铅锌矿周边土壤重金属污染特征综述
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广
ｌ ０６
Ｈ２ Ｓ Ｏ４ ＋ ＭＳ ＋ Ｏ２ ＿ ＭＳ Ｏ４ ＋ Ｈ ＋ Ｓ Ｏ２
东
化
工
２ ０ １ ５年 第 １ ５期
第４ ２ 卷 总第 ３ ０ ５ 期
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Ｆ ｅ ２ （ Ｓ Ｏ ４ ） ３ ＋ ＭＳ ＋ Ｈ ２ ０ ＋ Ｏ ２ － － ＊ ＭＳ Ｏ ４ ＋ Ｆ ｅ Ｓ Ｏ ４ ＋Ｈ ２ ８ ０ ４ Ｆ ｅ Ｓ Ｏ ４ ＋ Ｏ ２ ＋Ｈ２ Ｓ Ｏ ４Βιβλιοθήκη Baidu－ － ＇ Ｆ ｅ ２ （ Ｓ Ｏ ４ ） ３ ＋ Ｈ ２ ０ 其 中 ，Ｍ 表 示各 种重 金属 离 子
环 境危 害 的 根 源都 是 其 中矿 物 在 特 定尾 矿 条 件下 发 生 复 杂 的水 一 气． 矿 物 反应 的结 果 。研 究 发现 富硫 化物 富碳 酸盐 尾矿 空 隙水 ｐ Ｈ 值 ７ ． ８ ３ ，硫化 物基 本未 被氧 化 ，无 次生矿 物 、重 金属 和酸 性水 产 生 。低硫 化物 无碳 酸 盐尾 矿空 隙水 ｐ Ｈ值 ２ ． １ ５ ，重金 属浓 度 高 ， 硫 化物 强氧 化 ，大量 次 生矿物 产 生 ，有酸 性排 水产 生 和重 金属 污 染【 ２ 。从 而揭 示尾 矿 是否 有酸 性水 排 出和重 金属 释放 不仅 与碳 酸 盐矿 物 的含量 有 关 ，还取 决于 硫化 物 的含 量 。硫化 物 氧化 是产 酸 和释 放 重金 属 的主要 机制 。因此 ，铅锌 矿尾 矿 的矿物 组 成 、ｐ Ｈ、 温度 等对 尾矿 重 金属 的释 放都 有一 定 影响（ 表 ２ ） 。
Ｈ ２ Ｓ Ｏ 与硫 化矿 物 的反应 以及 Ｆ ｅ 被硫 化矿 物 还原 成 Ｆ ｅ 的 过 程 ，就 是废 水 酸化 和 重金 属 离子 溶 出 的过 程 。Ｆ ｅ 很 快 又在 酸 性 环境 下被 氧化 成 Ｆ ｅ ３ ＋ 再次参 与硫 化矿 物 的氧化 反 应 ，使废 石场 废 水进 一步 酸化 、ｐ Ｈ 值 降低 ，重金 属 离子进 一步 溶 出 、离子 浓度 升 高 。所 以硫化 矿 物氧 化是 产酸 和释 放 重金 属的 主要 机制 。重金 属 溶 出之后 ，进 一 步通 过雨 水 、径流 污染 周边 土壤 环 】 。 １ ． ２ ． ２尾 矿 库重 金属 释放 迁移 机 理 各 种铅 锌矿 矿 山 ，无论 是露 天 开采 ，还 是地 下 开采 ，主 要产 生 两种 类型 的 固体废 弃物一 废 石 和尾矿 。据 统 计 ，每加 工 １ 吨矿 石 所产 生 的尾矿 就达 ０ ． ９ ２ ｔ 以上 ，积存 的尾 砂 、废渣 已数 以 １ × １ ０ ｔ 计【 ２ ” 。尾矿 中原 生矿 物颗 粒细 小 ，一般 在 ７ ０ 岬 以下 ，特 别是 风 化产 生 的次 生矿 物颗 粒非 常细 小 ， 由于氧 化 、淋 滤作 用产 生含 有 高浓 度 重金 属 的酸性 排水 。
表 １ 铅 锌矿 尾矿 矿物 组 成及 所含 重金 属
Ｔ ａ ｂ ． １ Ｍｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｈ ｅ ａ ｖ ｙ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｓ ｉ ｎ Ｌ ｅ ａ ｄ － ｚ ｉ ｎ ｃ ｍｉ ｎ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｈ ｅ ａ ｙ ｖ ｍｅ ａｌ ｔ ｓ
表 ２ 铅 锌尾 矿 重金 属释 放 规律研 究
Ｔ ａ ｂ ． ２ Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ｅ ａ ｓ ｅ ｌ ａ ｗ ｏ ｆ ｈ ｅ ａ ｙ ｖ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｆ ｒ ｏ ｍ Ｌｅ ａ ｄ ／ Ｚｉ ｎ ｃ ｔ ａ ｉ ｌ ｉ ｎ ｇ
１ ． ２ ． ３ 大气 沉 降过程 对土 壤重 金 属污 染的 分析 大 气沉 降是铅 锌矿 区 重金 属传 播 的主 要途 经之 一 ｐ 圳 ，重金 属 可 依附 大气 沉 降， 以气溶 胶 的形 态进 入大 气 ，经 过 自然沉 降和 降水进 入 周 围土壤 。储 彬彬 【 ３ ４ Ｊ 等通 过对 南 京栖 霞 山铅锌 矿铅 同位 素 分析 显 示 ，矿 区大气 沉 降样 品 、大部 分植 物样 品、部 分土 壤和 部分 生物 样 品铅 同位 素组 成与矿 石 铅 同位素 组成 相似 ，与参 考 区 样 品 的铅 同位 素 明显 不 同，反 映 了污染 来 自矿 山 ；另外 ，大 气沉 降与 植物 样 品铅含 量 高且 它们 的铅 同位 素 组成 相 当， 反映 了大气 沉 降 是污 染传 播方 式之 一 。 章 明奎ｐ 通过 ４ ５ 天 的试 验 时间 ， 对分 别距 离铅 锌矿 区 １ ０ ０ ０ ｍ、 ５ ０ ０ ｍ、１ ０ ０ ｍ 的三 个采 样 点 ， 分 别收集 样点 区域 的 大气 重金 属沉 降量 ，发现沉 降物 中均含 有一 定量 的重 金属 ，含 量 与铅锌 矿 的距 离呈 反 比（ 图３ ） 。 大气 中的重 金属 污染 物在 迁 移过 程 中受 到各种 因 素的 影 响 ， 主要 因素是 风和 湍流 、天 气 形势 和地 理形 势 。污 染物 可 自排放 源 向下风 向迁 移 ，也可 随 空气 中 的铅直 对流 运 动使 污染 物升 到 高空 而扩 散 通 过 大气 的干湿 沉 降可 以去 除 大气 大部 分 的颗粒 物 ，但
从 表 １可 以看 出，三 个铅锌 尾矿 中都含 有黄 铁矿 ，而酸 产生 主要 与 黄铁矿 、磁 黄 铁矿 氧化 有关 【 ２ 。铅主 要赋 存于 方铅 矿 ，锌 主要 赋存 于 闪锌 矿 ，还有 少 量重 金属 被方 解石 、 白云 石吸 附 。尾 矿 的矿 物组 成 以及其 中所 含 的重金 属构 成 了污 染 的先决 条件 Ｌ ２ 。 硫化 物 （ 黄 铁矿 ） 的氧 化 作用释 放 一定 量 的 Ｈ 、Ｆ ｅ ＂、ｓ Ｏ 及其 他 的重 金 属离 子进 入尾 矿 的孔 隙水 中 ， 同时释放 的酸性 溶液 又 加速 硫化 物及 其 他造 岩矿 物 的氧化 和 溶解 ，从 而使 更 多的 元素 从尾 矿 中释 放 迁移 出来 。 尾 矿是 复杂 多相 的 人工 混杂 堆积 物 ，尾矿 中发生 一切 变化 和
图 ２ 酸 性废 水 的重 金属 离子 流经 土 壤 的浸 出过程
Ｆ ｉ ｇ ． ２ Ｌ ｅ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｈ ｅ ａ ｖ ｙ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｎ ａ ｃ ｉ ｄ ｉ ｃ ｗａ ｓ ｔ ｅ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｉ ｌ
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环 境危 害 的 根 源都 是 其 中矿 物 在 特 定尾 矿 条 件下 发 生 复 杂 的水 一 气． 矿 物 反应 的结 果 。研 究 发现 富硫 化物 富碳 酸盐 尾矿 空 隙水 ｐ Ｈ 值 ７ ． ８ ３ ，硫化 物基 本未 被氧 化 ，无 次生矿 物 、重 金属 和酸 性水 产 生 。低硫 化物 无碳 酸 盐尾 矿空 隙水 ｐ Ｈ值 ２ ． １ ５ ，重金 属浓 度 高 ， 硫 化物 强氧 化 ，大量 次 生矿物 产 生 ，有酸 性排 水产 生 和重 金属 污 染【 ２ 。从 而揭 示尾 矿 是否 有酸 性水 排 出和重 金属 释放 不仅 与碳 酸 盐矿 物 的含量 有 关 ，还取 决于 硫化 物 的含 量 。硫化 物 氧化 是产 酸 和释 放 重金 属 的主要 机制 。因此 ，铅锌 矿尾 矿 的矿物 组 成 、ｐ Ｈ、 温度 等对 尾矿 重 金属 的释 放都 有一 定 影响（ 表 ２ ） 。
Ｈ ２ Ｓ Ｏ 与硫 化矿 物 的反应 以及 Ｆ ｅ 被硫 化矿 物 还原 成 Ｆ ｅ 的 过 程 ，就 是废 水 酸化 和 重金 属 离子 溶 出 的过 程 。Ｆ ｅ 很 快 又在 酸 性 环境 下被 氧化 成 Ｆ ｅ ３ ＋ 再次参 与硫 化矿 物 的氧化 反 应 ，使废 石场 废 水进 一步 酸化 、ｐ Ｈ 值 降低 ，重金 属 离子进 一步 溶 出 、离子 浓度 升 高 。所 以硫化 矿 物氧 化是 产酸 和释 放 重金 属的 主要 机制 。重金 属 溶 出之后 ，进 一 步通 过雨 水 、径流 污染 周边 土壤 环 】 。 １ ． ２ ． ２尾 矿 库重 金属 释放 迁移 机 理 各 种铅 锌矿 矿 山 ，无论 是露 天 开采 ，还 是地 下 开采 ，主 要产 生 两种 类型 的 固体废 弃物一 废 石 和尾矿 。据 统 计 ，每加 工 １ 吨矿 石 所产 生 的尾矿 就达 ０ ． ９ ２ ｔ 以上 ，积存 的尾 砂 、废渣 已数 以 １ × １ ０ ｔ 计【 ２ ” 。尾矿 中原 生矿 物颗 粒细 小 ，一般 在 ７ ０ 岬 以下 ，特 别是 风 化产 生 的次 生矿 物颗 粒非 常细 小 ， 由于氧 化 、淋 滤作 用产 生含 有 高浓 度 重金 属 的酸性 排水 。
表 １ 铅 锌矿 尾矿 矿物 组 成及 所含 重金 属
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表 ２ 铅 锌尾 矿 重金 属释 放 规律研 究
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１ ． ２ ． ３ 大气 沉 降过程 对土 壤重 金 属污 染的 分析 大 气沉 降是铅 锌矿 区 重金 属传 播 的主 要途 经之 一 ｐ 圳 ，重金 属 可 依附 大气 沉 降， 以气溶 胶 的形 态进 入大 气 ，经 过 自然沉 降和 降水进 入 周 围土壤 。储 彬彬 【 ３ ４ Ｊ 等通 过对 南 京栖 霞 山铅锌 矿铅 同位 素 分析 显 示 ，矿 区大气 沉 降样 品 、大部 分植 物样 品、部 分土 壤和 部分 生物 样 品铅 同位 素组 成与矿 石 铅 同位素 组成 相似 ，与参 考 区 样 品 的铅 同位 素 明显 不 同，反 映 了污染 来 自矿 山 ；另外 ，大 气沉 降与 植物 样 品铅含 量 高且 它们 的铅 同位 素 组成 相 当， 反映 了大气 沉 降 是污 染传 播方 式之 一 。 章 明奎ｐ 通过 ４ ５ 天 的试 验 时间 ， 对分 别距 离铅 锌矿 区 １ ０ ０ ０ ｍ、 ５ ０ ０ ｍ、１ ０ ０ ｍ 的三 个采 样 点 ， 分 别收集 样点 区域 的 大气 重金 属沉 降量 ，发现沉 降物 中均含 有一 定量 的重 金属 ，含 量 与铅锌 矿 的距 离呈 反 比（ 图３ ） 。 大气 中的重 金属 污染 物在 迁 移过 程 中受 到各种 因 素的 影 响 ， 主要 因素是 风和 湍流 、天 气 形势 和地 理形 势 。污 染物 可 自排放 源 向下风 向迁 移 ，也可 随 空气 中 的铅直 对流 运 动使 污染 物升 到 高空 而扩 散 通 过 大气 的干湿 沉 降可 以去 除 大气 大部 分 的颗粒 物 ，但
从 表 １可 以看 出，三 个铅锌 尾矿 中都含 有黄 铁矿 ，而酸 产生 主要 与 黄铁矿 、磁 黄 铁矿 氧化 有关 【 ２ 。铅主 要赋 存于 方铅 矿 ，锌 主要 赋存 于 闪锌 矿 ，还有 少 量重 金属 被方 解石 、 白云 石吸 附 。尾 矿 的矿 物组 成 以及其 中所 含 的重金 属构 成 了污 染 的先决 条件 Ｌ ２ 。 硫化 物 （ 黄 铁矿 ） 的氧 化 作用释 放 一定 量 的 Ｈ 、Ｆ ｅ ＂、ｓ Ｏ 及其 他 的重 金 属离 子进 入尾 矿 的孔 隙水 中 ， 同时释放 的酸性 溶液 又 加速 硫化 物及 其 他造 岩矿 物 的氧化 和 溶解 ，从 而使 更 多的 元素 从尾 矿 中释 放 迁移 出来 。 尾 矿是 复杂 多相 的 人工 混杂 堆积 物 ，尾矿 中发生 一切 变化 和
图 ２ 酸 性废 水 的重 金属 离子 流经 土 壤 的浸 出过程
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