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近年来矿山污染问题严重,露天堆放的煤矸石在长期淋滤作用下会释放大量的污染物质破坏周边环境,因此分析淋滤作用下污染物质的释放机理具有十分重要的意义。本文依托国家自然科学基金项目(41372258—风化作用下煤矸石中重金属释放的动力学过程及对土壤包气带的影响),以陕西韩城矿区的煤矸石为研究对象,研究物理条件(煤矸石粒径、土壤介质)、化学条件(煤矸石硫含量、淋滤液pH值)、风化条件(煤矸石风化程度)对煤矸石中污染物释放的影响,通过数据分析、回归分析等手段拟合求解污染物运移方程。本文结合淋滤实验,Tessier连续五步提取实验,分析重金属赋存形态转化特征,解释污染物迁移转化机理,评价了煤矸石中污染物释放的潜在生态风险。1.淋滤作用下煤矸石淋出液中污染物浓度普遍随淋滤次数的增加而逐渐降低,最后趋于稳定。煤矸石硫含量及淋滤液pH对钙、镁等阳离子释放影响较大,硫含量越高,离子释放速度越快;钙、镁等阳离子在pH值为酸性淋滤液淋滤下释放速率较高;硫酸根、氯等阴离子则在pH值为碱性淋滤液淋滤下释放速率较高。2.煤矸石的粒径、硫含量、风化程度及淋滤液的pH、淋滤的介质环境等都与重金属的释放密切相关。煤矸石的淋滤时间越长,风化程度越高,重金属的累积释放量也就越大,赋存状态的变化显著;风化作用对煤矸石中重金属释放的影响要大于化学层次上的硫含量及淋滤液pH的影响,更大于物理层次上的介质及粒径的影响。3.煤矸石中重金属Cd、Cu、Fe、Ni和Pb的释放呈积累状态。重金属的赋存状态受到煤矸石的风化程度、硫含量及粒径大小的影响,普遍呈现出风化程度越高、硫含量越高,重金属残渣态向其他状态转变越大。4.通过对剔除异常点后的各污染物释放量随时间的变化使用二次回归方程Q=α1x2+α2X+β进行拟合;通过拟合方程α1、α2可知,污染物的迁移速度大多呈现出前期快速减慢,中期保持稳定,后期速度略有回升。计算发现总体上粒径、硫含量及淋滤液pH的高低对重金属迁移速率影响不大,只对Cu及Cr等个别离子有影响;通过拟合方程发现硫含量越高,常量组分的迁移越快。5.通过RAC潜在生态风险评价发现:淋滤后煤矸石中潜在污染较高的重金属有Cd和Cu;煤矸石中重金属的活性普遍随硫含量的增加而增加,风化后的煤矸石重金属活性程度略微弱于新鲜煤矸石;土壤介质会对重金属的释放起缓冲作用。6.通过Hakanson潜在生态风险评价发现:淋滤后重金属Ag、Cd、Fe均超过其背景值,Cd超值几百倍;煤矸石中各重金属潜在风险系数随煤矸石硫含量的增加而增加,随风化时间的增长而降低;土壤介质存在条件下,煤矸石中各重金属潜在生态危害系数变化较为复杂,这很有可能是土壤介质起到了调节作用。