尾矿渣中重金属在土壤—植物中的迁移规律研究

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随着矿产资源的开发和利用,尾矿渣的产量也越来越大,不仅占用土地资源,而且会对周围环境产生危害。在大气降雨的过程中,尾矿渣中的重金属会被溶出,随雨水入渗进入土壤,导致土壤重金属污染。这种污染的土壤中所生长的植物,在吸收水分和营养物质的同时,对土壤中的重金属有富集作用,最终,重金属会通过食物链的作用对人体健康产生危害。本文通过野外采样检测、室内模拟和盆栽实验相结合的方法,探讨尾矿渣中重金属在土壤-植物中的迁移规律,为金矿区尾矿渣中重金属环境污染评价和治理提供理论基础,所以研究矿区尾矿渣中重金属在土壤-植物中的迁移规律有十分重要的理论意义和实际价值。(1)根据野外踏勘,在金矿区尾矿渣堆积点周围随机采集30个土壤样品,并对土壤样品分别用内梅罗污染指数法、地质累积指数法和潜在生态危害指数评价法进行评价,得出结果:尾矿渣堆周围土壤中Hg、Cd、Pb、Cu污染较为严重;Cr、As、Zn污染较轻甚至无污染。(2)在室内对尾矿渣进行淋溶实验,模拟自然降雨情况下尾矿渣淋溶液中重金属浓度随着时间的变化规律。得出结果:在淋溶0-10天内,淋溶液中Cr、Cu、Zn、Cd、Pb五种重金属的浓度不断增大,淋溶至10天时,这五种重金属浓度都达到最大值,之后随着时间的增加,淋溶液中重金属浓度开始减小。(3)在室内和室外进行淋溶液入渗土壤实验,模拟尾矿渣淋溶液在土壤垂向的迁移行为,研究淋溶液中重金属在土壤垂直方向的迁移规律。得出结果:淋溶液入渗土壤后,Cu、Zn、Cd主要分布在土壤表层(0-20cm),30cm以下接近对比区的土壤中Cu、Zn、Cd的含量值,土壤垂向上Cr、Pb含量在原有基础上有所增加;对原位土(野外实验区)重金属形态进行分析,入渗后Cu、Zn、Cd三种元素在土壤表层的酸可提取态所占比例较入渗前增加幅度较大,Cr、Pb的酸可提取态增加幅度较小且变化不明显; Cu、Zn、Cd三种元素的总量和有效态线性关系非常明显,线性拟合度较高。拟合方程分别为Cu:Y=0.4059X-14.615,R2=0.9946;Zn:Y=0.5662X-41.723,R2=0.9949;Cd:Y=0.5723X-0.0725,R2=0.9954,土壤中Cr、Pb的总量和有效态线性关系不明显。(4)在室内进行盆栽实验,用3个浓度梯度的淋溶液和清水分别处理土壤,得出含有4种含量重金属的土壤样,以青菜和白菜作为指示植物,通过盆栽实验研究重金属从土壤到植物的迁移过程。得出,重金属对植物的生长有抑制作用;重金属在青菜和白菜中的富集系数为Cd>Zn>Cu>Cr>Pb;重金属复合污染的情况下,青菜地上部分对重金属的富集能力大于白菜,尤其是Cu、Zn、Cd三种元素比较明显;重金属在植物中的富集系数和土壤重金属的酸可提取态呈正相关性;对青菜和白菜的食品安全性进行评价,预测出在尾矿渣堆周围土壤中生长的蔬菜安全性较低,对人体有一定的危害。
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