白云鄂博稀土矿区露天开采的长距离尘土环境影响及潜在风险
文献类型：学位论文
| 作者 | 韩萧萧 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 梁涛 |
| 关键词 | 白云鄂博矿区 稀土富集水平 多介质环境影响 生态健康风险 矿尘扩散迁移 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 英文摘要 | 随着全球对稀土元素需求的持续增长，稀土矿的开采活动日益频繁。然而，由此带来的环境污染问题，特别是对生态环境和人类健康的潜在影响，亟需引起重视。本研究系统评估了白云鄂博矿区长期采矿活动对白云鄂博及周边地区土壤、路尘和居民区积尘的影响，并探讨了矿源对区域生态系统和居民健康的潜在风险。研究综合采用HYSPLIT轨迹模拟和WRF-Chem模式，分析了矿区矿尘的时空变化特征；结合贝叶斯回归、Boruta算法、结构方程模型（PLS-SEM）和莫兰指数等方法，探讨了稀土元素在不同环境介质中的富集特征。最终，通过蒙特卡洛模拟联合正定矩阵因子分解模型，对采矿活动造成的生态与健康风险进行定量评估。主要研究结果如下： （1）矿尘排放和输送受风速、风向和降水等气象因素控制。HYSPLIT前向轨迹分析显示，矿尘输送路径具有显著季节性：冬春季节主要向东南输送，与盛行西北风一致；夏季路径较分散，偏向东南和东北。WRF-Chem模式模拟结果表明，矿尘年均排放量为7.71±8.06 t/km²，其中冬春季节排放最强，主要受风速驱动。矿尘浓度及沉降量在矿区及其下风向区域最高，并呈现一定累积效应。矿尘扩散范围随风向变化，主要影响矿区东南和东北方向，且影响强度随距离增加而减弱。 （2）矿区开采显著提高了周边土壤中稀土元素，尤其是Ce、La、Pr和Nd等轻稀土元素的浓度。特征参数分析显示，矿区附近土壤的稀土组成更接近矿石，而远离区域则趋近于背景土壤。风力传播的矿尘不断沉降并积累于土壤中，导致富集现象。空间分析表明，稀土浓度随距离呈梯度变化，矿尘影响范围可达下风向约60 km。贝叶斯回归与SHAP分析表明，矿尘沉降是区域土壤稀土富集的主导因子，且对轻稀土更为敏感，沉降强度的提升显著增强其富集效应。 （3）矿区开采活动显著影响了周围区域的路尘和居民区积尘中的轻稀土元素浓度，主要通过矿尘排放和受采矿活动影响的土壤两个关键路径实现。Boruta算法筛选变量并进行因子分析后发现，矿尘和土壤对这些元素的贡献最为显著。PLS-SEM模型进一步表明，气象因素和植被覆盖对稀土元素积累的影响相对较弱，主要是通过影响矿尘排放和土壤富集过程间接作用于积尘和路尘。风和降水等气象因素对路尘和积尘中的稀土元素影响存在相互抵消的趋势，因此综合影响较小。 （4）生态与健康风险评估结果显示，矿区周边环境介质中的稀土元素富集水平较高，对生态系统构成潜在威胁。健康风险评估结果表明，致癌风险远低于1×10-6的可接受阈值，但非致癌风险在矿区周边偏高，儿童群体尤其显著。摄入是主要暴露途径，部分儿童的风险指数（HI）超过1，提示存在潜在健康风险。其中，Ce和La是非致癌风险的主要贡献元素。尽管稀土元素毒性低于某些重金属，但其在研究区的累积水平已构成一定生态与健康风险。 综上所述，本研究系统揭示了矿区开采通过大气沉降途径对周边地区土壤、路尘和居民区积尘的影响，量化了矿尘扩散与稀土元素富集之间的关系，评估了其对生态系统和人群健康的潜在威胁。特别是儿童的非致癌风险较高，提示亟需加强矿尘排放控制，以保障区域生态安全与可持续发展。 |
| 学科主题 | 环境科学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 209 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/217225]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 韩萧萧. 白云鄂博稀土矿区露天开采的长距离尘土环境影响及潜在风险[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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