【摘 要】
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金属回收冶炼过程中产生的冶炼废渣含有大量有毒有害重金属,对其进行简单的堆置势必会对周围环境安全构成威胁。为准确评估某工业园区中冶炼废渣堆置对周围环境产生的影响,本研究分析评价了区域内环境质量现状及重金属污染的空间分布,结合柱实验研究土壤及废渣中重金属的淋溶释放过程,利用仿真模拟软件模拟预测重金属的迁移趋势。主要结果如下:研究区内地表水及地下水中主要重金属污染物为铅、镉及锌。地表水中铅、镉、锌的变异
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金属回收冶炼过程中产生的冶炼废渣含有大量有毒有害重金属,对其进行简单的堆置势必会对周围环境安全构成威胁。为准确评估某工业园区中冶炼废渣堆置对周围环境产生的影响,本研究分析评价了区域内环境质量现状及重金属污染的空间分布,结合柱实验研究土壤及废渣中重金属的淋溶释放过程,利用仿真模拟软件模拟预测重金属的迁移趋势。主要结果如下:研究区内地表水及地下水中主要重金属污染物为铅、镉及锌。地表水中铅、镉、锌的变异系数均大于0.5,表明重金属空间分布不均匀,受人为影响较为明显。该园区堆场废渣pH平均为5.68,不具备腐蚀性。X射线衍射图谱表明废渣可能的物相包括SiO2、金属氧化物、硫酸盐、磷酸盐等。该园区堆场废渣中铅、镉及锌赋存含量较高,分别为6644 mg/kg、156 mg/kg、16658 mg/kg,其浸出毒性较大,分别为2.46mg/L、40.3 mg/L、75.0 mg/L,对周边环境安全构成的潜在威胁较大。对土壤重金属污染进行空间分布分析表明,污染集中于堆渣场周围。环境风险评价表明内梅罗综合污染指数为17.6,污染负荷指数为2.11,重金属污染程度属于轻度至中度污染。人体健康风险评价表明成人及儿童健康风险均低于USEPA所规定的警戒值1.0×10-4。地理探测器结果表明土地利用类型、高程、地势坡度、土壤颗粒组成因素对7种重金属的空间分异性的解释力较强,分别达到了0.39、0.39、0.37、0.62。因子间交互作用探测结果表明两两因子交互后均为非线性增强,其中土地利用类型和高程等因素交互作用较强。降雨淋溶实验表明较低的pH能促进土壤及废渣中重金属的淋出。重金属的释放淋出过程符合双常数速率方程,R~2均在0.90以上,表明土壤中重金属的释放过程是受多种因素控制。使用HYDRUS-1D、COMSOL软件的溶质运移,流体流动物理场模块构建模拟在不同pH淋溶条件下废渣中重金属Pb、Cd的浸出与迁移过程。模拟结果表明pH为4.5时4年后Pb、Cd集中在表层土壤4 m范围内,表层土壤溶液中Pb浓度为3.94 mg/L,Cd为224 mg/L;pH为6.0时,表层土壤中Pb浓度为1.24 mg/L,Cd为202mg/L,且废渣中Cd向土壤的释放量和迁移性均高于Pb。本研究完整的调查评估了金属冶炼工业园区堆场及周边环境现状,模拟了降雨淋溶条件下重金属在土壤中的迁移,以及污染趋势。
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