库水位对尾矿坝重金属迁移影响的数值模拟分析

以某尾矿库为例,开展尾矿库不同库水位对重金属Cu2+迁移影响的数值模拟分析,得到不同库水位下重金属Cu2+的迁移规律.结果显示,重金属在空间上随地下水发生沿初期坝方向的横向和纵向的迁移;随着尾矿库的堆积,尾矿库剖面上各粒子浓度得到补给,尾矿库中的重金属浓度逐渐增大;尾矿库重金属离子的迁移速度与其库水位高度呈正相关;在尾...     

多种工况下尾矿坝稳定性分析

尾矿坝的稳定性是评价一座尾矿库安全的重要指标,然而尾矿坝的坝高、坡比以及尾矿渣的不同状态是影响尾矿坝稳定性的重要影响因素。在分析尾矿坝稳定性影响因素的基础上,通过FLAC3D软件内嵌的强度折减法计算分析了同种条件下某尾矿坝的坝高、坡比对尾矿坝稳定性的影响,计算并对比了尾矿渣在自然和饱水状态下尾矿坝的安全系数。结果表明:在相同坝高下,坡比对稳定性影响较大,而在相同坡比下,坝高对稳定性影响相对较小;饱水状态下的尾矿渣更容易使尾矿坝体发生破坏。     

孔隙水压力消散试验在尾矿坝安全施工中的应用

尾矿库设计的主要控制条件是坝体的稳定性。在尾矿坝施工中还需要考虑强度、渗水性等影响因素。以锡冶山尾矿坝工程为例,探讨了数值法在尾矿库坝体岩土孔隙水压力消散试验中的应用。对提高试验精度、减少试验开支、指导工程安全施工具有现实意义。     

基于GeoStudio灌木修复下尾矿坝稳定性分析

为研究植物生长年限及坡比等因素对尾矿坝安全系数的影响,进行了根土复合剪切实验,设置坡比、植物修复年限、坝高等参数条件并建立尾矿坝模型,通过GeoStudio软件计算不同条件下尾矿坝的安全系数。结果表明:植物修复可提高尾矿坝安全系数,但在修复植物生长年限较短的情况下效果并不明显,修复时间≥10 a且坡比为1∶5时效果显著;在坡比与修复年限相同的条件下,安全系数随尾矿坝的增高呈降低趋势;在坝高、修复年限相同的条件下,安全系数随坡比的减小呈增大趋势,安全系数差值集中在0.2～0.8,安全系数计算结果间差异均显著(P0.05)。     

安徽铜陵杨山冲尾矿库尾砂重金属元素的迁移规律

安徽铜陵杨山冲尾矿库使用期为1966—1990年,堆积了近1 308×104 t尾矿,选择该尾矿库进行尾砂重金属迁移规律研究.结果表明:在自然风化条件下,Cu,As,Hg,Cd和Pb的淋滤迁移速度相对较快,Zn略慢;Zn,Pb,Hg和Cd在50～60 cm深处产生了二次富集;不同位置的尾砂中重金属迁移规律有一定差异,低洼区Zn,As和Cd等在表层形成局部富集,100 cm以内浅层尾砂中也有部分重金属元素二次富集;经过长期风化氧化和淋滤作用,浅层尾砂中的重金属元素易淋滤部分大多被淋失,风化后尾砂中Cu,Pb,As和Hg以残渣态为主要赋存形式,其含量占全量比例均大于35%,其次为铁锰氧化态,其中Zn和Cd以铁锰氧化态含量在表层最高.在尾矿库表面植草能减少扬尘,也可能造成部分重金属元素含量在表层异常升高,影响尾矿库的进一步改造和复垦.      

外加碳源水淹条件下高硫土壤中铜的迁移转化

采用高硫低有机质酸性重金属污染土壤,通过研究外加碳源水淹条件下各层土壤中酸可挥发性硫化物(AVS)的产生以及各剖面层中Cu的总量分布、Cu在孔隙水中的浓度及存在形态的变化情况,探讨了水淹土壤中的AVS对Cu迁移转化的影响.结果表明,外加碳源水淹条件下,硫酸根被还原,产生的大量AVS可促使水相中游离活性Cu向惰性较高的硫化物结合态和残渣态转化而被固定;不同深度土壤中AVS产生情况不同,其含量由深层向浅层递增,并在顶层大量聚集,由此导致孔隙水中的Cu²⁺浓度由土壤深层向浅层递减,这种垂直浓度梯度差,趋动活性态Cu由深层向浅层的垂直迁移,在AVS大量富集的表层中形成丰富的铜硫化物沉淀,使土壤表层中惰性态铜及总量累积增加,底层活性铜及总量下降,从而使铜的生态风险和生物风险降低.     

重金属由水相到沉积物相的标准迁移自由能

采用电位法测定了淀山湖水体中,Cu、Zn、Pb、Cd等重金属的氯化物由水相到沉积物相的标准迁移自由能(△Gt0)。结果表明,重金属离子的△Gt0随沉积物-水悬浮液中的沉积物含量增加而减小;△Gt0的大小次序为:Cd2+>Pb2+>Cu2+>Zn2+,即Zn2+最易迁入沉积物中,而Cu2+、Pb2+、Cd2+依次减弱,这同重金属离子在沉积物/水两相间的分配系数大小相一致。     

重庆南山老龙洞地下河系统重金属分布、迁移及自净能力

2013年12月(冬季)和2014年6月(夏季)分别采集重庆南山老龙洞地下河上覆水,孔隙水和表层沉积物样品.分析重金属Mn、Pb、Cu、As在上覆水-孔隙水-表层沉积物中的分布及迁移特征,研究地下河对重金属的自净能力,以期为岩溶区城镇的发展和地下水的合理开发与保护提供科学依据.地下河上覆水和孔隙水中Mn、Pb、Cu、As检出率为100%,其质量浓度大小为MnPbCuAs,夏季冬季,孔隙水上覆水;地下河上覆水因Mn、Pb含量超标已不可作为饮用水源,夏季重金属在孔隙水和上覆水之间的浓度差大于冬季,更容易扩散到上覆水中影响上覆水水质;地下河表层沉积物存在重金属富集现象,4种重金属总量自采样点UGR6到采样点UGR5呈减少趋势,由采样点UGR5至采样点UGR0段逐渐增加;表层沉积物中Mn具有极强的不稳定性和迁移性,容易污染上覆水,扩大污染区域;地下河对Mn具有很强的自净能力,其中表层沉积物对Mn的自净能力要大于岩溶管道壁.     

尾矿重金属的释放迁移及其生物有效性研究概述

矿山开采导致矿区周围环境中重金属污染问题日益严重,尤以尾矿的不合理处理而导致的污染更为引起广泛关注。尾矿渣颗粒细小,所含重金属极易在酸性环境条件下释放,随多种介质向周围环境迁移。重金属元素释放迁移过程受到物理、化学、生物等多种因素的共同影响,迁移释放机制复杂多变,从而表现出不同的特点。同时,虽然尾矿库周围环境中重金属含量普遍偏高,但这些重金属往往有不同的赋存形态,其中只有具有生物有效性的部分重金属才可以被生物利用,进而进入生态系统。文章综述了国内外关于尾矿中重金属的释放迁移过程的机制及行为学研究,总结了重金属形态分析和生物有效性的研究概况,以期为矿区重金属污染评价和重金属污染治理提供理论借鉴。     

珊瑚钨锡矿硅质尾矿中Cd、As、Zn、F富集迁移及环境污染

硅质尾矿在释放中性矿山废水(NMD)时所伴生的多元素复合污染问题值得重视。本文以桂东北珊瑚矿尾矿作为研究对象,通过分析该尾矿的组构、元素富集及迁移特性,筛选出主要污染元素,并探讨尾矿胶结层对元素富集迁移的影响。结果表明:(1)该尾矿中Cd、As、Zn及F富集程度较高、可交换态含量(易迁移释放量)较大,是主要的污染元素,而Cu、Pb、Tl产生污染的可能性较小;(2)胶结层对重金属具有再富集作用,但其对可交换态Cd、As(Tl)再富集明显,而对可交换态Cu、Pb、Zn再富集则不明显。胶结层中次生伊利石、石膏等胶结物趋向于吸附富集活性可交换态Cd、As。这表明该尾矿可能迁移释放出含Cd、As浓度较高的NMD。研究表明,硅质尾矿风化释出NMD的同时,可能伴生Cd、As、Zn等重金属以及F的复合污染。     

天然胶体对含水介质中氨氮迁移的影响

为了研究天然胶体对氨氮在滨海含水介质中迁移的影响,文章采用室内土柱实验,分析了0、70、160、265和630mg/L五种不同浓度胶体影响下氨氮的迁移-转化规律。研究结果表明:氨氮在胶体影响下的穿透曲线表现为"未穿透"、"开始穿透"和"完全穿透"三个阶段,但是不同胶体浓度下三个阶段出现的孔隙体积数不同。胶体对氨氮迁移的影响与胶体浓度有关,当胶体浓度为70mg/L和160mg/L时,氨氮完全穿透时的孔隙体积数小于无胶体情况,胶体对氨氮的迁移具有促进作用;当胶体浓度为265mg/L和630mg/L时,氨氮完全穿透时的孔隙体积数大于无胶体情况,胶体对氨氮的迁移具有阻滞作用。这说明在160mg/L和265mg/L之间存在一个临界浓度;当胶体浓度达到临界浓度之前,胶体对氨氮的迁移起促进作用;当浓度超过临界浓度后,胶体对氨氮的迁移起阻滞作用。     

某铜矿尾矿库对周围环境影响污染评价研究

运用模糊综合型评价法对某铜矿尾矿库区土壤和水体中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr 5种重金属含量进行评价以及尾矿库矿渣泥土重金属化学形态分析,结果表明:铜矿尾矿库对周边土壤和水体有不同程度的重金属污染,矿库矿渣泥土为重污染V类,其污染主导因子为Cu;尾矿库周边植被覆盖土为中污染Ⅳ类,其主导污染因子为Cd;矿库渗漏水下游土壤和远离尾矿库区土壤为轻污染Ⅲ类,其主导污染因子为Cd;矿渣泥土重金属各形态以铁锰氧化物结合态、残渣态、可交换态为主,其中Cu的可交换态所占比列极小,为0.24%;尾矿积水、尾矿库渗漏水和尾矿库渗漏水下游溪水均为极严重污染5级,尾矿积水中主导污染因子为Cu、Pb、Cd,尾矿库渗漏水和尾矿库渗漏水下游溪水主导污染因子为Cd。     

铜陵矿区河流沉积物重金属的迁移及环境效应

测定铜陵矿区的新桥至顺安河沉积物中5种重金属的全量和形态,并结合环境条件分析它们的迁移变化特征,以阐明不同重金属对河流沉积物环境影响的程度.结果表明,该区域沉积物重金属除Cr外,Cu、Zn、Pb、Cd的均值皆远超长江下游沉积物背景值,其中以Cu和Cd最显著.重金属横向迁移结果显示,矿山重金属会随着沉积物的距离增加而显著降低,新桥河沉积物的迁移变化显著高于顺安河沉积物.重金属Cu、Zn、Pb、Cr皆以残渣态为优势,Cd则以酸提取态为主;迁移过程中Cu、Zn、Cr残渣态逐步增加,毒性减弱;Pb、Cd的活性态比例增大,仍有较高的释放风险.重金属的纵向迁移结果表明,离矿山的位置远近对沉积柱金属的总量和形态起决定作用;新桥河沉积物金属总量高、活性组分多且垂向变化幅度相对较小,说明尾矿堆积速度较快且释放风险较高;顺安河金属总量较低但垂向变化幅度较大,且多种元素的变化趋势不同,说明矿区下游河流沉积物既受尾矿的影响,也受河流流域物质本身的影响.     

铜陵相思谷尾矿用于处理酸性矿山排水的实验研究

铜陵相思谷尾矿是夕卡岩型矿床尾矿的典型代表,以富含碳酸盐为特征.为了考察该尾矿砂在AMD淋滤作用下重金属的迁移行为及用于处理AMD的有效性,研究在自行设计的动态实验柱中填充尾矿砂,在保持进水理化性质不变的条件下对其进行80 d的连续淋滤实验,实验过程中定期检测出水的成分,实验结束后对尾矿砂中元素赋存特征进行分析.结果表明,实验过程中出水pH值始终维持在7.5以上;Cu、Zn、Fe离子浓度分别保持在0.1、0.4、1 mg.L-1以下;尾矿砂的渗透系数逐渐降低,由初始的0.23 cm.s-1降至实验结束时的0.10 cm.s-1;固体中元素赋存形态分析结果表明,进水Cu2+、Zn2+主要通过2种作用被固定:Fe氢氧化物的吸持和自身沉淀(形成碳酸盐).研究发现铜陵相思谷尾矿具有较强的酸中和潜力,在中和过程中不仅不会产生重金属离子的淋滤迁移,相反会对其产生沉淀和吸附,因此,可以考虑将该尾矿作为AMD处理的有用材料进行废物利用.     

湘南某铅锌矿区重金属赋存形态分析

以湘南某铅锌矿区土壤、尾矿库尾砂及附近不同植物根部土壤为研究对象,采用Tessier五步连续萃取法分析了Pb、Cd、Zn、Cu 4种重金属的化学赋存形态分布特征。结果表明:矿区和尾矿库土壤样品中4种重金属主要以残渣态形式存在,其中Cu的有机结合态也较高,Pb、Zn、Cu的可交换态很低,但是Cd的可交换态很高,所占的百分比达20%;Pb、Zn、Cu在土壤中迁移能力较弱,短期内对环境影响不大,而Cd虽然总量不大,但其可交换态所占的比例较高,易释放到周围环境中,其对环境的影响不容忽视,应引起重视;对比两个采样区重金属的赋存形态,发现尾矿库土壤中的重金属潜在迁移能力要大于矿区土壤;各个采样点的重金属赋存形态分布特征存在很大的差异,主要与土壤的性质有关。     

河北某废弃铜矿土壤重金属污染调查及生态修复建议

通过对某废弃铜矿区土壤中6种重金属全量和形态分析,结果表明废弃地表层土壤已经受到Cu、As污染,废石堆放地和尾矿库周围土壤污染更为严重;6种重金属生物有效态占比由高到低的顺序为Cu＞As＞Cd＞Pb＞Cr＞Zn,Cu、As元素的生物活性强.对废石和尾矿进行浸出毒性试验,废石浸出液Cu超过最高允许排放浓度,尾矿浸出液Cu...     

尾矿膏体胶结充填料中重金属的淋滤实验研究

以金属矿山尾矿、普通硅酸盐水泥和聚合氯化铝为原料按不同比例制成尾矿膏体,并开展室内淋滤实验,分析重金属在不同膏体中的迁移规律。结果表明,相同条件下,尾矿淋滤后渗滤液的p H值呈酸性,而膏体渗滤液的p H值均呈中性或碱性;在16周的时间内,渗滤液中Cu、Fe、Cr、Zn 4种重金属的浓度均低于《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中Ⅳ类水的排放标准;渗滤液中Fe的浓度最高达到1.31 mg/L、迁移性最强,Cu和Zn的浓度均低于0.08 mg/L、迁移性较弱,而Cr的浓度均低于0.05 mg/L,迁移性最弱,不易淋溶释放;与尾矿渗滤液中500 mg/L以上的浓度相比,膏体渗滤液中S元素的含量明显降低,一直保持在360 mg/L以下。研究结果表明膏体能够有效固定尾矿中的重金属元素,减小矿山酸性排水产生的可能性,降低重金属在环境中的迁移性。     

不同压力条件下淤泥中铵氮的释放特性

淤泥在天然演化过程中受压实作用的影响,释放孔隙水至相邻含水层,引起地下水水质和水量的变化。铵氮(NH~+_4-N)作为淤泥中富存的污染物质,其在压力作用下的释放过程是影响地下水氮污染的重要因素。采集江汉平原地表的淤泥沉积物作为初始样品,采用自主研发的加压实验装置,通过设置3种不同加压模式即匀速加压(0.04 MPa/12 h)、减速加压(0.04～0.02 MPa/12 h)、加速加压(0.04～0.06 MPa/12 h),对淤泥沉积物样品进行了压实试验,研究不同压力条件下淤泥沉积物中NH~+_4-N的释放特性及其影响因素,定量评价含氮淤泥沉积物对地下水氮输入的贡献。结果表明:不同加压条件下淤泥沉积物总释水量表现为减速加压(743 mL)加速加压(704 mL)匀速加压(692 mL),淤泥沉积物中总氮的释放量表现为减速加压(16.89 mg)加速加压(16.32 mg)匀速加压(15.20 mg),沉积环境逐渐从氧化向还原转变;压力和不同的加压模式对淤泥沉积物中NH~+_4-N的释放有着不同的促进作用,压力主要通过控制淤泥沉积物的含水率、孔隙结构和Eh值等来影响淤泥有机质的矿化作用、解吸附作用和氨化作用,进而形成孔隙水铵氮的来源;匀速加压孔隙水中NH~+_4-N浓度在压力为0～0.16 MPa时快速降低,在压力为0.16～0.40 MPa时少量增加,在压力为0.40～0.60 MPa时呈波动变化;加速加压孔隙水中NH~+_4-N浓度在压力为0～0.24 MPa时快速降低,在压力为0.24～0.60 MPa时呈波动上升;减速加压孔隙水中NH~+_4-N浓度在压力为0～0.16 MPa时快速降低,在压力为0.16～0.40 MPa时呈降低趋势,但与匀速加压孔隙水相比NH~+_4-N浓度变化趋势变缓,在压力为0.40～0.60 MPa时呈波动变化。     

铅锌尾矿中重金属在模拟酸雨淋溶下的浸出规律

重金属尾矿污染是世界性难题,污染水体、大气和土壤,对周边的生态环境和人体健康造成严重危害。在我国酸雨范围大且酸雨问题比较严重的背景下,探讨酸雨淋溶下尾矿中重金属的浸出规律将有利于加强我国重金属尾矿的污染控制和管理。采用湖南桃林铅锌尾矿库中的尾矿模拟酸雨条件进行淋溶实验,研究发现重金属Pb、Zn、Cu、Mn含量分别为1252.5,849.4,363.1,280.0mg/kg。其中,Pb、Zn主要以残渣态存在,分别占69.7%和53.8%;Cu主要以有机结合态存在,占67.0%;Mn主要以铁锰氧化态、有机结合态和残渣态存在,共占90.0%。在静态淋溶实验中,固液比越大、模拟酸雨pH值越小,重金属的浸出浓度越大。在动态淋溶实验中,Zn、Mn浸出浓度随时间呈现减小趋势,而Pb和Cu浸出浓度随时间先增大,后减小。     

铜尾矿库区土壤重金属及微生物重金属抗性基因空间分异特征

重金属污染的长期存在,使环境中的微生物保持并不断强化其自身重金属抗性.为了研究长期污染场地重金属污染水平和土壤中微生物重金属抗性之间的关系,本文以山西省灵丘县刁泉铜矿尾矿库区及其周边为研究对象,研究了不同立地条件下土壤重金属含量特征以及重金属抗性基因的丰度与分布,采用Hakanson潜在生态风险指数法对该区域的生态环境风险进行了评估,并对重金属及重金属抗性基因进行相关分析.结果表明:①研究区土壤重金属污染严重,7种重金属Cr、Ni、Zn、As、Cd、Cu、Pb含量均超过山西土壤背景值,单因子潜在生态危害程度顺序基本上为CdPbCuAsNiZnCr.②尾矿库区存在不同程度的生态危害,尾矿坝、草地属于很强生态危害,林地、农田处于强生态危害,不同样地间的潜在生态风险顺序为草地尾矿坝农田林地.③相对丰度较高的重金属抗性基因主要是针对Cu、As的抗性,针对Cu抗性以cop基因为主,针对As抗性以ars基因为主.④除copA基因与重金属之间存在显著相关性外,其他重金属抗性基因与重金属含量之间的相关性不显著.