矿山环境中的释放、迁移及转化规律，以期为该地区的矿山环境污染控制及治理提供有效的科学依据。本论文取得的主要结论如下：1. 矿山环境中Sb等有害元素的来源及其影响矿山开采与选矿活动产生的尾矿废渣及选矿尾砂的自然堆放，矿坑水与选厂排水向矿区河流的直接排放，是矿山环境中Sb、As等金属元素的重要来源，向环境中释放了大量的有害元素。受矿山活动直接影响的矿渣堆土壤中，其Sb、As含量的平均值分别为1851 mg·kg-1和10973 mg·kg-1，是其对照区土壤中Sb、As含量平均值的66倍和146倍。矿区河流中，溶解态Sb、As含量平均值分别为563 µg·L-1和82 µg·L-1，是其背景河流溶解态Sb、As含量平均值的188倍和21倍；颗粒态Sb、As含量平均值分别为414 µg·L-1和664 µg·L-1，是其背景河流悬浮颗粒物（SPM）中Sb、As含量平均值的414倍和332倍；沉积物中Sb、As含量分别为3643 mg·kg-1和9208 mg·kg-1，是其背景河流沉积物中Sb、As的202倍和46倍。矿区及其周围环境已经受到严重的Sb、As污染与危害，并且矿区河流作为刁江流域的上游环境，已经对红水河上最大的一级支流——刁江的流域环境，形成了巨大的威胁。2. Sb在尾矿渣中的活动性特征对矿渣堆与尾砂库中的样品进行的水溶态浸提研究结果显示，尾矿渣中Sb通常具有比其它有害元素更高的活动性。几种有害元素的浸提率顺序为：Sb＞（Zn，Cu，As）＞Pb。pH值是决定尾矿渣中有害元素是否易于淋滤扩散的重要因素。通过尾矿渣中水溶态的有害元素与其尾矿渣pH值的关系表明，弱碱性至碱性环境有利于Sb、As从尾矿渣中释放出来；与之相反，Pb、Cu、Zn等重金属在酸性条件下易于从尾矿渣中释放。3. Sb在河流环境中的迁移转化特征对有害元素在河流中的分布与迁移特征的研究表明，Sb在河水中易于以溶解态形式发生迁移，具有较强的迁移能力，这一特征在弱水动力条件（枯水期）下尤为突出。同时，通过金属元素在河水中的水-粒分布情况，以及水-粒分配系数（Kd= CSPM/ Caq），结果均表明，Sb相对其它金属（As、Zn、Cu、Pb）具有较弱的被SPM吸附的能力。而通过元素含量比值在溶解态与沉积态中变化趋势，表明河流中Sb的衰减弱于As等有害元素，Sb在河流中具有相对更大的影响范围。4. Sb、As在土壤-植物体系中的迁移转化特征蜈蚣草具有明显吸收Sb和As的特征，其植物各部分对Sb、As的吸收特征均表现为：根>叶>茎。蜈蚣草、斑茅、五节芒、粽叶芦是矿渣堆中的适生植物，木贼和柔枝秀竹是矿区河流岸边的适生植物，这类植物在高Sb、高As污染的矿区环境中生长正常，生物量较大，耐重金属毒性较强，可作为矿区先锋植物，用于植被恢复使用。通过植物对Sb、As的转运能力的研究结果，表明五节芒、粽叶芦和柔枝秀竹具有相对较强的将Sb从根部向地上部转运的能力，而蜈蚣草、斑茅和木贼则表现出相对较强的将As从根部向地上部转运的能力。总的来说，植物对Sb的转运能力弱于As。植物地上部与其根部As含量呈现显著的正相关关系（r =0.91），并且其叶片部与其根部的As含量也表现出明显的正相关关系（r =0.83），表明植物叶片部中的As大多数是来自其根部向地上部的转运。锑与砷一样，都是有毒有害元素，对人体健康有很强的毒性。自然环境中，锑的含量很低，在地壳中的丰度仅为0.2~0.3 mg·kg-1。然而，由于锑的广泛用途，如交通运输、阻燃剂、铅硬化剂、玻璃、陶瓷、染料、蓄电池、纺织业、电子工业等，使得人们对锑的需求量日趋增大。近年来，一系列有关环境中Sb污染现象的发现，都与人为来源直接相关，尤其是矿山活动导致的高Sb污染现象，由此引发的矿山环境问题不断受到社会关注，同时有关含锑矿山环境污染的基础研究亦成为学术界的热点之一，对锑在环境中的存在及其迁移、转化等行为特征也开始得到相关关注。本论文选取广西大厂多金属矿区作为研究区，通过对Sb等有害元素在矿区及其周围环境中的分布，具体对矿山活动产生的矿渣堆、选矿尾砂、矿坑水、选厂排水，以及矿区河流体系（包括背景河流）与矿渣堆中的土壤-植物体系（包括对照区），进行了较为系统的样品采集，并分析了其中Sb等有害元素的含量特征，以此讨论了Sb等有害元素在矿山环境中的释放、迁移及转化规律，以期为该地区的矿山环境污染控制及治理提供有效的科学依据。本论文取得的主要结论如下：1. 矿山环境中Sb等有害元素的来源及其影响矿山开采与选矿活动产生的尾矿废渣及选矿尾砂的自然堆放，矿坑水与选厂排水向矿区河流的直接排放，是矿山环境中Sb、As等金属元素的重要来源，向环境中释放了大量的有害元素。受矿山活动直接影响的矿渣堆土壤中，其Sb、As含量的平均值分别为1851 mg·kg-1和10973 mg·kg-1，是其对照区土壤中Sb、As含量平均值的66倍和146倍。矿区河流中，溶解态Sb、As含量平均值分别为563 µg·L-1和82 µg·L-1，是其背景河流溶解态Sb、As含量平均值的188倍和21倍；颗粒态Sb、As含量平均值分别为414 µg·L-1和664 µg·L-1，是其背景河流悬浮颗粒物（SPM）中Sb、As含量平均值的414倍和332倍；沉积物中Sb、As含量分别为3643 mg·kg-1和9208 mg·kg-1，是其背景河流沉积物中Sb、As的202倍和46倍。矿区及其周围环境已经受到严重的Sb、As污染与危害，并且矿区河流作为刁江流域的上游环境，已经对红水河上最大的一级支流——刁江的流域环境，形成了巨大的威胁。2. Sb在尾矿渣中的活动性特征对矿渣堆与尾砂库中的样品进行的水溶态浸提研究结果显示，尾矿渣中Sb通常具有比其它有害元素更高的活动性。几种有害元素的浸提率顺序为：Sb＞（Zn，Cu，As）＞Pb。pH值是决定尾矿渣中有害元素是否易于淋滤扩散的重要因素。通过尾矿渣中水溶态的有害元素与其尾矿渣pH值的关系表明，弱碱性至碱性环境有利于Sb、As从尾矿渣中释放出来；与之相反，Pb、Cu、Zn等重金属在酸性条件下易于从尾矿渣中释放。3. Sb在河流环境中的迁移转化特征对有害元素在河流中的分布与迁移特征的研究表明，Sb在河水中易于以溶解态形式发生迁移，具有较强的迁移能力，这一特征在弱水动力条件（枯水期）下尤为突出。同时，通过金属元素在河水中的水-粒分布情况，以及水-粒分配系数（Kd= CSPM/ Caq），结果均表明，Sb相对其它金属（As、Zn、Cu、Pb）具有较弱的被SPM吸附的能力。而通过元素含量比值在溶解态与沉积态中变化趋势，表明河流中Sb的衰减弱于As等有害元素，Sb在河流中具有相对更大的影响范围。4. Sb、As在土壤-植物体系中的迁移转化特征蜈蚣草具有明显吸收Sb和As的特征，其植物各部分对Sb、As的吸收特征均表现为：根>叶>茎。蜈蚣草、斑茅、五节芒、粽叶芦是矿渣堆中的适生植物，木贼和柔枝秀竹是矿区河流岸边的适生植物，这类植物在高Sb、高As污染的矿区环境中生长正常，生物量较大，耐重金属毒性较强，可作为矿区先锋植物，用于植被恢复使用。通过植物对Sb、As的转运能力的研究结果，表明五节芒、粽叶芦和柔枝秀竹具有相对较强的将Sb从根部向地上部转运的能力，而蜈蚣草、斑茅和木贼则表现出相对较强的将As从根部向地上部转运的能力。总的来说，植物对Sb的转运能力弱于As。植物地上部与其根部As含量呈现显著的正相关关系（r =0.91），并且其叶片部与其根部的As含量也表现出明显的正相关关系（r =0.83），表明植物叶片部中的As大多数是来自其根部向地上部的转运。