攀钢冶炼废渣中重金属地球化学特征及其环境效应
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赵 永鑫 徐 争启 滕彦 国 付 力 ’ 蒋 川 李华容
(.成都理工大学地球化学与核资源工程 系,四川 成都 60 5 ; 1 10 9
2 .北 京师 范大 学水科 院 ,北 京
摘
107 ) 085
要 :为治理钢铁冶炼产生 的废渣对 环境 造成 的污染 ,通 过对废矿 渣堆 以及周 围土壤 中重金属
相同的变化趋势 :先下降 ,后上升 ,呈 “ ”形 ;C 和 N 元素则先上升 ,后下降 ,再上升 ,呈 u r i 倒 “ ”形 ;C 元素含量则近似直线持续下降;C 元素在 D N u d 4点含量较高 ,而其他点的含量相
近 。见 图 3 。
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广 东微 量 元 素 科 学 G A G O G WE LA G Y A s E( E U N D N II N U N U K ) U
第 1 第 7期 8卷
为 10— 0 2 20目废渣颗粒 中重金属元素出现了较大的分异 , 中 c 、N 1% 一1% 。而 V、C 、C 3 4 r o和 M n则 呈 较 弱 的 富集 ,含量 占总 量 的 1% ~ 2 。T 8 2% i
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广 东微 量元素科学 G A G O G WE LA G Y A S E U U N D N IIN U N U K X E
第 1 8卷第 7期
从 表 2中可见 ,该 地 区重金 属元 素 的含 量大 部分 是超 过攀 枝花 地 区土壤 金属 背景 值 ,属 于 污染 地 区 。通 过 分析 各点 重金 属元 素 含量 发现 虽然 重金 属元 素在 各点 的含 量不 同 ,但是 重金 属元 素在 不 同点上 的变化 趋势 存在 着 一定 的关 系 。其 中 T、Mn i 、V和 C 元 素 随着 采样 点 的 变化 具 有 o
从表 1 可见 ,不同的重金属元素在不同粒度 的废渣并非平均分布 ,而是在不同的粒度中各有 不同的富集 。从图 2可见 ,各种重金属元素在 2 6 O~ 0目的粒度的废渣含量较稳定 ,元素分布基 本处于 2 % ~ 5 ,仅 c 元素在 2 6 3 2% d 0— 0目含量 略低仅 2 %;重金属元素在 6 10目的废渣 1 0— 2 中也 比较 平 均为 2 % ~ 7 ,仅 有 C 和 Mn元 素在 略有 富集 含量 分别 达 2 % 和 2 % ;而在 粒 度 3 2% r 9 8
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。 C 1l *。 0 1 Ⅲ 】
关键词 :废渣堆 ;环 境 ;重金 属 ;地球 化学 ;评价
中 图分 类号 :X 7 7 5 文 献 标 识 码 :A
伴随着人类生活水平 的进步 ,人们对于 自 身健康 的要求不断提高。污染 已经成为当今人们最 关 注 的焦点之 一 。重 金属 污染作 为 环境 污染 的一 个重 要类 型 ,它具 有较 许多其 他 污染更 严 重 的问 题 :重金属元素毒性大,在环境 中不易被代谢 ,易被生物 富集并有生物放大效应等 。环境 中 J
元 素的地球化学特 征分 析 ,研究 了 它对 附近 环境 造 成破 坏 的影 响因素 及 污染 程度 。结果 表 明 :
( )冶炼废渣 中重金属元素趋 向于富集在 比表 面积大 的颗 粒上 ,易于进 入大气 中产生环 境污染 ; 1 ( )矿渣堆对环境 的破坏 以降尘 为主要形 式 ,与距 离及地形 因素呈一定相关 ;( )重金属 向地 表 2 3 深部迁移 能力存 在着一定 的极限 ,但各种重金属元素在土壤 中的分 布存 在差异 ;( )从 区域 内污 4 染 负荷 指数来 看 ,废渣堆附近 区域为强污染环境 ,污染程度 随远离废渣堆而减小。
F g2 He v tlee n s o t n e c n a e f u e i a y mea lme te n e tp r e tg g r i
2 2 废 渣周 围土壤 中重 金属元 素特 征 .
2 21 重金属元素的水平分布特征 ..
不同重金属元素具有不 同的迁移能力 ,当空气 中的重金属
元 素 的空 间分布 特征 和污 染途 径进 行 了探讨 ,具 有 十分重 要 的科学 意 义和现 实意 义 。
1 材 料 与 方 法
1 1 样 品采 集 .
收稿 日期 :2 1 0 1—0 5—0 3 基金项 目:国家 自然科学基金 (0 0 0 7 ,博士点基 金( 09 0 3 1 2 ) N l 4631 ) 20 0 0 10 1 ,IJ 省科技支撑计划 (0 9 Z0 1 资助 0 l 20 F 0 5 ) 作者简介 :赵永鑫 (9 5 ) 18 一 ,男 ,硕士生 ,从事地球化学学习和研究 工作。E—ma :zx7 0 5 8 6 . o i y5 8 7 1 @13 em l 通讯作者 i徐争启 (9 5 ) 17 一 ,男 ,博士 ,成都理工大学副教授 ,北京师范大 学博士后 ,主要从 事资源 环境及地球 化学 的 教学和研究工作 。E— m l xze g@13 cm i a : uh nq 6 .0
2 结果与讨论
2 1 矿渣 中重 金属 元 素特征 . 见 表 1 。
表 1 不同粒度攀枝花矿废渣 中重金属 元素质 量分数
Tbe1 Df rn prc i f ev e l l e t o t t f l a l ieet at l s eo aym t s e n ne a ie z h a e m c n os g 单 位 : ̄/ I g g
渣 场处 ,该 渣场 位 于两 山之 间 的河 谷 处 ,采 样 位 置 见 图 1 。共
采 集样 点 5处 :采集 样 品总计 矿 渣 1 ( ) 件 D1 、表层 土 壤样 品 3 件 ( 2 ) 、D ) D 、I 4 5 、土壤 剖 面 1 ( 4件 ) ( 处 共 编号 T R1一 R T 4)
择 为五点 梅 花法 来 保证样 品 具有 代 表 性 。剖 面为 剥 去表 层 ,
攀 枝 花 矿 废 渣 采 样 位 置 示 意 图
F g 1 S mp i g lc t n i a l o ai n o
植 被 后在 距 离地 表 4 、8 、 10 6 m 的 深 度 采 取 的 样 品 。 0 O 2 、10 e 各样 品采 集后 直 接装 人塑 料样 品袋 后封 口运送 至实 验室 。
从整体上观察可发现重金属元素在较大粒度的废渣颗粒 (O~ 0目和 6 10目) 2 6 0— 2 中未发生 明显的分异 , 各含量基本处于平均值 2 %左右。而重金属元素发生明显含量分异的则 出现在较 5 细粒度 的废 渣 (2 20 目和大 于 20目) 10~ 0 0 中。从 上 述 数 据可 见 重 金属 元 素 在 冶炼 和 堆 放 风化 过 程 中,大部分重金属元素趋向富集在大的比表面积颗粒上 ,不易形成大的颗粒或聚集体 ,说明重 金 属元 素在 环境 中的迁移 能力 比较 强 引,容 易 进 入 大 气 中并 随空 气 流 动 而 进 入 自然 环 境 形 成 卜
2 1 年 01
广 东 微 量 元 素 科 学 G A G 0 G" IIN A S E E U N D N WE LA G YU N U K XU
第 1 第 7期 8卷
文 章 编 号 :10 06—4 6 (0 1 7—0 6 4 X 2 1 )0 0 3—0 8
攀 钢 冶 炼 废 渣 中重 金 属 地 球 化 学 特 征 及 其 环 境 效 应
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广东微量元素科学 G A G O G WELA G Y A S E U U N D N II N U N U K X E
第 1 第 7期 8卷
样 品采 自 2 1 0 0年 1月 ,该 地 区处 于 旱 季 ,土 壤 及 矿 渣 未
经 受雨 水 冲刷 ,较好 地 保持 原貌 。地 点选 取 在 攀钢 把 关 河 西
的重 金属 通过 矿 山开采 、金 属冶 炼 、金属 加工 及化 工 生产废 水 、化石 燃 料 的燃 烧 、施用 农药 化肥 和生 活垃 圾等 人 为污染 源 ,以及 地 质 侵蚀 、风 化 等 天 然 源 的形 式 进 入 到 生 物 圈 中 J ,进 而影 响人 类生 活及 身体 健康 。 攀枝 花钒 钛磁 铁矿 是我 国著 名 的钒钛 铁基 地 ,经 过 4 0多 年 的开 采 和冶 炼 产 生 了大 量 的 冶炼 废弃物。而重金属元素也伴随着矿石的开采 由地下埋藏状 态进入 到地表 ,通过分选 、冶炼等 J
1 2 样 品处理 及分 析 .
样品在实验室内自然风干 ,用玛瑙研钵 进行研磨处理 ,用尼龙筛过筛分别选取 2 6 O一 0目、
6 0~10目、10~ 0 目和 20+目的各样 品送 至地 球 化学 实验 室进 行化 学分 析 。 2 2 20 0 样 品分 析 元素 为 C 、C 、N 、T、V、C 、M 、C u r i i o n d共 8种 。样 品在 成 都 理工 大 学 分 析测 试 中心 用 IP—A S测 定 。分 析结 果见 表 1 C E 、表 2 、表 3 。
元素由大气环境进入土壤环境后就会对当地的土壤产生污染 ,使该地区的重金属元 素含量超标 。 不 同区域 的重 金属 污染 的情 况 是不 同 的( 2 。 表 )
表 2 攀枝花矿表层土壤重金属元素质量 分数 T be H a t s l n cnet f ufc o al 2 ev me l e met o t r esi y a e nos a l 单 位 :t/  ̄ g g
过程 ,以废石 、尾矿或废渣等形式进入生物 圈中,随生 态循 环扩散 ,进而影响人 类健康 。前 J 人 对攀 枝花 地 区土壤 、水 系沉 积 物 中的 这些 重 金 属 元 素 进 行 过 大 量 的研 究 _ '' 6 m ,但 极 少
从废渣堆在环境 中的所造成的影响方面进行深人的研究。本文对废渣堆及其周边地区环境重金属
( 置 :D ) 位 3 、大 气扬 尘 样 品 2件 ( 编号 J 1 C ) ( 置 : C 、J 2 位 D 、D ) 2 3 。土壤样品多采 自表层土壤、耕作或 曾经耕作过的土 地 ,类 型属 于砂 质或 粉砂 质壤 土 ,大部 分 为 风 化坡 积 、残积 层 或河 沟 冲积 物形 成 的耕 田。采 样 工具 为不 锈 钢 铲 ,采 样 方法 选
与 C 元 素 则呈 富集 ,含 量 占 2 % ~ 1 ;重金 属元 素 在粒 度 在 20+目的废 渣 中出现 较 强 的差 d 8 3% 0 异性 ,C 、N 和 C u i o元 素 在 这 个 粒 度 范 围 内发 生 较 强 的富 集 作 用 ,含 量 百 分 比达 到 了 3 % ~ 4 3 % ,而 其他元 素 则未 发生 明显 的分 异性 ,含 量仅 在 2 % ~2 % 。 8 3 6
污染。
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图 2 攀枝花矿渣 中重 金属 元素含量百分图
(.成都理工大学地球化学与核资源工程 系,四川 成都 60 5 ; 1 10 9
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要 :为治理钢铁冶炼产生 的废渣对 环境 造成 的污染 ,通 过对废矿 渣堆 以及周 围土壤 中重金属
相同的变化趋势 :先下降 ,后上升 ,呈 “ ”形 ;C 和 N 元素则先上升 ,后下降 ,再上升 ,呈 u r i 倒 “ ”形 ;C 元素含量则近似直线持续下降;C 元素在 D N u d 4点含量较高 ,而其他点的含量相
近 。见 图 3 。
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第 1 第 7期 8卷
为 10— 0 2 20目废渣颗粒 中重金属元素出现了较大的分异 , 中 c 、N 1% 一1% 。而 V、C 、C 3 4 r o和 M n则 呈 较 弱 的 富集 ,含量 占总 量 的 1% ~ 2 。T 8 2% i
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第 1 8卷第 7期
从 表 2中可见 ,该 地 区重金 属元 素 的含 量大 部分 是超 过攀 枝花 地 区土壤 金属 背景 值 ,属 于 污染 地 区 。通 过 分析 各点 重金 属元 素 含量 发现 虽然 重金 属元 素在 各点 的含 量不 同 ,但是 重金 属元 素在 不 同点上 的变化 趋势 存在 着 一定 的关 系 。其 中 T、Mn i 、V和 C 元 素 随着 采样 点 的 变化 具 有 o
从表 1 可见 ,不同的重金属元素在不同粒度 的废渣并非平均分布 ,而是在不同的粒度中各有 不同的富集 。从图 2可见 ,各种重金属元素在 2 6 O~ 0目的粒度的废渣含量较稳定 ,元素分布基 本处于 2 % ~ 5 ,仅 c 元素在 2 6 3 2% d 0— 0目含量 略低仅 2 %;重金属元素在 6 10目的废渣 1 0— 2 中也 比较 平 均为 2 % ~ 7 ,仅 有 C 和 Mn元 素在 略有 富集 含量 分别 达 2 % 和 2 % ;而在 粒 度 3 2% r 9 8
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关键词 :废渣堆 ;环 境 ;重金 属 ;地球 化学 ;评价
中 图分 类号 :X 7 7 5 文 献 标 识 码 :A
伴随着人类生活水平 的进步 ,人们对于 自 身健康 的要求不断提高。污染 已经成为当今人们最 关 注 的焦点之 一 。重 金属 污染作 为 环境 污染 的一 个重 要类 型 ,它具 有较 许多其 他 污染更 严 重 的问 题 :重金属元素毒性大,在环境 中不易被代谢 ,易被生物 富集并有生物放大效应等 。环境 中 J
元 素的地球化学特 征分 析 ,研究 了 它对 附近 环境 造 成破 坏 的影 响因素 及 污染 程度 。结果 表 明 :
( )冶炼废渣 中重金属元素趋 向于富集在 比表 面积大 的颗 粒上 ,易于进 入大气 中产生环 境污染 ; 1 ( )矿渣堆对环境 的破坏 以降尘 为主要形 式 ,与距 离及地形 因素呈一定相关 ;( )重金属 向地 表 2 3 深部迁移 能力存 在着一定 的极限 ,但各种重金属元素在土壤 中的分 布存 在差异 ;( )从 区域 内污 4 染 负荷 指数来 看 ,废渣堆附近 区域为强污染环境 ,污染程度 随远离废渣堆而减小。
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2 2 废 渣周 围土壤 中重 金属元 素特 征 .
2 21 重金属元素的水平分布特征 ..
不同重金属元素具有不 同的迁移能力 ,当空气 中的重金属
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1 材 料 与 方 法
1 1 样 品采 集 .
收稿 日期 :2 1 0 1—0 5—0 3 基金项 目:国家 自然科学基金 (0 0 0 7 ,博士点基 金( 09 0 3 1 2 ) N l 4631 ) 20 0 0 10 1 ,IJ 省科技支撑计划 (0 9 Z0 1 资助 0 l 20 F 0 5 ) 作者简介 :赵永鑫 (9 5 ) 18 一 ,男 ,硕士生 ,从事地球化学学习和研究 工作。E—ma :zx7 0 5 8 6 . o i y5 8 7 1 @13 em l 通讯作者 i徐争启 (9 5 ) 17 一 ,男 ,博士 ,成都理工大学副教授 ,北京师范大 学博士后 ,主要从 事资源 环境及地球 化学 的 教学和研究工作 。E— m l xze g@13 cm i a : uh nq 6 .0
2 结果与讨论
2 1 矿渣 中重 金属 元 素特征 . 见 表 1 。
表 1 不同粒度攀枝花矿废渣 中重金属 元素质 量分数
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渣 场处 ,该 渣场 位 于两 山之 间 的河 谷 处 ,采 样 位 置 见 图 1 。共
采 集样 点 5处 :采集 样 品总计 矿 渣 1 ( ) 件 D1 、表层 土 壤样 品 3 件 ( 2 ) 、D ) D 、I 4 5 、土壤 剖 面 1 ( 4件 ) ( 处 共 编号 T R1一 R T 4)
择 为五点 梅 花法 来 保证样 品 具有 代 表 性 。剖 面为 剥 去表 层 ,
攀 枝 花 矿 废 渣 采 样 位 置 示 意 图
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植 被 后在 距 离地 表 4 、8 、 10 6 m 的 深 度 采 取 的 样 品 。 0 O 2 、10 e 各样 品采 集后 直 接装 人塑 料样 品袋 后封 口运送 至实 验室 。
从整体上观察可发现重金属元素在较大粒度的废渣颗粒 (O~ 0目和 6 10目) 2 6 0— 2 中未发生 明显的分异 , 各含量基本处于平均值 2 %左右。而重金属元素发生明显含量分异的则 出现在较 5 细粒度 的废 渣 (2 20 目和大 于 20目) 10~ 0 0 中。从 上 述 数 据可 见 重 金属 元 素 在 冶炼 和 堆 放 风化 过 程 中,大部分重金属元素趋向富集在大的比表面积颗粒上 ,不易形成大的颗粒或聚集体 ,说明重 金 属元 素在 环境 中的迁移 能力 比较 强 引,容 易 进 入 大 气 中并 随空 气 流 动 而 进 入 自然 环 境 形 成 卜
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广 东 微 量 元 素 科 学 G A G 0 G" IIN A S E E U N D N WE LA G YU N U K XU
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文 章 编 号 :10 06—4 6 (0 1 7—0 6 4 X 2 1 )0 0 3—0 8
攀 钢 冶 炼 废 渣 中重 金 属 地 球 化 学 特 征 及 其 环 境 效 应
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样 品采 自 2 1 0 0年 1月 ,该 地 区处 于 旱 季 ,土 壤 及 矿 渣 未
经 受雨 水 冲刷 ,较好 地 保持 原貌 。地 点选 取 在 攀钢 把 关 河 西
的重 金属 通过 矿 山开采 、金 属冶 炼 、金属 加工 及化 工 生产废 水 、化石 燃 料 的燃 烧 、施用 农药 化肥 和生 活垃 圾等 人 为污染 源 ,以及 地 质 侵蚀 、风 化 等 天 然 源 的形 式 进 入 到 生 物 圈 中 J ,进 而影 响人 类生 活及 身体 健康 。 攀枝 花钒 钛磁 铁矿 是我 国著 名 的钒钛 铁基 地 ,经 过 4 0多 年 的开 采 和冶 炼 产 生 了大 量 的 冶炼 废弃物。而重金属元素也伴随着矿石的开采 由地下埋藏状 态进入 到地表 ,通过分选 、冶炼等 J
1 2 样 品处理 及分 析 .
样品在实验室内自然风干 ,用玛瑙研钵 进行研磨处理 ,用尼龙筛过筛分别选取 2 6 O一 0目、
6 0~10目、10~ 0 目和 20+目的各样 品送 至地 球 化学 实验 室进 行化 学分 析 。 2 2 20 0 样 品分 析 元素 为 C 、C 、N 、T、V、C 、M 、C u r i i o n d共 8种 。样 品在 成 都 理工 大 学 分 析测 试 中心 用 IP—A S测 定 。分 析结 果见 表 1 C E 、表 2 、表 3 。
元素由大气环境进入土壤环境后就会对当地的土壤产生污染 ,使该地区的重金属元 素含量超标 。 不 同区域 的重 金属 污染 的情 况 是不 同 的( 2 。 表 )
表 2 攀枝花矿表层土壤重金属元素质量 分数 T be H a t s l n cnet f ufc o al 2 ev me l e met o t r esi y a e nos a l 单 位 :t/  ̄ g g
过程 ,以废石 、尾矿或废渣等形式进入生物 圈中,随生 态循 环扩散 ,进而影响人 类健康 。前 J 人 对攀 枝花 地 区土壤 、水 系沉 积 物 中的 这些 重 金 属 元 素 进 行 过 大 量 的研 究 _ '' 6 m ,但 极 少
从废渣堆在环境 中的所造成的影响方面进行深人的研究。本文对废渣堆及其周边地区环境重金属
( 置 :D ) 位 3 、大 气扬 尘 样 品 2件 ( 编号 J 1 C ) ( 置 : C 、J 2 位 D 、D ) 2 3 。土壤样品多采 自表层土壤、耕作或 曾经耕作过的土 地 ,类 型属 于砂 质或 粉砂 质壤 土 ,大部 分 为 风 化坡 积 、残积 层 或河 沟 冲积 物形 成 的耕 田。采 样 工具 为不 锈 钢 铲 ,采 样 方法 选
与 C 元 素 则呈 富集 ,含 量 占 2 % ~ 1 ;重金 属元 素 在粒 度 在 20+目的废 渣 中出现 较 强 的差 d 8 3% 0 异性 ,C 、N 和 C u i o元 素 在 这 个 粒 度 范 围 内发 生 较 强 的富 集 作 用 ,含 量 百 分 比达 到 了 3 % ~ 4 3 % ,而 其他元 素 则未 发生 明显 的分 异性 ,含 量仅 在 2 % ~2 % 。 8 3 6
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