溶解性有机物调控矿区潜水锑元素的环境行为机制研究

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锑(Antimony,Sb)是全球性污染物,具有毒性、致癌性。由于采矿活动增加而导致地下水系统中锑含量升高的问题在全世界引起了相当大的关注。溶解性有机物(Dissolved organic matter,DOM)能参与生物地球化学循环过程的重要组成,在此过程中可影响水体中重金属离子的迁移转化和富集。为了了解DOM对Sb动员的影响,比较了湖南锡矿山矿区枯水期和丰水期潜水层高锑和低锑地下水的水化学信息以及DOM的光谱特征。研究了潜水中DOM对Sb地球化学行为的作用机制,分析季节性变化驱动下潜水层中DOM对Sb地球化学行为的作用机制。论文取得的主要认识如下:(1)研究区丰水期潜水层地下水Sb浓度范围为0.003-18.400 mg/L;枯水期Sb含量介为0.012-22.980 mg/L之间。Sb(Ⅴ)是锡矿山潜水层地下水中的Sb的优势元素。研究区Sb含量普遍较高且分布广,与矿床的走向和矿业活动的展布密切相关。(2)高锑地下水的水化学成分较低锑地下水更为复杂,高Sb地下水类型主要为Ca-HCO3-SO4型(25.00%)、Ca-SO4-HCO3型(15.38%)、Mg-SO4-HCO3型(11.54%)。低Sb地下水类型主要为Ca-HCO3-SO4型(87.50%)。高SO42-浓度可能与当地的矿业活动和辉锑矿溶解氧化有关。(3)锡矿山枯水期潜水层地下水中DOC浓度范围0.20-2.96 mg/L;丰水期浓度范围0.46-3.78 mg/L。地下水中Sb浓度与DOC浓度呈明显的正相关性,DOM在地下水中Sb的富集中起着重要的作用。(4)通过PARAFAC得到锡矿山DOM的三个荧光组分,C1和C3均属于陆生源组分为类腐殖质成分,C2属于微生物源组分为类蛋白质成分。强烈的自生源成分特征可能是促进研究区潜水层地下水中Sb浓度增加的关键因素。(5)锡矿山潜水层地下水中DOM调控锑元素存在着多种作用,在Sb浓度相对较高的区域,这些作用可能协同发生。锑矿氧化溶解作用对研究区地下水水中Sb(V)浓度的影响较大,是造成高锑地下水形成的主要原因。DOM的竞争吸附、络合、光催化能够调控地下水中Sb含量,造成研究区潜水层地下水Sb浓度异常。
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