不同粒度锡采矿废石重金属淋溶规律及影响机制

采用广西某锡矿不同粒度采矿废石进行模拟酸雨动态淋溶试验,研究了不同粒度锡采矿废石的淋溶规律,结果表明,淋溶前期,废石溶出重金属浓度呈上升趋势,Pb、Zn溶出浓度表现出中粒度>细粒度>粗粒度,As溶出浓度最高为0.12mg/L,表现为细粒度>中粒度>粗粒度;淋溶中后期,废石溶出重金属浓度呈平缓甚至缓慢下降趋势,3种重金属溶出规律均表现为细粒度>中粒度>粗粒度, Pb、Zn、As最高溶出浓度分别为0.91,1.05,0.12mg/L.研究了重金属溶出动力学并运用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪、比表面积及孔径分布仪和化学测试等手段分析得出了锡采矿废石淋溶影响机制,淋溶前期主要受粒度影响,溶质以对流运移为主;淋溶后期受粒度、空隙率、比表面积、表面结构和形态分布等多重因素影响,溶质以对流运移和分子扩散综合影响为主.本研究方法及结论可为废石重金属防控和监管提供理论依据.     

不同粒度锡采矿废石重金属淋溶规律及影响机制

采用广西某锡矿不同粒度采矿废石进行模拟酸雨动态淋溶试验,研究了不同粒度锡采矿废石的淋溶规律,结果表明,淋溶前期,废石溶出重金属浓度呈上升趋势,Pb、Zn溶出浓度表现出中粒度细粒度粗粒度,As溶出浓度最高为0.12mg/L,表现为细粒度中粒度粗粒度;淋溶中后期,废石溶出重金属浓度呈平缓甚至缓慢下降趋势,3种重金属溶出规律均表现为细粒度中粒度粗粒度,Pb、Zn、As最高溶出浓度分别为0.91,1.05,0.12mg/L.研究了重金属溶出动力学并运用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪、比表面积及孔径分布仪和化学测试等手段分析得出了锡采矿废石淋溶影响机制,淋溶前期主要受粒度影响,溶质以对流运移为主;淋溶后期受粒度、空隙率、比表面积、表面结构和形态分布等多重因素影响,溶质以对流运移和分子扩散综合影响为主.本研究方法及结论可为废石重金属防控和监管提供理论依据.     

典型鼓风炉铅冶炼废渣重金属浸出特性及化学形态分析

以云南某地典型鼓风炉炼铅工艺产生的干渣及水粹渣为研究对象,对其进行了属性鉴别,并考察了不同浸出方式对浸出液中重金属浓度的影响。采用化学连续提取法对废渣中的Cd、As、Pb等典型重金属化学形态进行分析。结果表明:对照GB 5085. 3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》,试验所选鼓风炉铅冶炼渣不存在浸出超标情况;3种提取方式的浸出液中重金属种类略有不同,但酸性条件对废渣中Zn、Pb、Cd、As等重金属的浸出影响最大,Cu更容易受弱酸性条件影响;形态分析数据显示Cd溶出风险最大,As、Pb溶出风险相对较小,干渣的潜在环境危害性要明显高于水淬渣。     

模拟酸雨下铅锌冶炼废渣重金属的静态释放特征

以株洲某铅锌冶炼废水中和渣为研究对象,开展不同初始pH值（3.0,4.5,5.6和7.0）模拟酸雨静态浸出实验,研究22d浸泡过程中废渣Cd、Cu、Pb和Zn等重金属的动态释放规律及其化学形态变化和矿物相变特征.结果表明,废渣具有较强的酸缓冲潜力,浸出液pH值稳定在6.20~6.66.Cu和Pb在浸泡初期释放较快,Cd和Zn释放相对较慢.浸出液Cd浓度随浸出时间增加而上升,Zn浓度呈波动变化,Cu和Pb浓度变幅较小.提高雨水酸度促进废渣中重金属的释放,浸出液Cd、Cu、Pb和Zn浓度范围分别为1.38~8.70,0~0.02,1.21~2.26和27.2~135mg/L,其中Cd、Pb和Zn浓度分别超过我国《铅、锌工业污染物排放标准》（GB 25466-2010）限值的26.6~173倍、1.42~3.52倍和17.1~89.0倍..重金属BCR顺序提取表明,浸出液中较高Cd和Zn浓度与其赋存高活性态比例一致,且酸雨促使残渣态Cd和Pb向活性态转化.XRD分析显示,pH=3.0酸雨处理22d后原废渣中Cd和Zn的赋存矿物相消失,PbSO₄谱峰增强,表明废渣重金属的释放受其赋存矿物相及次生矿物形成的影响.重金属释放率呈现出Cd （2.50%~15.8%）> Zn （0.41%~2.13%）> Pb （0.06%~0.10%）> Cu （0.0003%~0.11%）的趋势.自然堆存酸雨作用下废渣中Cd、Pb和Zn具有较大环境风险,需加强降雨淋滤污染防治管控.     

贵州晴隆锑矿尾砂中锑和砷的生物有效性及生态风险评价

为探明锑矿尾砂中锑(Sb)和砷(As)的形态分布特征及生态风险,选取贵州省晴隆锑尾矿库为研究对象,在尾砂剖面上(0~330 cm)采集样品33件,基于物相表征分析、冗余分析(RDA)及生态风险评价等方法,阐明了锑和砷在尾砂剖面上的形态分布及变化特征,并对其生态风险进行评价。结果表明:尾砂中主要以石英(SiO₂)、辉锑矿(Sb₂S₃)及方解石(CaCO₃)3种矿物存在;尾砂浸出液重金属浓度远低于毒性浸出标准;尾砂中Sb含量明显随深度增加而增加,而As含量在剖面上分布相对均匀。Sb各形态含量顺序为残渣态(1196.17 mg/kg)>可还原态(131.46 mg/kg)>弱酸提取态(54.07 mg/kg)>可氧化态(41.59 mg/kg),而As各形态含量顺序为残渣态(282.27 mg/kg)>可还原态(71.1 mg/kg)>可氧化态(42.06 mg/kg)>弱酸提取态(5.12 mg/kg);Sb和As的有效态含量分别占总量的16.94%和30.34%,其主要形态是可还原态。基于重金属总量的内梅罗综合污染指数评价法和潜在生态危害指数法的评价结果为存在重度污染和严重环境生态风险;基于重金属形态含量的风险评估编码法(RAC)和次生相原生相分布比值法(RSP)评价结果为低污染和低生态风险。基于重金属形态含量的评价方法可更客观准确地评价其可能对环境产生的潜在生态风险。     

不同类型锰矿废渣浸提条件下重金属释放特征及其对植物种苗生长的影响

通过对贵州省遵义市长沟锰矿区不同类型废渣（矿井废石、冶炼渣、电解锰渣、新尾矿、旧尾矿）进行调查与采样分析,探讨浸提条件下重金属的释放特征及其对种苗生长的影响。结果表明：不同类型废渣浸出液中主要污染物是Mn、Zn,浓度范围分别为0．1172～82．99mg／L、0．2232～23．85mg／L,其次为Cd、Hg;电解锰渣和新尾矿属于危险废物。电解锰渣浸出液对幼苗的根长、芽长以及发芽率、发芽势有显著的抑制作用;物种耐性由强到弱的大小顺序为油菜〉黑麦草〉紫花苜蓿。     

锡矿山矿区和贵阳市人发中锑、砷和汞的污染特征

采用氢化物发生-原子荧光光谱法(HG-AFS),对经过硝酸-高氯酸消解后的锡矿山矿区和贵阳市人体头发样品中重金属锑(Sb)、砷(As)、汞(Hg)含量进行分析.结果表明,锡矿山矿区人体头发中Sb、As、Hg平均含量分别为15.9、 4.21、 1.79 μg/g,贵阳市人体头发中Sb、As、Hg平均含量分别为0.532、 0.280、 0.338 μg/g.锡矿山矿区人体头发中Sb、As、Hg含量明显高于贵阳市人体头发中相应元素的含量.通过独立样本的t检验发现,Sb、As在锡矿山矿区和贵阳市两地男性人体发样中和女性人体发样中含量不具显著差异(p>0.05);Hg在锡矿山矿区男性和女性人体头发中含量差异不显著(p>0.05),而在贵阳市则男性人体头发样品中Hg含量显著高于女性(p<0.05).人发中重金属As与Sb、As与Hg含量之间有较明显的相关性,Sb与Hg含量之间不具有显著相关性(p≤0.01).研究结果说明,锑矿开采和冶炼区域重金属Sb、As、Hg对人体健康的危害明显比非锑矿开采区域相应的重金属对人体健康的危害严重.     

晴隆锑矿区植物砷、锑形态分析

采用连续提取法测定了晴隆锑矿区8个植物样As、Sb不同形态的含量,包括浸提液及消解后的含量。结果表明,浸提液As和Sb主要以醋酸提取态FHAc、盐酸提取态FHCl、氯化钠提取态FNaCl、去离子水提取态FW为主,乙醇提取态FE很小;消解后,植物As、Sb各提取态均比浸提液中砷锑含量高,但乙醇提取态(FE)还是较低。其中,8个植物样消解Sb_FNaCl、Sb_FHCl及茶树As_FHCl达1 mg/kg以上。由于酸雨的影响,矿区植物体的重金属可能淋溶到土壤/水体中。因此,利用植物修复矿山及矿区收割的干植物都要注意植物体内重金属再度释放的问题。     

不同粒径铅锌冶炼废渣中重金属分布特征

为研究铅锌冶炼废渣自然风化崩解与机械破碎后形成的不同粒径废渣中重金属分布及其迁移扩散的差异,对黔西北土法炼锌大量堆存的不同来源不同粒径铅锌冶炼废渣中Pb、Zn、As、Cu、Cd、Cr等6种主要重金属污染物的总量、水溶态与有效态含量进行分析。结果表明:黔西北土法炼锌废渣中富含多种重金属,其中Pb、Zn含量较高(分别可达12 151.83、13 735.97 mg/kg),As、Cu次之(3 031.25、2 782.57 mg/kg),而Cd、Cr含量较低(164.12、45.6 mg/kg)。自然风化崩解不同粒径级颗粒间Pb、Zn、As、Cu、Cd、Cr 6种主要重金属污染物的总量均存在极显著差异(p0.01),且6种重金属含量均与粒径呈显著负相关;不同粒径级间矿渣水溶态及有效态重金属含量均整体呈现出随粒径减小而升高的趋势,且不同粒径级废渣颗粒之间水溶态与酸溶有效态重金属含量均具有显著差异(p0.05);而机械破碎得到冶炼矿渣不同粒径级之间6种重金属含量均基本相同,不同粒径级之间废渣水溶态与酸有效态重金属含量与粒径关系与自然风化崩解矿渣规律类似,但其数值上低于自然崩解相应值。说明不同来源以及不同粒径的铅锌矿冶炼废渣中重金属的含量及其释放数量存在显著差别,在自然堆放条件下风化崩解的铅锌废渣对周围环境产生的污染和危害要大于机械破碎矿渣,应加以及时有效的治理。     

广西河池铅锑矿冶炼区土壤中锑等重金属的分布特征及影响因素分析

对广西河池铅锑矿冶炼区土壤重金属污染特征进行了研究。结果表明:冶炼区土壤受到较高含量的Sb、Pb污染,As、Zn和Cu也有一定程度的污染。土壤中的w(Sb)和W(As)分别为155～30439mg/kg和27～17611mg/kg。冶炼区土壤中的重金属元素的含量与距离冶炼厂的距离有密切关系,不同重金属的衰减呈现不同的特点。研究区内三种不同类型土壤中的重金属元素呈现不同的分布特征:三种不同土壤类型Pb、As、Cu、Sb的含量关系为:水稻田>菜地>荒地。元素相关性分析表明Sb、Pb、As、Cu、Cd为密切相关的一组元素,可判定它们都与冶炼厂排放密切相关。     

Antimony smelting process generating solid wastes and dust：Characterization and leaching behaviors

A large amount of solid waste has been produced by the antimony smelting process in the＂World Capital of Antimony＂, Xikuangshan area in China. This study comprehensively investigated the physical and chemical characteristics of the various solid wastes, as well as the leaching behavior of the solid wastes, which included water-quenched slag,arsenic-alkali residue, desulfurized slag and blast furnace dust. These four types of waste were enriched in a variety of heavy metals and metalloids and more specifically with As and Sb levels up to 8.6 × 104 and 3.16 × 105mg/kg, respectively, in arsenic-alkali residue. For desulfurized slag and water-quenched slag, the leaching concentration of Sb significantly exceeded the acceptable limits during the leaching tests using the toxicity characteristic leaching procedure and the synthetic precipitation leaching procedure. In addition, As leaching in arsenic-alkali residue was extraordinarily hazardous, being three orders of magnitude higher than the regulatory level of As. According to the results of the extraction tests, all the tested wastes were classified as hazardous waste.     

不同碳酸盐岩对铅锌冶炼废渣-黑麦草体系中重金属迁移的影响

为探究岩溶环境制约下贵州喀斯特地区广泛存在的碳酸盐岩对铅锌冶炼废渣-黑麦草体系中重金属生物有效性的影响,本文以黔西北土法炼锌废渣为研究对象,通过盆栽实验向改良后的废渣中施加两种典型天然碳酸盐岩(石灰岩、白云岩)及其主要成分的化学品(碳酸钙、碳酸镁),经种植黑麦草培育3个月后分析废渣基质中Cu、Pb、Zn、Cd等重金属的形态变化与植物富集转运系数。结果表明:处理前铅锌废渣中Pb、Zn、Cu、Cd的总量分别为17 682、8 427.2、2 066、174.8 mg/kg,Cd的酸溶态比例最高,环境风险较大。与对照相比,施用天然碳酸盐岩(石灰岩、白云岩)或其主要化学成分的化学品(碳酸钙、碳酸镁)后均显著降低了铅锌废渣中酸溶态Cu、Pb、Cd的比例并增加了残渣态Zn的比例,5种添加物(石灰岩、白云岩、钙盐、镁盐、混合碳酸钙镁)施用均不同程度地增加了铅锌废渣中残渣态Cd的含量。添加量为4g/kg(即0.4%)时,与对照相比,5种添加物使黑麦草根和叶片中重金属Cd分别降低了3.62%～29.54%和28.21%～43.59%。冗余分析表明,根中Ca、Mg与酸溶态Cu、Pb、Zn、Cd呈显著性负相关;两种典型碳酸盐岩(石灰岩和白云岩)及其主要成分的化学品添加形成的岩溶环境制约下,铅锌冶炼废渣-黑麦草体系中多种重金属的生物有效性受到明显抑制,可有效减弱其上所种植物黑麦草对重金属的吸收。相关结果对喀斯特地区矿冶废渣堆场重金属污染的原位控制、矿山复垦及生态修复具有一定的理论参考和实践价值。     

湘西汞矿区土壤中重金属的空间分布特征及其生态环境意义

采用HG-ICP-AES和ICP-MS法测定了湘西茶田汞矿区典型土壤剖面（远离矿口处的自然土壤剖面P₁、矿口附近的自然土壤剖面P₂和汞矿渣下覆土壤剖面P₃）不同层次的土壤及矿区的矿石、废矿和矿渣等环境样品中Hg及其它重金属的含量,在此基础上,结合富集系数法和相关分析等地统计学方法,探讨了汞矿区土壤中Hg等重金属的来源、分布及迁移特征.结果表明,Hg在P₁剖面中呈底层富集趋势,而在P₂、P₃剖面中均表现出明显的表层富集现象;P₂、P₃剖面土壤都遭受了Hg的污染,但P₃的污染更为严重,其土壤表层的Hg含量达到640 　μg·g^-1,剖面Hg平均含量为(76.74±171.71) 　μg·g^-1,Hg向下迁移的深度超过100 cm,分别高于P₂的6.5 　μg·g^-1、(2.74±1.90) 　μg·g^-1和40 cm;除成矿元素Hg污染严重外,矿区土壤中还存在着Cd、As、Pb、Zn的污染,且以Cd的污染较为严重;矿区土壤剖面中重金属的迁移能力为Hg>Cd>As>Zn ≈ Pb,并受元素在表土层的含量及土壤理化参数的影响.研究表明,矿区土壤剖面中重金属的来源、分布及迁移既受原生地质环境的影响,更与人类采选矿活动密切相关.     

垃圾焚烧飞灰的熔融特性研究

以飞灰从开始熔融到熔渣全变成液体这一过程中的4个温度段所得到的熔渣为研究对象,探讨了它们的外观结构、成分、浸出毒性以及液固比、浸取液的pH值对熔渣中Ba、Cd、Ni等重金属浸出量的影响规律．结果表明：飞灰开始熔融后,随着温度的升高,熔渣的颜色逐渐变深、质地逐渐变硬、玻璃化现象逐渐明显,Ca、Al、Mg、K、Fe等主量元素的质量百分含量逐渐升高;熔融温度在1230℃以上所得到的熔渣不再是具有浸出毒性的危险废物;液固比对Ba、Zn、Cd和Ni的浸出量影响较大,而对As的影响较小;Ba、Cu、Pb和Zn等重金属元素在强酸和强碱环境下比较容易浸出．     

模型化研究pH对垃圾焚烧飞灰金属浸出的影响机制

浸出液pH是影响城市生活垃圾焚烧飞灰金属浸出的主要因素.通过比较pH变化浸出测试和Visual MINTEQ模拟结果,研究了浸出液pH对飞灰金属浸出特性的影响机制.结果发现,酸性条件下(Cd、Zn、Ni:pH＜8;Pb、Cu、Cr:pH＜6;Al:pH＜4),金属会随pH降低而大量溶出;两性金属Pb和Zn,在强碱性条件时浸出浓度亦会增加,pH=12.5时可分别达42和2.4 mg·L-1.飞灰中金属的pH相关浸出行为可通过Visual MINTEQ模型很好地模拟.模拟计算结果表明,浸出液pH的变化会改变金属在浸出体系中的化学形态,从而影响金属的浸出浓度;不同pH下Pb、Zn、Cu、Ca和Al的化学形态和浸出行为主要由溶解/沉淀平衡决定,吸附作用对其影响不大;在酸性至中性pH条件下,飞灰中HFO会吸附Cd、Cr和Ni而降低其溶解度,但在碱性条件下这些重金属的浸出又转而由溶解/沉淀平衡控制.     

模拟研究尾矿对环境的污染及治理探讨

文章通过对广东粤北地区几类典型的尾矿、废石等矿山废弃物进行酸雨淋洗的模拟实验,研究了酸性条件下矿山废弃物中重金属离子Fe、Ni、Pb、Zn、Mn、Cu和Cd以及硫酸根的溶出情况。结果表明,在酸雨条件下矿山废渣可以产生一定量的可溶性重金属,主要以Fe、Mn和Pb为主;尾砂同时产生一定的可溶性硫酸根,导致矿山流出水呈酸性。探讨了用石灰作为矿山流出水的pH调节剂、利用共沉淀除去重金属的可能性;并提出了治理尾砂堆场的措施。     

基于稳定同位素与多元素的土壤铅污染源解析

以杭州市富阳区典型工矿企业附近农田为研究对象,基于单因子指数法及内梅罗指数法对土壤重金属污染状况进行了评价,并采用稳定同位素与多元素特征指纹结合多元统计定量解析研究区内农田土壤重金属铅污染的来源,建立基于铅稳定同位素与多元素特征指纹结合主成分-聚类分析的农田土壤铅污染源解析技术.结果表明：研究区域内电镀厂和冼矿场附近的农田土壤受重金属污染很严重,两个地区的铅污染均达到重度污染水平.根据不同污染源及土壤的铅同位素比值（²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb、²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb）,利用源解析软件Isosource分析不同潜在污染源对土壤铅污染的贡献率,结果显示电镀废弃物、废水对电镀厂附近农田土壤铅污染的累计贡献率达70.5%,冼矿场堆放的矿石、尾矿对附近农田土壤铅污染的累计贡献率达71.7%.为了进一步解析土壤铅污染来源,对电镀厂和冼矿场污染源样品中28种多元素含量进行主成分-聚类分析,结果显示不同来源样品的多元素组成差别较大,电镀厂附近农田土壤的多元素组成与电镀废弃物和废水相似度最高,冼矿场附近农田土壤的多元素组成与矿石和尾矿相似度最高.因此,基于铅稳定同位素比值与多元素特征指纹结合主成分-聚类分析得出电镀厂排放的固废、废水和冼矿场堆放的矿石、尾矿是造成附近土壤铅污染的主要原因,也证明基于铅稳定同位素与多元素特征进行铅污染源解析具有较高的准确度和可靠性.     

广西刁江沿岸土壤As,Pb和Zn污染的分布规律差异

分析了刁江流域矿区尾砂和上、中、下游地区土壤剖面重金属的含量. 结果表明:刁江流域上、中、下游地区都不同程度受到As,Pb和Zn的污染. 上游(距污染源16 km)表层土壤中w(As),w(Pb)和w(Zn)与尾砂相当,分别高达2.4×104,5.6×103 和1.2×104 mg/kg,下游拉烈和百旺(分别距污染源154和192 km)2个采样点表层土壤中w(As),w(Pb)和w(Zn)的平均值分别是《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)三级标准的47.05,1.81和5.48倍. 表层土壤中w(As)和w(Pb)随采样点距污染源的距离增加呈幂函数下降,w(Zn)呈线性下降,表明Zn在流域内的迁移能力大于Pb和As. 土壤剖面中3种重金属的质量分数均随土层深度的增加呈降低趋势,在土壤剖面的迁移能力表现为Zn>Pb>As. 总体上看,刁江流域土壤污染与尾砂中重金属的形态及其迁移特征密切相关,尾砂的排放控制和治理应该是刁江流域污染整治的关键.