1、表層覆土情況下銅尾礦典型剖面重金屬富集規(guī)律研究王福生，魏忠義(沈陽農業(yè)大學土地與環(huán)境學院，遼寧沈陽110866)摘要：通過對紅透山尾礦庫典型剖面表層覆土以及不同深度的鋼尾礦進行取樣，分析測定各層的pH值和重金屬全量及可交換態(tài)的變化。結果表明：在蒸發(fā)作用卜'咬金屬元素和S隨毛管水向土壤移動，并因土壤對重金屬的吸附而聚集.由于淋濾必集作用和改金屬不同的理化性質，從而形成紅透山銅尾礦庫典弗剖面重金版元素各自特殊的峰狀分布規(guī)律.關鍵詞：銅尾礦；pHffh重金屬全量；可交換態(tài)中圖分類號：X53文獻標識碼：B文童編號：1004-4051(2010)11-0103-03Studyofheavymet

2、alconcentratingrulesintypecopperdebrissectionwithcoveredsoilWANGFu-sheng.WEIZhong-yi(LandandenvironmentinstituteofShenyangAgriculturalUniversity,Shenyang,110866)Abstract：ThroughtakingsampleinsurfacesoilanddifferentdepthcopperdebrisoftypesectionplaneofHongtoushanandanalyzechangeofPHvalueandpopulation

3、parameternandexchangeconditionofheavymetalofeachlayer.Theresultindicated：underwaterpowerpotentialgradientfunction,heavymetalandsulfurmovesintosurfacesoillayerwithcapillarymoistureandbeabsorbedtoconcentrateinsoil.AndbecausetheIcaching-concentratesthefunctionandtheheavymetaldifferentphysicsandchemistr

4、ynature,itformsheavymetalelementrespectivelyspecialpeakshapedistributedruleofHongtoushancopperdebristypesectionplane.Keywords:copperdebris；pHvalue；heavymetalpopulationparameter；exchangecondition銅尾礦是煉銅剩下的廢物，尾礦在雨水淋濾作用下，不斷產生重金屬和酸性廢水，對周邊水體和土壤以及地下水產生污染。紅透山銅礦采選生產系統于I960年投產，現有尾礦庫三座，其中兩個已廢棄，一個正在使用。1980年以來，由

5、于進入深部開采，有用礦物嵌布粒度變細，選礦指標下降，不得不采用大型高效浮選機增加浮選容集，提高浮選效率的辦法提高銅回收率，使尾礦的顆粒不斷變小。為了提高pH值，減少重金屬淋濾對環(huán)境的污染，紅透山銅礦在尾礦中加CaCO3培養(yǎng)，并在表層覆土30cm°以往研究多注重銅尾礦對周邊環(huán)境及水體的污染以及它的綜合利用的分析，往往忽略表層覆土的吸附機理和山于覆土-尾礦結構不同引起的水力勢梯度，以及雨水作用對污染物縱向分布規(guī)律的研究。為此，本文通過對典型剖面pH值、重金屬全量及重金屬可交換態(tài)的測定，并結合相關參考文獻，揭示了銅尾礦庫典型剖面重金屬元素的分布規(guī)律，為減少污染物上移，有效控制尾礦對表層覆土

6、及環(huán)境的污染提供參考依據。1材料與方法1.1研究區(qū)概況紅透山銅礦位于遼寧省清原縣紅透山鎮(zhèn)。現有三座尾礦庫，現有存量300萬I,每年可增加尾礦量10萬t。三座尾礦庫自高至低排列，前兩座已經廢棄，第三座正在使用。四周群山環(huán)繞。為減小對周邊水體和土壤以及地下水的污染，尾礦庫表層覆上30cm。尾礦中含重金屬元素和硫礦物較多，重金屬主要為Cu、Zn、Pb、Cd、Cr等元素，硫礦物主要為黃鐵礦、磁黃鐵礦。庫區(qū)屬于溫帶冷涼、濕潤的大陸性氣候，夏季炎熱多雨，冬季寒冷漫長，春秋多風。1.2樣品采集通過對尾礦庫及周邊情況調查，在兩座尾礦彳一5。一20-二535L20901.0575£60-7530-45

7、一351.50一201.35-0512。9010575790§7545本30-4530W30±一5£0-_500500()500211(營言備<+庫中選擇典型剖面。分別在015cm、1530cm、30cm土層、30cm灰層、3045cm、4560cm、6075cm、7590cm、90105cm、105120cm、120135cm、135150cm處取樣，并對樣品的pH值、重金屬全量及可交換態(tài)等相關項目進行分析測定。1.3樣品分析方法pH值采用pH計測定；重金屬全雖測定時,HCI-HNO3HFHC1O,四酸消煮，定容后采用ICPOES法測定；重金屬可交換態(tài)采用

8、乙酸鈉溶液浸提法測定；數據處理采用Excel軟件。2結果與討論2.1銅尾礦典型剖面不同深度層次的pH值取不同深度的樣品各10.0g,加25.0g蒸儲水，以1：2.5的液土比進行配比，用磁力振蕩棒攪拌1min,放置半小時后用pH計測仙，得各深度層次的pH值（圖1）。經測定自表層覆上至150cm處的pH值由2.9升至7.7左右，由酸性遞變?yōu)閴A性。這是由于尾礦中含S化合物移動和氧化導致表層酸度增大，以及為提高pH值，減小重金屬釋放對環(huán)境的污染而對尾礦添加CaCO3的緣故。了淳冷K深度/rm圖1pH值分布圖2.2銅尾礦典型剖面不同深度層次的重金屬全量特征取各深度的樣品0.5000g,用HCI-HNO3

9、-HFHC1O4法進行消煮，然后定容至100ml,采用ICP-OES法對Cu、Zn、Pb、Cd、Cr進行測定,根據測的濃度計算樣品中的含量（圖2、圖3）。全量Zn>Cu>Pb>Cr>Cd.其最大量分別為3782.01、3074.06、193.39、46.06和32.66。都呈一種峰狀形態(tài)。除Cr在1530cm、Zn在3045cm處富集外，Cu、Pb、Cd都在30cm尾礦處富集。重金屬向上移動，可能與表層土壤尾礦對重金屬元素的吸附吸解作用及蒸發(fā)作用有關雨水淋濾產生的淋濾-富集作用，使重金屬發(fā)生向下的移動，表層pH值低加劇了重金屬的向下移動。但Cu、Zn、Pb、Cd、Cr全

10、量的峰值分布在不同位置，可能與各自的理化性質有關一深度/rm圖2Zn、Cu全分布3管)君苦奪深度Am圖3Pb、Cd、Cr全分布2.3銅尾礦典型剖面不同深度層次的重金屬元素淋濾釋放程度分析雨水淋濾情況下，重金屬元素隨雨水移動,對環(huán)境造成污染。其中主要是可交換態(tài)（包括水溶態(tài)），又稱代換態(tài)或被吸附態(tài)，是在水體中的懸浮物或沉集物及土壤中的某些成分對水中金屬的吸附而形成的一種化學形態(tài)。這部分重金屬對水環(huán)境條件的變化最敏感.有效性強.是最易被生物吸收的部分曰°七因此，研究各層的可交換態(tài)的量，成為衡量各深度層次對環(huán)境污染程度的一個重要參考。本文采用的浸提方法，是在lg試樣中加入8ml乙酸鈉溶液（I

11、mol/LNaAc,pH8.2）,室溫下振蕩lh。取用高速離心機離心半小時后，取上清液定容至50ml,用ICP-OES法測定。測定結果見圖4圖601400.001200.001()00.00800.00600.0041)0.00200.00znl-*O.一54030H-30-4545,606017575,909O'O5051.20SIS-35L5O深度/rm圖4Zn可交換態(tài)的分布二35L5O0-120,一35IO5L2O9010575&j60,7545-60畢453。成珥30H-j一5忘-一0一5oooooowoooooooooooooo200.180.160.I40.120.

12、100.80.60.40.20.0.?言)、43如橫第次1.3深度/cm圖5Cu可交換態(tài)的分布50005000500050005000，443322100C5L5O-202.3535120902.0575-90§7545-603153雖氣岑十-5-300*5深度/rm圖6Pb、Cd、Cr的分布各重金屬元素可交換態(tài)含量大小依次為Zn>Cu>Cd>Pb>Cr,最大值依次是1245.36、179.70、4.13、3.06、0.42。Zn含量最大且在3045cm處，訶能與Zn的存在形態(tài)有關。Cu的可交換態(tài)的最大值是179.70,旦富集在30cm尾礦處，Pb全械的最大值

13、約是Cd全極最大值的6倍,但可交換態(tài)的Pb最大值僅是Cd的75%；Cd富集在30cm尾礦處，Pb富集在4560cm處，可能與它們可交換態(tài)占全量的比例及移動特性有關可交換態(tài)Cr的最大含量:在7590cm處，其次是60m和1530cm處，這種分布規(guī)律和表層pH值的變化及Cr的理化性質密不可分3一。3結論為減少對周邊環(huán)境的污染，紅透山銅尾礦庫表層覆七30cm，但由于蒸發(fā)作用使重金屬和S元素產生向上的移動。表土對重金屬元素的吸附,使重金屬元素在表土層富集.加之pH變化規(guī)律以及重金屬元素各自理化性質，在雨水的淋濾-富集作用下，重金屬元素在典型剖面形成各自的峰狀富集特征。參考文獻1J劉桂琴.紅透山鋼礦區(qū)土

14、壤收金屬污染狀況及里礦柬金屬釋放研究.2單奇華，張彩除，偷元春，等.土壤Cu"和Cd"的吸附解吸特征及差異分析J.安微農業(yè)科學.2007.35(19)：5808-5812.3徐明崗.土壤離子吸附1.高子吸附的類梨及研究方法J.土壤肥料，1997(5)：3-7.4解文艷.樊貴盛.土壤結構對土壤人滲能力的影響J.太原理工大學學報，2004,35(4)：381-384.5席國禮.典眼有色金屬礦山重金虞遷移規(guī)律與污染評價研究.6卓莉.鉛鋅尾礦對環(huán)境的污染行為研究LD.中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數據庫.7 李小虎，湯中立，初鳳友.金昌市銅鐐礦區(qū)周圍土壤中jg金屬的遷移特征J.吉林大學學報(地球科學板)，2009,39(1)(131-136.8 王立仙，馬文但廣懷，等.鋼在上填中的淋溶遷移特征研究CJ.水土保持學報，200