淮南煤矸石堆積地重金屬元素環(huán)境生物地球化學(xué)研究.pdf

1、隨著煤炭的開(kāi)采和利用，大量的煤矸石不斷產(chǎn)生并被堆積在地表形成煤矸石山。煤矸石山不僅侵占大量的土地，其在淋溶、風(fēng)化、自燃等過(guò)程中更會(huì)釋放出一定量有毒有害物質(zhì)，特別是重金屬元素。重金屬元素難于降解，其被釋放后，可能會(huì)在堆積地周邊環(huán)境介質(zhì)中富集，并通過(guò)食物鏈或食物網(wǎng)在生態(tài)系統(tǒng)中傳遞，最終會(huì)對(duì)煤矸石堆積地周邊人群造成潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。因此，研究煤矸石堆積地周邊環(huán)境中重金屬的分布、遷移、影響因素和風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于礦區(qū)生態(tài)安全和風(fēng)險(xiǎn)管理具有重要意義。本研究選

2、擇淮南礦區(qū)三個(gè)典型的煤矸石堆積地，通過(guò)各環(huán)境介質(zhì)中重金屬元素含量分析、土壤理化性質(zhì)分析和植被調(diào)查等方法，深入探討重金屬元素在煤矸石堆積地多種環(huán)境介質(zhì)（矸石、土壤、水體、動(dòng)植物（水稻、黃豆、蚯蚓和魚））中含量和分布特征，重金屬元素在多種介質(zhì)中所產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，矸石中重金屬元素和堆積地植被分布的關(guān)系以及特征物種（蚯蚓）作為煤矸石堆積地重金屬元素生物指示種或生物富集種的可能性。
　　通過(guò)研究，主要得出:
　　(1)環(huán)境介質(zhì)中重金屬

3、元素平均含量均低于我國(guó)相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值:矸石和土壤中Zn、Pb、Cd、Ni、Cr和Cu平均含量均低于國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)水平;水稻、黃豆籽實(shí)和魚肉中Zn、Pb、Cd、Cr和Cu平均含量均低于食品限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn);水體中Zn、Pb、Cd、Cr和Cu平均含量均在地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)范圍內(nèi)。此外，環(huán)境介質(zhì)中重金屬元素含量均隨煤矸石堆積年限變化，但各環(huán)境介質(zhì)中同一重金屬元素隨矸石堆積年限變化趨勢(shì)不相同。
　　(2)不同環(huán)境介質(zhì)中重金屬元素

4、分布差異性明顯:煤矸石山不同部位重金屬元素含量不同;表層土壤(0-20em)重金屬元素含量隨距離變化較明顯，且可分為兩種類型:重金屬元素含量隨著距離增加而降低或隨距離增加先增加再降低;不同重金屬、相同重金屬在不同區(qū)域的水稻和黃豆各個(gè)器官分布均有差異，水稻和黃豆中重金屬含量和土壤中相應(yīng)重金屬含量相關(guān)性不顯著，重金屬元素在富集過(guò)程中存在元素之間的協(xié)同或拮抗效應(yīng)，且Zn、Ni、Mn和Cu在水稻和黃豆中富集系數(shù)均和土壤中相應(yīng)元素含量存在冪指數(shù)關(guān)

5、系;魚內(nèi)臟是重金屬元素的主要富集器官，鰓中重金屬含量也相對(duì)較高，而魚肉、魚鱗、魚骨、魚鰭、魚鰾等器官富集重金屬的能力相對(duì)較弱，魚吸收水體中重金屬元素也同樣存在元素之間的協(xié)同或拮抗效應(yīng)。
　　(3)矸石堆積地植被分析表明:矸石中重金屬元素可能不是植物定居的限制因子（以新莊孜礦為例），矸石中過(guò)高pH、鹽分，及較低總磷和總鉀可能是限制先鋒植物定居的主要因素。而植被分析也表明:禾本科的狗牙根和菊科的野塘蒿是矸石堆積地植物群落中優(yōu)勢(shì)種，它們

6、或許可被用于煤矸石山生態(tài)恢復(fù)。
　　(4)蚯蚓體內(nèi)某些重金屬可表征土壤中重金屬:蚯蚓體內(nèi)Zn和Cd含量可較準(zhǔn)確反映土壤中Zn和Cd濃度，蚯蚓體內(nèi)Ni、Cr、V含量可在距離上反映其與煤矸石山之間遠(yuǎn)近關(guān)系，蚯蚓只對(duì)土壤Zn和Cd產(chǎn)生富集效應(yīng)（對(duì)Cd富集能力較大），蚯蚓可作為煤矸石山周邊土壤Zn和Cd的指示生物。
　　(5)不同環(huán)境介質(zhì)中重金屬所產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)均不高（除Cr在水稻、黃豆、水體和魚肉中所產(chǎn)生的致癌風(fēng)險(xiǎn)）:矸石山和土壤中總