安徽铜陵林冲尾矿库重金属元素分布与迁移及其环境影响

重金属污染

维普资讯 第2 2卷第 4期岩石矿物学杂志

Vo . 2 1 2. No. 4 De,2 03 c. 0

20 0 3年 1 2月

ACTA P ETROLOGI CA ET M I NERALOGI CA

文章编号：0 0 5 4 (0 3 4— 4 3— 4 10—6 2 2 0 )0 0 3 0

安徽铜陵林冲尾矿库重金属元素分布与迁移及其环境影响徐晓春，王军，李援，陈天虎(肥工业大学资源与环境工程学院，安徽合肥合 200 ) 30 9

摘

要：过对铜陵凤凰山矿林冲尾矿库中重金属元素的空间分布特征及相关土壤、系沉积物和植物中重金属元通水

素含量变化的研究，步了解尾矿重金属元素的空间变化和迁移规律，析了其对周围环境的影响及潜在危害性，初分

并指出了尾矿库土地综合开发利用的方向。关键词：重金属元素；分布和迁移；环境影响；矿库；徽铜陵尾安中图分类号： 5 5 X 4 P9;11文献标识码： A

Th it i u i n a d m i r to fh a y m e a l m e s o n ho a l s e d s r b to n g a i n o e v t le e nt fLi c ng t ii ngr s r o r i n ln e e v i n To g i g, An iPr v n e a d t e r e v r nm e fe t hu o i c, n h i n i o nte f c s

XU a -h n,W ANG u Xioc u J n,LIYu n a d C N a . u a n HE Ti h n( c o t f eo re n n i n n c n e, fi ies yo e h oo y Hee 2 0 0, ia S h o s uc sa d E vr me t i c s Hee Unv ri f c n l, fi 3 0 9 Chn ) oR o Se t T g

Ab ta t sr c:Th i c o g ti n srs r o ro h e g u n s a n n T n l g o h iP o ic n f q ie a f w ml g e L n h n a l g e e v i ft e F n h a g h n mi e i o gi fAn u r v n e i o e o u t e t i s i n s n r e o r h r .I hs p p r t w

a ee td t t d h it b t n a d mi r t n o e v t lee n s s v e r i t e e n t i a e,i s s s lc e o s u y t e ds r u i n g a i f h a y me a l i o o me t .Ac o d n o t e c rig t h c a g ft e h v t l n e t o h al g e e o ra d a c mp rs n o h e v tlc n e t e we n t e t i g,t e h n e o h e y me a tn s ft e ti n sr s r i n o a i f t e h y me a o t n b t e h ￣l s h s a o c i v o a s n r lt d s i,t e rv r y tm e i n sa d t e p a t,t e a t o s h v o n u h e u a te o e n n h p c i r u i n ea e l h e se s d me t n h ln s h u h r a e f u d o t t e r g lr i g v r i g t e s a e d si t o s i s i s tb o

a d mir t n o h e v t lme t,ds u s d t ee v r n n a e fc sa d ltn a mf le so h al g,a d p it do t n g a i ft eh y me a e e n s ic se h n i me t l fe t n e th r u n s ft e t in s n o n e u o a l o a it e c re tme n o e e p n n tl ig t e ln n t em ie t i n s r e or h o r c a sf rd v l i g a d u i zn h d i h n al g e r i . o i a i s v Ke r s e v tlee n;d srb t n a d mir t n;e vr n n a ef c;tin e e v i;To g i g o h i r vn e y wo d:h y me a lme t i i u i n g a i a t o o n i me tl f t al g r r or o e i s n l fAn u o i c n P

尾矿是矿石在磨碎选矿后形成的，往被集中堆存在矿往山附近的尾矿库中。由于尾矿粒度细小，露于地表，风化暴在氧化条件下容易与地表的空气、、

物发生反应。其中硫化水生物矿物的风化使尾矿堆/中溶液的重金属含量升高，明显库并铜陵市是安徽省境内重要的铜生产基地。在铜矿生产的

1研究地区概况

酸化，致重金属元素进一步活化、放并迁移，周围的生同时，出了大量尾矿堆存于附近的尾砂库中。尾矿库多建 导释对产态环境系统产生影响，胁人类的生存和健康 ( rt e a .于山间谷地、流上游地区，下游是经济、业发达地区。威 P at t 1, 河其农 19;卢龙等，0 1。我国以往的矿业开发工作大多只注重近几年来，着经济发展和城市的扩容，分郊区的尾矿库已 94 20 )随部尾 经济效益，矿业开发的环境效应未予重视，应的研究也较经进入市区，矿库的环境效应及其安全性令人关注。对相凤凰山矿林冲尾矿库位于铜陵市东部的凤凰山地区，属

落后。随着社会的进步和经济的发展，人们对生活质量和人的研究正逐步被提到议事日程上来。

占地总面积 1 5,水面积 0 9 m, 6 0m2汇 6 .5k 2身健康日益关注，因此，业开发对环境的影响、理等方面于山谷型尾矿库，矿治

库容 1. 2× 1 m0尾矿库于 1 7年 6开始运营， 0。 9 0月到

收稿日期： 0 3—0 20 7—2;订日期：0 3— 9—1 1修 20 0 0

基金项目：徽省自然科学基金资助项目(0 4 3 3安 005 1)作者简介：徐晓春 ( 9 1,男，教授，长期从事矿物学岩石学矿床学和环境地球化学工作。 1 6一)

重金属污染

维普资讯

44 3

岩

石

矿

物

学

杂

志

第 2 2卷

18 9 0年底堆满停止使用。库内堆存尾矿 10 0万吨。目前， 9.

表 1重金属元素含量分析结果

叫B1一/0‘

尾矿库内已基本无积水，表风化强烈，表尾矿砂大部分已地地 固结成小的土块，被土地覆盖，民在库内及四周坡地上种并农植了丹皮等作物。下游流域有农田及耕地数万亩，口约 4人50人。同时，个地区也是铜陵市环境保护部门选定的自 0这然保护区。

Ta e 1 An y ia e

u t ea y e a on e s bl altc lr s lsofh v m t lc t nt

2样品采集与实验分析2 1样品采集 .

林冲尾矿库中的尾矿堆存已超过 2 0年，地表风化影响受强烈，层呈土状，褐色，结块；面自上至下颜色逐渐加表黄易剖深，度变细，褐色与灰色互层。地下 5 m左右处的尾矿粒黄 0c呈深灰色，有空隙水；续向下，色呈深灰色，化不明并继颜变显，隙水为中偏碱性，原环境。本次工作在尾矿库内 3 空还个

地点垂直地表采样，中 1、采样点分别位于尾矿库的其号 3号东侧后部和西侧前缘，势稍高；地 2号采样点在尾矿库中部， 地势低洼，近尾矿库排水口。考虑到地表情况比较复杂，靠因此将同一采样点自上而下的取样间距设为 1 m,达到地 0c在下 5 m后改为 2 m, 1 0c深处为止。同时为了进一 0c 0c至 5 m步分析重金属元素对下游地区的影响及其在植物中的富集，

还在尾矿库中采集了农作物丹皮样品，尾矿库下游采集了在河滩沉积物、田土壤样品。所有样品均使用聚乙烯塑料袋农盛装。2 2实验与分析方法 .

将尾矿样品在烘箱中 4℃烘干，研钵研至 10目； 0用 5植物样品用清水、馏水清洗干净，干并研至 6目。样品委蒸风 0托安徽省地质测试中心分析重金属元素 C、 b Z、 s其中 u P、nA, C、bZ uP、 n的含量采用原子吸收法分析，的含量采用化学 法分析， u和 z C n分析误差为± 1×1~, b和 0 P± 0. 1× 1 0—6 。

误差为

注：品由安徽省地质测试中心舒舍予分析，弧内为样品数；样括国

家土壤环境质量标准 (级 )国家卫生标准引自周东美等 ( 0 2;二、 2 0 )参考地层 (景值 )自左振鲁等 (0 1。背引 2 0 )

3结果及讨论铅溶解于水体中顺河道排出，极易以硫酸铅的形式沉淀在并 3 1各类样品中重金属元素含量及其意义 .沉积物中富集。河流沉积物中砷的含量也较高，国家二级为

.这表 1出了尾矿及相

关土壤、积物及植物样品的 C、土壤质量标准的 13倍。总的来说，几种重金属元素都表列沉 u P、n A 重金属分析数据，体特征如下： b Z、 4种 s总 ( )尾矿铜的含量明显超过了国家二级土壤标准中的规 1

现出受尾矿库尾矿重金属元素迁移的影响。 ( )在尾矿库下游的农田土壤中，和锌的含量较低， 3铜铜

铅略定含量，该标准的 4是~7倍，均 5以上，当地地层背景含量与背景值相当；也表现出一定的稳定性，高于背景平倍是值，远低于国家土壤二级质量标准；的含量低于国家土壤但砷值的 1~ 1倍。铅含量在允许范围之内，的含量大致与国 0 5锌尾家标准相当。砷的含量大部分超标，大值是国家土壤标准二级质量标准。因此，矿库下游农田没有受到尾矿重金属最这 的 4 6倍。可见，分析的 4种重金属元素中，要有害元素元素淋滤迁移的影响，是因为尾矿淋滤水总是沿河道排出 .所主是铜和砷。 ( )在尾矿库下游的水系边滩沉积物中，和锌的含量 2铜

的，般不会灌入水库、塘和农田。一水 ( )生长在尾矿库内的经济作物丹皮，中铜和铅的含 4其

较尾矿库中有所下降，但仍然很高，且铜含量明显高出国家二量远远超过国家卫生标准，别为国家卫生标准的 5倍和 7分级土壤质量标准。铅相对于当地地层背景含量以及上游尾矿倍，只有锌的含量在规定范围之内。 库中含量则有较大程度的富集，能是由于尾矿中淋滤出的 3 2尾矿库重金属元素富集程度的空间变化可 .

重金属污染

维普资讯

第 4期

徐晓春等：安徽铜陵林冲尾矿库重金属元素分布与迁移及其环境影响

45 3

为了进一步探讨尾矿中重金属元素在空间上的变化，分降低，富集程度稳定为背景值的 8倍，持尾矿中铜的平均含保别用不同深度重金属含量与元素背景值 (振鲁等，0 1之量水平。总体上，矿库内铜含量变化在剖面上出现了富集左 20 )尾比做出元素富集程度随深度变化的曲线 ( 1,同一种元图 )用一

淋滤

一富集的变化趋势。这与前人对铜陵其他尾矿库重金

素在各个采样点不同深度的累计值得到元素累积含量变化属富集程度变化的磁化率研究结果 (振鲁等，0 1相一致。左 20 )曲线 ( 2。限于篇幅，以铜、 2元素为例分析如下：图 )仅铅 ( )铜 1从铜的累积含量变化图( 2中可以看出，矿库中央图 A)尾铜的富集在尾矿库中不同深度上分带明显， 3与边缘相比，的总量表现出亏损，央的 2号采样点铜的总且 铜中

个采样点表现出很强的一致性 ( 1:表浅部至地下 5量比周围 13号采样点含量低了 4 0×1左右，是由于图 A)地 O、 0 0这

c处为一富集带，集程度为 1 1 m富 2~ 5倍，是因为在小于低洼的尾矿库中央是雨水汇集的地方，地表酸性氧化条件这而5 m的浅部，矿受到强烈氧化、滤作用，地表的铜转下铜有较高的活性，近的排水口使得地表的铜向尾矿库外 0c尾淋使附化为溶解度较高的硫酸盐，在雨水淋滤作用下向下迁移，并但迁移，铜在此处的富集程度不如尾矿库边缘的 1 3号采样使、迁移距离较小且富集。在约 7 m处，的富集程度降到最 0c铜点高。横向上位于排水口附近的 2号采样点铜的总量降低可

低点，能与物理化学条件的转变有关。而在 9 m处，又能与铜的淋滤迁移流失有关。可 0c铜再次出现富集，到最大值，且此时 3个采样点铜的富集程达并 ( )铅 2铅的富集程度曲线 ( 1 )地面 2 m左右变图 B在 0c度几乎相同，集系数均为背景值的 2富 O倍左右。变化的原因化剧烈， 5 m处为一相对亏损带，下 10cl下铅的在 0c地 3 r以 t可能是由于地表与地下 p值条件发生显著变化，生了碱 H产富集程度变化大体一致，尾矿的平均含量。平面上，低洼为在

号含较周降图2 )于。性地球化学障，铜在这个深度出现大量富集。向下铜含量的中央 2点量O高，围含量O低 ( B由O铅属于使∞ O O∞ O O加 O m O 54 0 5 0

4 0

00

3 O 5O■

曲●

3 00 0

曲

E 2 0 5 0

一虹

: k

2 0 0 0

嗤 1 0 5 01 0 0 0

5 0 0 O 1 2 3 1 2 3

地下10m的含量取样点圈地]1o c 3 F1 地下 c￣的含量 m 圈地] 1c处的 m含量 皿地T 0m 5c￣的含量 团地T 0 m含量 4c￣的

取样点

园地下9 c处的含量 om●地T2 c￣的含量 0m

田地下7 c处的含量 om

图 1铜 (和铅 ( )富集程度变化曲线 A) B的F g 1 V r t n o n c me t e re o o p r A)a d l d ( ) i. ai i f r h n g es f p e ( ao ei d c n a B e

妊

取样深度/m c+

取样深度/m c取样点1+取样点2.取样点3▲-

图 2各取样点铜 (和铅 ( )累计含量变化图 A) B的F g 2 Acu lt ettl o tn s f o p r( )a dl d( )a v r u mp n o t i. c muai oa c ne t o p e A n v c a e B t a o ss l g p i s i a i n

重金属污染

维普资讯

46 3

岩

石

矿

物

学

杂

志

第 2 2卷

地表活动性不强的元素，表氧化产生酸使铅溶解随水流向地

地表变化很大；矿库地表以下 10e尾 3 r铜、 (、 )含 a处铅锌砷的

仍在尾中部短距离迁移并以硫酸铅形式沉淀富集，主要富集在浅量均稳定，保持尾矿重金属元素的平均含量；横向上，且部及地表。

矿库中央排水口处铜显示淋滤流失，铅 ( )集。而锌富Re e e e f r nc sB n e u iM .M a s a nd C r i iF. 1 9 e vn t o c r Ia o sn o 9 7. M i e wa t u p d n sed m s a n he v t lp l t n i b d n d mi i g d s rc f B c e gi o a y me a o l i n a a o e n n it to o h g a u o n i c n

由此可见，由于铜、 (、 )同的表生地球化学性质，铅锌砷不 使它们在尾矿库中的空间分布特征不同：纵向剖面上，表在地的酸性环境使铅 (的变化规律与铅相似 )

锌以淋滤流失为主， 但迁移距离较小，表含量变化大，铜仍表现出富集；下地而地的弱碱性条件阻止了铜、、向深处的迁移而富集；矿库铅锌尾

(o t say tl)[] n i n na G oo y 0 3~4: S uhTu n,I y J .E vr met e l,3 ( c a o l g )2 8~ 2 3. 3 4

深处铜、 (、 )铅锌砷的含量均保持稳定，尾矿的平均含量。 Homsr nH,Ljn egJa d Oha d rB.1 97 oeo aro ae n为 l t o u b r n l e n 9 .R l f b n tsi c

在横向上，矿库中心排水口处地势低洼，因相对活泼易于尾铜迁移而流失，、在尾矿库四周的地表浅部淋失，尾矿库铅锌在中心则相对富集。

mii ai n o t e e s r m n n s e vd n efo h mi— tg t fme a r la e fo mi i wa t:e i e c r m u d o l g

i est t J .E vrn na G oo y 3 ( ) 2 7 2 0 t ci e s[] n i met elg。 7 4: 6 - 8 . y l s o lLu L n o g,W a g Ru h n,Xu iu n ce g eJy e,e 1.2 0 ta 0 1.Th ufc e cin es ra era t oo u fd n r s a d i p l a i n t h t d f mi e e vr n fs l e mi e a n t a p i t o t e s u y o n io— i l s c o n

4结论铜陵凤凰山矿为一夕卡岩型矿床，要矿石组分为磁铁主

met[] caP t l i tMiea gc,2 ( ) 3 7~3 4(n n J .A t er o c e nr o i o ga l a 04: 8 9 iChn s i n l ha s a t . i eew t E gi b t c ) h s rPrt atA R .M urIJ a d Nebt W . 1 9 i n s itH 9 4.X—a h teet n a d rypool r c o nAu e lc r n s e to c i s u i f p r h tt d me h im f g re e t o p c r sopc t d e o y r o ie a c a s o s n n

矿、铁矿、铜矿、黄铁

矿、锌矿等，石矿物主要为方黄黄磁闪脉解石、云石、英、榴子石、灰石、辉石、柱石等。尾白石石硅透方

ar xdt n[] e hm.C s o hm. t,5 8 7 4 . io iai J .G o i o c om i Aca 8: 2~8 1 cTe se s i rA,Ca mp el a d Bl o .1 7 b l P G s n M n s 9 9.S q e ta x r ci n p - e u n i e ta t r l o o

矿以金属硫化物为主，有较多的方解石及其他夕卡岩矿物，伴 后者是 p值的缓冲相，仅能降低硫化物矿物的反应速率， H不而且能降低酸和重金属的释放 ( oms o t l 9 7 e— H l t n e a,1 9;B n r vn t ea, 9 7卢龙等，0 1。尾矿砂颗粒细小，金属 eui t l 19; 20 )重

cd r frte sei in pri ae t c ts[] A aye e ue o h pe t at u t r e me l J . n ss ao c l a a lC e sr,5 ( ) 8 4 5 . h mi y 1 7: 4~8 1 tW a g Ya i g,Ba e g u a d Ho h e n pn o Zh n y n u S u n.2 0 0 0.St d n c r c e— u y o ha a tr

i i f ev tlp is ntesi eltetin s[] ok sc o a ymea se e h ol ha h aig J .R c ts h c i s" la d Miea A a s,1 ( ) 7~1 i hn s i n l h a - n nr l i 9 1: ln y s 3(n C iee w t E gi b h s s at. t c) rXuXio h n,LiYu n,Xi a qn。e .2 03 a u c a eQio i t a1 0 .Themo e fo c r d o c u— sr n e a d e v r n n e f t fh v t l me so al g e c n n i me t fe so e y me a ee nt f ti n si o c a l i n

元素以不同相态存在 ( es re a, 9 9 T si t l 1 7;王亚平等，0 0, e 2 0 )其中可交换态和碳酸盐态极易释放迁移出来，使地表风化致氧化的尾矿砂中重金属元素

主要以可氧化态和硅酸盐态存在 (晓春等，0 3。通过对林冲尾矿库样品中重金属元素徐 20 )含量的分析，现长期堆存的尾矿发生了元素的次生淋滤与发富集。合对农作物丹皮样品、矿库下游水系边滩沉积物、结尾

F n h agh n fT n l g An u rv c[ .L h n- eg u sa mieo o g n, h i o i eA] i eg n n i P n Srn o g.S m p su o n e na in vr n e ta d Li i e e e y y o i m fI t r t a En i m n f M n r n o l o n e g

[]( rs,i C ieea dE gi ) C i pes n hns n lh . n n sZ o n me, a g Y jn a iz e, t 1 2 0 .T e e tt e h uDo g i W n uu,H o X u h n e . 0 2 h ai a t n vs u y o if r n it n rgua i e fh v t lme t l t n t d n d fe e t i e lrts o e y me a ee n sp l i ao i a l o uo

农田土壤样品重金属元素含量的分析，以得到以下结论：可 ( )尾矿库尾矿中铜、、、 4种重金属元素中，和 1铅锌砷铜砷的含量超过了国家土壤环境质量 (级 )准，主要的有二标是

i o prmiigae[] A r utr ni n e t rt t,2 ncpe nn r J . gil ua E vrm n oe i a c l o P c n g 1( ) 2 5 2 i C i ewi n l ha src ) 3: 2~2 7(n h n t E g i btat . s e h sZ oZh￣u, Ch n J n,W a g Ru h n u e e u n c e g, e 1.2 01 Dit b t n f ta 0 . sr u i o i oh a y me as a d v it n i g e i u c p ii t n r n s lie e v t l n a a i n ma n tc s s e tbl y i i u fd r o i o

害元素，锌和铅的含量基本符合要求。尾矿库中生长的植而物丹皮中铜、等重金属元素含量很高，出了国家卫生标铅超准，人体健康不利。因此，风化氧化的地表尾矿砂或

土壤对在中种植农业经济作物，考虑重金属元素的富集作用，宜种应不植供人食用的粮食、果、材等，宜栽种风景和建材林木。水药只排水系统的相对独立而对下游农田土壤没有明显影响，田农

wat r u tJ unh,T n l[] caP t lge t se ed mpa i asa o g n o i J .A t er o i e g n g o aM i r o i,2 2: 1 9~ 2 7 (n C iee wi n i h a - n a gc el a 0( ) 9 0 i hns t E gl b h ssrc) t t. a

附中文参考文献龙，王汝成，薛纪越， . 0 1硫化物矿物的表面反应及其在等 20.

( )初步分析表明，矿库中重金属元素的淋滤迁移因卢 2尾

矿山环境研究中的应用[] J .岩石矿物学杂志，2 4) 8 0(:3 7~3 4 9

中种植农作物应该是安全的。重金属元素的淋滤迁移造成下王亚平，鲍征宇，书恩 .2 0 .尾矿库周围土壤中重金属存在形态侯 00

游的河流沉积物铅、富集，必污染水体及其中生物，至砷势甚

通过食物链作用影响人类健康。加强尾矿库下游水体及其中生物的重金属元素监测，价其影响和危害程度，矿山环境评是保护工作的一项重要内容。

特征研究[] J .岩矿测试，1 ( ) 7 1 . 9 1:~ 3徐晓春，李援，巧勤，等 . 0 3谢 2 0 .安徽铜陵凤凰山矿尾矿库重金

属元素赋存状态及环境意义[ .李胜荣 .国际环境与生命成因 A]矿物学学术研讨会论文集[ C](版中 )出 .周东美，玉军，秀珍，等 . 0 2王郝 2 0 .铜矿区重金属污染分异规律初

( )尾矿库内的尾矿在长期风化、滤作用下，物理化 3淋其素在空间分布上表现出一定的规律性。其中铜含量在纵向剖面上表现出富集一淋滤一富集的变化规律，铅 ( )量在而锌含

步研究[] J .农业环境保护， 13: 2~2 7 2 () 25 2 .

2 0 .铜学性质变化明显。重金属发生迁移，尾矿库内的重金属元左振鲁，陈骏，王汝成，等 . 0 1陵鸡冠山硫铁矿废矿堆积区使的重金属分布与磁化率变

化[] J .岩石矿物学杂志，2 ( ) 9 O 2:1 9~

2 . 07

丁— IT

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/zd71.html