高硫煤矸石废弃地重金属污染特征及其迁移规律研究
发布时间：2024-04-12 19:56
以贵州织金矿区某高硫煤矸石废弃地为研究对象,通过实地调查、室内测试及模拟试验,系统研究了Fe、Mn、Al、Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Hg、As等重金属元素在高硫煤矸石-土壤-水-生物系统中的污染特征及其迁移规律。研究发现高硫矸石中Cu超标,周围土壤中Cu、Cd、Cr严重超标,但这些元素的贵州土壤环境背景值较高,农田土壤只存在轻微潜在生态风险。废弃矸石堆及其周围地表水体酸化十分严重,Fe、Mn、Hg严重超标,潜在生态危害风险较高。通过模拟试验,深入探讨了在模拟酸雨及矸石堆酸性废水胁迫下,高硫矸石及农田土壤中重金属的迁移规律。通过种子发芽试验和斑马鱼胚胎急性毒性试验,揭示了高硫矸石、矸石堆周围污染土壤以及地表水体对作物和水生生物生长发育的影响。
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
详细摘要
Detailed Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 煤矸石废弃地及其环境影响
1.3 贵州煤矿及矸石废弃地特点
1.4 矸石废弃地重金属研究概况
1.4.1 重金属的污染特征
1.4.2 重金属的赋存形态
1.4.3 重金属的迁移机制
1.4.4 重金属的生物毒性
1.5 研究内容与技术路线
1.5.1 研究目标
1.5.2 研究内容
1.5.3 技术路线
2 研究区域概况与样品采集
2.1 研究区概况
2.1.1 自然地理概况
2.1.2 煤田地质状况
2.1.3 煤质硫分特征
2.2 样品的采集
2.2.1 废弃地风化矸石样品的采集
2.2.2 废弃地周围土壤样品的采集
2.2.3 地表径流水样品的采集
3 矸石废弃地矸石及周围土壤重金属污染特征
3.1 材料与方法
3.1.1 全硫、pH、有机质及重金属的测定
3.1.2 重金属赋存形态的测定
3.1.3 潜在生态风险评价方法
3.2 风化煤矸石重金属污染特征
3.2.1 煤矸石中的总硫及物质组成分析
3.2.2 风化煤矸石重金属含量分析
3.2.3 风化煤矸石重金属赋存形态分析
3.3 矸石堆周围土壤重金属污染特征
3.3.1 研石堆周围土壤重金属含量分析
3.3.2 土壤重金属空间变化特征
3.3.3 土壤重金属的形态特征
3.4 农田土壤中重金属特征的成因分析
3.4.1 土壤pH值、有机质含量状况
3.4.2 土壤pH、有机质与重金属间相关分析
3.4.3 土壤pH、有机质与重金属主成分分析
3.5 农田土壤潜在生态风险评价
3.5.1 内梅罗综合污染指数法评价
3.5.2 潜在生态危害指数法评价
3.6 本章小结
4 矸石废弃地地表水重金属污染特征
4.1 材料与方法
4.1.1 水化学指标测试方法
4.1.2 静置释放试验材料与方法
4.1.3 地表水环境污染评价方法
4.2 废弃地及周围地表水重金属污染特征
4.2.1 地表水重金属含量分析
4.2.2 主要污染物相关性分析
4.3 水稻田上覆水重金属污染特征
4.3.1 水稻田上覆水重金属含量特征
4.3.2 上覆水与水稻土重金属相关性分析
4.3.3 静置条件下污染水稻土对上覆水的影响
4.4 不同降雨强度下地表水重金属迁移特征
4.5 地表水重金属潜在生态风险评价
4.5.1 污染超标负荷比估算
4.5.2 潜在生态风险评价
4.6 本章小结
5 模拟酸雨影响下矸石废弃地重金属的迁移规律
5.1 材料与方法
5.1.1 模拟酸雨淋溶试验材料与方法
5.1.2 模拟酸雨浸泡试验材料与方法
5.1.3 酸性废水浸泡试验材料与方法
5.2 动态淋溶条件下重金属的迁移及其影响
5.2.1 淋出液pH和EC的变化
5.2.2 淋出液重金属的迁移规律
5.2.3 淋溶释放对水环境质量的影响
5.3 静态浸泡条件下重金属迁移及其影响
5.3.1 浸出液重金属的迁移特征及影响
5.3.2 浸泡液pH对重金属迁移的影响
5.3.3 浸泡液温度对重金属迁移的影响
5.3.4 固液比对重金属迁移的影响
5.3.5 样品粒径对重金属迁移的影响
5.4 酸性废水浸泡下重金属的迁移及其影响
5.4.1 pH值和重金属的浸泡变化规律
5.4.2 浸泡前后重金属赋存形态的变化
5.4.3 重金属元素迁移的动力学机理
5.5 本章小结
6 矸石废弃地重金属污染的生物毒性效应
6.1 材料与方法
6.1.1 植物种苗毒性试验设计
6.1.2 斑马鱼胚胎毒性试验设计
6.2 矸石废弃地重金属污染对植物种苗生长的影响
6.2.1 高硫矸石及周围污染上壤对作物种苗生长的影响
6.2.2 矸石废弃地污染地表水对作物种苗生长的影响
6.3 矸石废弃地重金属污染对斑马鱼胚胎的毒性效应
6.3.1 矸石废弃地地表水对斑马鱼胚胎发育的毒性效应
6.3.2 矸石废弃地地表水对斑马鱼胚胎SOD活性的影响
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 创新点
7.3 不足与展望
参考文献
致谢
作者简介
在读期间发表论文情况
在读期间参加科研项目情况
本文编号：3951891
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
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Detailed Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 煤矸石废弃地及其环境影响
1.3 贵州煤矿及矸石废弃地特点
1.4 矸石废弃地重金属研究概况
1.4.1 重金属的污染特征
1.4.2 重金属的赋存形态
1.4.3 重金属的迁移机制
1.4.4 重金属的生物毒性
1.5 研究内容与技术路线
1.5.1 研究目标
1.5.2 研究内容
1.5.3 技术路线
2 研究区域概况与样品采集
2.1 研究区概况
2.1.1 自然地理概况
2.1.2 煤田地质状况
2.1.3 煤质硫分特征
2.2 样品的采集
2.2.1 废弃地风化矸石样品的采集
2.2.2 废弃地周围土壤样品的采集
2.2.3 地表径流水样品的采集
3 矸石废弃地矸石及周围土壤重金属污染特征
3.1 材料与方法
3.1.1 全硫、pH、有机质及重金属的测定
3.1.2 重金属赋存形态的测定
3.1.3 潜在生态风险评价方法
3.2 风化煤矸石重金属污染特征
3.2.1 煤矸石中的总硫及物质组成分析
3.2.2 风化煤矸石重金属含量分析
3.2.3 风化煤矸石重金属赋存形态分析
3.3 矸石堆周围土壤重金属污染特征
3.3.1 研石堆周围土壤重金属含量分析
3.3.2 土壤重金属空间变化特征
3.3.3 土壤重金属的形态特征
3.4 农田土壤中重金属特征的成因分析
3.4.1 土壤pH值、有机质含量状况
3.4.2 土壤pH、有机质与重金属间相关分析
3.4.3 土壤pH、有机质与重金属主成分分析
3.5 农田土壤潜在生态风险评价
3.5.1 内梅罗综合污染指数法评价
3.5.2 潜在生态危害指数法评价
3.6 本章小结
4 矸石废弃地地表水重金属污染特征
4.1 材料与方法
4.1.1 水化学指标测试方法
4.1.2 静置释放试验材料与方法
4.1.3 地表水环境污染评价方法
4.2 废弃地及周围地表水重金属污染特征
4.2.1 地表水重金属含量分析
4.2.2 主要污染物相关性分析
4.3 水稻田上覆水重金属污染特征
4.3.1 水稻田上覆水重金属含量特征
4.3.2 上覆水与水稻土重金属相关性分析
4.3.3 静置条件下污染水稻土对上覆水的影响
4.4 不同降雨强度下地表水重金属迁移特征
4.5 地表水重金属潜在生态风险评价
4.5.1 污染超标负荷比估算
4.5.2 潜在生态风险评价
4.6 本章小结
5 模拟酸雨影响下矸石废弃地重金属的迁移规律
5.1 材料与方法
5.1.1 模拟酸雨淋溶试验材料与方法
5.1.2 模拟酸雨浸泡试验材料与方法
5.1.3 酸性废水浸泡试验材料与方法
5.2 动态淋溶条件下重金属的迁移及其影响
5.2.1 淋出液pH和EC的变化
5.2.2 淋出液重金属的迁移规律
5.2.3 淋溶释放对水环境质量的影响
5.3 静态浸泡条件下重金属迁移及其影响
5.3.1 浸出液重金属的迁移特征及影响
5.3.2 浸泡液pH对重金属迁移的影响
5.3.3 浸泡液温度对重金属迁移的影响
5.3.4 固液比对重金属迁移的影响
5.3.5 样品粒径对重金属迁移的影响
5.4 酸性废水浸泡下重金属的迁移及其影响
5.4.1 pH值和重金属的浸泡变化规律
5.4.2 浸泡前后重金属赋存形态的变化
5.4.3 重金属元素迁移的动力学机理
5.5 本章小结
6 矸石废弃地重金属污染的生物毒性效应
6.1 材料与方法
6.1.1 植物种苗毒性试验设计
6.1.2 斑马鱼胚胎毒性试验设计
6.2 矸石废弃地重金属污染对植物种苗生长的影响
6.2.1 高硫矸石及周围污染上壤对作物种苗生长的影响
6.2.2 矸石废弃地污染地表水对作物种苗生长的影响
6.3 矸石废弃地重金属污染对斑马鱼胚胎的毒性效应
6.3.1 矸石废弃地地表水对斑马鱼胚胎发育的毒性效应
6.3.2 矸石废弃地地表水对斑马鱼胚胎SOD活性的影响
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 创新点
7.3 不足与展望
参考文献
致谢
作者简介
在读期间发表论文情况
在读期间参加科研项目情况
本文编号：3951891
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