水口山某废石场重金属垂向分布特征及浸出毒性

作者：吴志华; 齐宇彤; 张晓平; 刘文浩; 任树鹏; 王琳玲^*; 陈静; 陈佳木; 周淼; 吴云辉

来源：环境科学学报, 2021, 41(09): 3815-3824.

DOI：10.13671/j.hjkxxb.2021.0095

• 重金属
• 废石场
• 垂向分布特征
• 浸出毒性

多金属矿区因采冶活动遗留的废石存量大,其重金属污染问题已备受关注.目前对废石场中重金属的分布特征和浸出毒性研究较少.本研究以湖南省水口山矿区某废石场为对象,垂直钻孔并取样分析7种重(类)金属,包括Pb、Zn、As、Cd、Cu、Ni和Cr的垂向分布特征和浸出毒性,并结合主量元素(Fe、Mn、Al和Mg)浸出行为、物相表征和统计学分析等方法,研究了重金属垂向迁移特征及其影响因素.结果表明,所有废石样品的7种重(类)金属含量均显著高于湖南省土壤背景值,污染累积指数从高到低依次为Cd、Pb、As、Cu、Zn、Cr和Ni.聚类分析将重金属分为3类,第1类是As、Fe和Pb,主要与方铅矿、黄铁矿有关,第2类是Cd、Zn和Cu,主要与闪锌矿有关,第3类是Cr和Ni,与自然风化有关.浸出毒性进一步发现,Cd、Zn、As、Cu和Ni的浸出浓度随深度增加而逐渐降低.其中,Cd和Zn表现出高浸出风险,且浸出行为显著相关,与闪锌矿转化为硫酸锌有关.Pb和Cu显示出0～0.5 m范围内的局部高浸出风险,而As和Cr属于低浸出风险.Pb和As浸出行为的差异性与As受Fe吸附有关.废石中的黄铁矿氧化降低pH促进重金属的释放迁移,而生成的次生铁(氢)氧化物能通过吸附稳定重金属;废石中的方解石有利于升高pH而降低重金属迁移风险.研究结果可为开发针对废石堆场的重金属污染防控技术和生态修复技术提供数据支撑和理论依据.

• 单位
  中国地质大学（武汉）; 湖南省地质矿产勘查开发局四一七队; 华中科技大学; 环境科学与工程学院