铜矿地质废料风化及其产物对河流沉积环境的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 戴昭华 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 1995-12-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 汤鸿霄 |
| 关键词 | 含硫地质废料 黄铁矿 风化模型 铜矿酸性水 乐安江 |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 本文根据岩石矿物风化理论与室内外观测实验结果，研究矿山开采过程中抛弃的含黄铁矿地质废料在自然环境下的风化过程、影响因素、酸性水形成模型以及黄铁矿型地质废料及其风化产物进入天然水体后对乐安江沉积环境的影响。该研究不仅对同类矿山开采抛弃的黄铁矿型地质废料风化及其对生态环境的影响研究有重要的价值，而且对其它含硫地质废料风化及其污染有重要的参考价值。 根据现场观测分析结果认为， 德兴铜矿杨桃坞废石场的废石中黄铁矿风化形成酸性水过程中，存在以四价硫为中间产物的成酸过程，但酸性水出露地表后， 酸性水中的四价硫很快被氧化成六价硫。结果还表明， 废石堆中黄铁矿的风化速率与降水量、废石风化表面积、微生物及温度等因素有关。酸性水中硫铁摩尔比变化的结果表明，废石风化释放的元素在随水迁移过程中，有次生化合物形成。这些化合物的形成对酸性水的化学平衡有重要的控制作用。 根据风化实验结果认为，黄铁矿型废石风化过程中，黄铁矿的风化释放量与淋洗量、风化表面积、微生物量及废石中黄铁矿的含量问呈良好的指数关系，而与三价铁和氧的催化氧化作用间呈线性关系，且系统中氧的作用主要是将二价铁氧化成三价铁，进而达到加速黄铁矿的氧化风化作用。 由岩石矿物风化理论与前人的研究结果确定黄铁矿型废石风化模型函数，用实验结果确定风化参数， 并用F检验进行判别，其结果是F(：69．57)>>F0 ns(=2．4)。用德兴地区1982—1986年间的气象数据平均值， 计算德兴铜矿杨桃坞废石场自使用以来形成的酸性废水水质状况， 其计算结果与实测结果一致。同时本模型与经验模型进行了比较， 本模型不仅克服了经验模型不适合于废石堆使用初期阶段和废石堆中黄铁矿大量被消耗的情况下所产生的较大偏差的缺陷外，而且还克服了经验模型不能预测废石中其它各种矿物风化及其产物在酸性水中的浓度变化的缺陷。 在德兴铜矿废石堆附近的酸水沟的酸性水中，Fes04．7I-hO，CaS04．2I-hO，(K I-I)Fe(s04)2．(oi-1)6等次生化合物的形成对该酸性水的化学平衡起着重要的作用，同对四价硫氧化成六价硫对该酸性水的氧化还原平衡和次生化合物的形成有明显的影响。酸性水中铝主要以触so。’的形式存在，铁主要以Fcs04十和Fe(s04)2’等形式存在。 乐安江中上游段沉积物和湿地土壤中含有大量的黄铁矿和少量的黄铜矿，且黄铁矿常存在于石英和长石等矿物中，并主要富集于较粗粒级中，特别是在大坞河口附近的乐安江沉积物和湿地土壤中，较大的黄铁矿颗粒常包含黄铜矿的现象，表明乐安江沉积物和湿地土壤明显地受到采矿活动抛弃的黄铁矿型地质废料的影响。沉积物中氢氧化物含量的变化趋势清楚地表明，采矿活动抛弃的黄铁矿型废石风化形成的酸性水注入乐安江后，与江水混合形成大量的氢氧化物并对乐安江沉积物的物理化学性质产生明显的影响。元素富集系数法判别结果表明，乐安江沉积物和漫地土壤已明显地受到该地区采矿活动所产生的铜、铅、锌、硫、钼等元素污染。 乐安江沉积物中铜的分布规律与底栖生物量的分布规律对比结果表明，乐安江底栖生物量明显与沉积物中铜的含量有关，沉积物中铜的含量越高，底栖生物越少，即表明铜的污染制约底栖生物生存。此外，沉积物中氢氧化物的含量与水中藻类数量结果对比表明，酸性水进入乐安江所形成的氢氧化物对藻类的生存有明显地影响。 总之，德兴地区矿山开采抛弃的黄铁矿型地质废料风化形成大量酸性水与其环境因素及微生物等作用密切相关，且在废石堆中黄铁矿风化存在以四价硫为中间产物的氧化过程。这些地质废料及其风化产物形成的酸性水已严重地影响了乐安江的沉积环境质量，若不及时采取有力的防治措施，随着矿山开采的持续，乐安江一鄱阳潮的沉积环境质量将有进一步恶化的可能性，且由模型预测显示，即使在矿山停止开采后，在相当长的一段时间内，该沉积环境仍将会受到矿山开采时抛弃的地质废料风化产物的强烈影响。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-09-20 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/985]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 戴昭华. 铜矿地质废料风化及其产物对河流沉积环境的影响[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 1995. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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