贵州典型锰矿区锰渣重金属污染特征及环境效应

来源 :贵州大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:zhan99zhan
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锰作为一种重要的冶金、化工原材料,为我国工业快速发展做出了巨大贡献。但同时锰矿的开采及冶炼产生的废渣任意堆弃对周围环境造成了不同程度的污染危害,本次研究选取贵州铜仁及遵义典型锰矿区(寨郎沟、杨立掌、西溪堡、白岩溪、盆架山、鹏程、洪岩硐、湘江、南茶)作为主要研究区域,采集研究区尾矿渣、矿井水及矿区土壤、地表水、沉积物、蔬菜、电解锰渣等样品,分析测试了各样品中重金属组成及含量;采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对地表水重金属污染进行评价、地累积指数法和潜在生态指数法对沉积物及土壤污染程度及潜在生态风险进行评估、致癌物风险和非致癌物风险评价对蔬菜的健康风险进行评价;并进一步研究了锰渣中锰形态特征、锰渣的浸出毒性、种子毒性及其对蔬菜的毒害效应。主要得出以下几点结论:(1)研究区尾矿渣中重金属元素As、Hg、Cd、Cr、Pb、Zn、Cu、Ni、Mn的平均含量均超过贵州省土壤背景值,超标倍数分别为1.24、2.73、4.25、1.06、1.31、1.39、39.0倍。尾矿渣中的Mn主要以有机结合态存在,其次是残渣态。(2)贵州12家典型电解锰企业电解锰渣中As、Hg、Cd、Cr、Pb、Zn、Cu、Ni、Mn的平均含量均超过贵州省土壤背景值,超标倍数分别为1.69、9.10、2.00、2.57、1.07、1.58、33.00倍。铜仁地区电解锰渣中的Mn主要以可交换态为主,其次是有机结合态;遵义地区电解锰渣中的Mn主要以有机结合态为主,其次是可交换态。(3)研究区地表水中重金属元素Mn的平均含量超过集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值(100μg?L-1)39.67倍。内罗梅综合污染指数法表明:杨立掌、白岩溪、西溪堡、湘江矿区地表水受重金属严重污染,盆架山为中度污染,寨郎沟与鹏程为轻度污染,洪岩硐为清洁水平。(4)研究区沉积物中重金属元素Mn、Cu、Zn、Cd、Pb、As、Hg的平均含量均超过贵州省表生沉积物地球化学背景值,超标倍数分别为14.95、1.57、1.77、4.97、1.27、1.57、4.60倍。综合潜在生态风险指数RI表明:湘江矿区属于很强生态危害,白岩溪、寨郎沟、西溪堡及鹏程矿区为强生态危害,杨立掌为中等生态危害,盆架山和洪岩硐为轻微生态危害。(5)研究区旱作土壤重金属元素Hg、Cd、Mn平均含量分别超过贵州省土壤背景值2.08、1.21、8.47倍;Cd超过土壤环境质量二级标准值(GB15618-1995)的2.67倍。水稻土壤重金属元素Hg、Cd、Mn平均含量分别超过贵州省土壤背景值1.48、1.01、2.77倍;Cd超过土壤环境质量二级标准值(GB15618-1995)的2.20倍。综合潜在生态风险指数RI表明,湘江矿区与西溪堡矿区旱作土壤处于中等生态危害,其他矿区土壤均处于轻微生态危害。(6)研究区蔬菜样品中重金属元素Pb、Cd、As、Cr含量均未超过《食品中污染物限量》(GB 2762-2012),Zn含量未超过《食品中锌限量卫生标准》(GB13106-1991)。致癌风险与非致癌健康风险评价结果表明:5种蔬菜的致癌与非致癌重金属污染对人体健康存在一定的风险,但尚可接受。(7)锰矿尾矿渣及电解锰渣浸出液中重金属元素As、Hg、Cd、Cr、Pb、Zn、Cu、Ni、Mn含量均未超过《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》(GB5083.3-2007)规定阈值;电解锰渣浸出液中Mn含量超过《污水综合排放标准》(GB8978-1996)二级排放标准限值。(8)锰矿新鲜渣、风化渣及电解锰渣对白菜、黑麦草、小麦发芽率、根长、芽长、鲜重、发芽指数及活力指数均产生不同程度的影响。锰尾矿渣及电解锰渣对蔬菜的毒害实验研究表明:电解锰渣与土壤三种比例(1:9、3:7、5:5)设置种植白菜、萝卜及豇豆,仅有1:9比例设置中,蔬菜有发芽且发芽率极低;尾矿渣与土壤三种比例(1:9、3:7、5:5)设置种植以上蔬菜结果表明:随着尾矿渣比例的增加,蔬菜叶片组织中的叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、POD、SOD含量先上升后下降,MDA含量则持续上升。
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