錳礦區(qū)土水界面污染流中重金屬的空間分析及污染評價.pdf

1、在工業(yè)化的進(jìn)程中，人類對礦產(chǎn)資源的需求與日俱增，在對礦產(chǎn)資源進(jìn)行開發(fā)和利用時，不僅破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，同時也引發(fā)了很多環(huán)境問題。礦山活動一般都經(jīng)過采礦、洗選及冶煉加工等階段，每個階段都會產(chǎn)生含有重金屬的固體、液體或氣體廢棄物。由于礦山廢渣和尾礦石的不合理堆放以及廢水廢氣的不當(dāng)排放，造成了礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的破壞和嚴(yán)重的重金屬污染問題，嚴(yán)重威脅著礦區(qū)居民的健康。
　　本文以湘潭錳礦紅旗礦井周邊約2.6km2的礦區(qū)作為研究區(qū)，在自然降雨且

2、降雨強度較大并產(chǎn)生地表徑流的條件下采集污染流水樣，對采集的43個土水界面污染流水樣中的6種重金屬元素的污染特征及空間結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了分析，結(jié)合GIS技術(shù)，得到了土水界面污染流中重金屬的空間分布圖，最后對土水界面污染流的水質(zhì)進(jìn)行了污染評價，研究結(jié)果如下:
　　1.對采集來的43個土水界面污染流水樣中的重金屬含量進(jìn)行了測定，經(jīng)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，土水界面污染流水樣中各重金屬元素的最大值與最小值之間差異較大。各重金屬元素的變異系數(shù)均在0.7以上

3、，表明各重金屬含量的離散程度較大，錳礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性以及礦區(qū)內(nèi)人為活動、交通運輸、工業(yè)生產(chǎn)等因素增加了土水界面污染流中重金屬含量的地域差異。
　　2.六種重金屬元素的相關(guān)分析結(jié)果表明，重金屬Mn-Ni、Mn-Zn、Mn-Pb、Cu-Zn、Cu-Pb、Zn-Cd之間的相關(guān)性比較顯著。主成分分析結(jié)果表明，元素Mn、Zn、Cd、Pb、Cu、Ni在第一主成分上都有很高荷載，且它們在第一主成分上的載荷遠(yuǎn)大于在其他兩個主成分上的載荷，這

4、說明這6種重金屬有一個共同的主要來源。根據(jù)研究區(qū)污染狀況分布情況，結(jié)合實地調(diào)查，研究區(qū)內(nèi)的礦石開采、礦料運輸、尾礦庫廢渣、滲濾液及冶煉廠是研究區(qū)內(nèi)土水界面污染流中重金屬的主要來源。元素Ni在第一、二、三主成分上均有較高的荷載，說明Ni的來源很廣泛。
　　3.對六種重金屬元素的空間結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了分析，除Cd外，元素Mn、Ni、Cu、Zn、Pb的擬合效果均比較理想。六種元素的擬合模型的決定系數(shù)R2介于0.540-0.895之間。六種元

5、素的塊金值與基臺值的比值C0/(C0+C)均小于0.4，表明六種重金屬元素均具有較強的空間相關(guān)性。
　　4.通過克里格插值在GIS中得到了錳礦區(qū)土水界面污染流中六種重金屬元素的空間分布圖，結(jié)果表明，土水界面污染流中元素Mn、Ni、Cd、Pb的分布較相似，研究區(qū)西部的洗礦廠、礦區(qū)內(nèi)廢石廢渣的亂堆及廢棄私采礦洞、尾礦庫、滲濾池及冶煉廠可能是導(dǎo)致其土水界面污染流中含量偏高的原因。土水界面污染流中元素Cu和Zn的分布很相似，元素的分布以某

6、塊區(qū)域為中心向四周逐步遞減，表明研究區(qū)內(nèi)的Cu、Zn主要通過中心污染源向四周進(jìn)行擴(kuò)散，這個來源可能是礦區(qū)內(nèi)的排煙口。
　　5.對在降雨且形成地表徑流的條件下采集來的43個土水界面污染流水樣中的六種重金屬的污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)分別進(jìn)行了計算，根據(jù)制定的污染指數(shù)評價等級表對43個水樣的六種重金屬污染及其綜合污染進(jìn)行了評價。對六種重金屬污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)進(jìn)行了空間分析，得到了污染指數(shù)分布圖。評價結(jié)果表明研究區(qū)土水界面污染流中Cd污