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本文以湘西风凰县典型的铅锌矿区为研究对象,采取野外采样与室内分析模拟相结合的研究方法,分别采集不同类型土壤剖面(老矿井矿口和新开井矿口附近的自然土壤剖面、矿渣下覆土壤剖面)分层土壤,土壤剖面中的表层风化母岩和深层新鲜母岩,以及水稻耕层土壤-稻根-稻秆-稻叶-稻谷系列样,结合矿石、废矿、尾矿渣等环境样品,以分析矿区土壤中Pb、Hg等重金属的来源及剖面分布特征,研究土壤-植物系统中Pb、Hg等重金属的传输规律,探讨矿区重金属复合污染土壤的化学原位修复方法,旨在为矿区环境的风险评价和土地复星提供科学依据。目前,已取得的研究进展如下:
水平空间上,矿区多介质中重金属的污染状况及存在形态:矿区水体、土壤、粮食等均受到不同程度的污染:水体中重金属污染仅靠自净作用还难以消除;土壤中累积的重金属多以残渣态存在,其次为Fe-Mn氧化态和有机态;水稻不同部位重金属含量顺序除Cd表现为稻根>茎秆>稻叶>稻米外,Pb、Hg、As均表现为稻根>稻叶>茎秆>稻米。相较根部吸收而言,叶面吸收也是稻米中重金属累积的重要途径。
垂直空间上,矿区土壤中重金属的来源、分布特征及其污染趋势:对矿区三个典型土壤剖面的分析发现,新矿井矿口自然剖面中重金属明显在底层富集,而老矿井矿口剖面中重金属则呈现显著的表层富集趋势,矿渣下覆剖面中重金属表层富集的趋势相对较弱。土壤剖面重金属的来源、迁移和富集既与原生地质环境有关,更与人类采矿活动及开采历史密切相关。人为大规模的采矿活动对重金属在表层土壤中的积累起到主要作用,矿渣的随意堆砌也加剧了土壤剖面中重金属的污染。
生态环境风险与人类健康风险:应用潜在生态危害指数法对矿区重金属污染的生态危害进行评价的结果显示,除远离矿区的一个采样点外,各采样点均达到中重度或严重生态危害水平,并以Cd的危害最为严重。对当地居民来说,通过饮食和饮水两条途径,重金属污染给当地居民带来的健康风险以As、Cd、Pb最为严重,风险因子HI最高达到9.7(As)、8.4(Cd)和6.8(Pb),Hg和Zn的风险较小。致癌风险HIAs为1.1E-03,远大于国际癌症研究中心百万分之一的限定值。
化学原位固化/稳定化修复技术及效果评价:羟基磷灰石和KCl联用对Pb和Cd的固定效果最好。添加5%的羟基磷灰石的处理即可使其Pb含量低于限定值,但对Cd的固定效果略弱。KCl的存在可使5%羟基磷灰石对Pb和Cd的的固定效率分别提高到98.3%和63.3%。