碳酸盐岩风化成土过程中重金属元素的富集行为及其环境风险评价——以贵州岩溶区为例

来源 :南华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kinglovechina
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
(极)贫重金属的碳酸盐岩在风化成土过程中,一方面重金属元素大量淋失释放,随风化溶液流入外部环境(水系)中,另一方面,风化残余物中的重金属元素显著富集,对土壤生态环境也存在着严重的隐患。其中,岩-土界面是碳酸盐岩风化成土过程中重金属元素释放/富集非常重要的场所,但重金属元素在其上发生淋失、迁移、富集行为的研究仍相对缺乏。本文以贵州岩溶区4条碳酸盐岩风化剖面为研究对象,对其中的Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb以及Th、U等8个重金属元素的富集行为开展研究,揭示了碳酸盐岩风化成土过程中重金属元素富集的地球化学机制,获得了以下结论及认识:
  (1)通过碳酸盐岩风化剖面守恒元素对相关性分析论证了剖面的母岩均一性与原位性,这是探讨剖面发育演化特征的基本前提。
  (2)碳酸盐岩风化成土过程中,重金属元素普遍呈现出低背景、强亏损、高富集的地球化学特征,即基岩中重金属元素的含量普遍低于UCC含量,在岩-土界面作用过程中,重金属元素处于不断淋失,又持续富集的状态,同时风化壳中残余重金属元素的进一步释放是一个漫长的过程:一方面,风化壳中的酸溶相强烈淋失,表现出明显的活性,而另一方面,由于碳酸盐岩体量的大量减少,使得残余的重金属在岩-土界面显著富集,同时也说明岩-土界面是重金属元素发生强烈亏损及显著富集非常重要的地球化学场所。另外,因岩-土界面中碱性障的存在,导致从风化溶液中的重金属元素发生淋溶积淀作用,从而出现了岩粉层的带入现象,并局部掩盖了岩粉层的淋失特征。
  (3)碳酸盐岩基岩风化成土过程中,伴随着碳酸盐组分快速溶蚀殆尽,Cr、Ni、Cu、Cd、U等发生亏损甚至强烈亏损,表明这些重金属元素具有强的活性,且主要赋存在酸溶相中,而Zn、Pb、Th既表现出活性的一面,又在某种风化介质条件下呈现出整体带入的现象,这可能是由于相邻的纵向剖面中的元素随风化溶液发生了横向迁入所导致的。另外,不同母岩类型(石灰岩或白云岩)对其重金属元素的迁移释放与富集无明显影响,并且重金属元素的亏损程度与其对应部位的含量之间无必然联系。
  (4)在风化伊始阶段,伴随着碳酸盐的溶蚀,碳酸盐岩中的酸不溶相组分同步发生了分解,且不同矿物相的溶蚀速率不尽相同。碳酸盐岩体系中重金属元素的总淋失量,主要为酸溶相的溶蚀释放,同时又有部分来源于酸不溶物分解的贡献;且酸不溶相含量越低,则酸溶相含量越高,在碳酸盐岩风化成土过程中,可供溶蚀的碳酸盐的体量越大,导致残余重金属的富集程度越高。
  (5)本次4条碳酸盐岩风化剖面中,重金属元素主要赋存在CaO、MgO、K2O等相对易溶的酸溶相组分以及SiO2、Al2O3等相对稳定的酸不溶相组分中;有机质(OM)并非重金属元素主要的赋存载体,也表明其对重金属元素地球化学行为的影响是相对微弱的;随着pH值的降低,对Th的地球化学行为影响不大,呈现出明显的惰性,而其他元素则呈现出明显的活性,其中以Cd对pH值的变化最为敏感。
  (6)本文研究的碳酸盐岩风化剖面中,Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb均有不同程度地超过了农用地土壤污染风险筛选值,尤以Cd最为严重,有极大可能成为在自然背景下土壤重金属污染的潜在地域,对土壤生态环境质量造成不良影响,应引起学者们的重视。
  (7)在碳酸盐岩风化成土过程中,对于岩—土界面中上覆土层T1处的重金属元素呈现出明显富集特征的原因,一方面是因为碳酸盐相巨量亏损,从而导致酸不溶相中残余重金属元素显著相对富集;另一方面是由于上部风化壳早期风化形成的风化残余物,随着风化剖面的进一步风化不断发生强烈的淋溶淀积作用,其中XP剖面岩土界面上覆土层T1中Cd出现了超常富集现象。
其他文献
【摘 要】本文从外墙外保温的相关技术出发,分析了在不同构造措施下出现的相关问题,然后针对其制约条件和影响因素,就解决这些问题的技术措施进行了相关的探讨。  【关键词】建筑工程;外墙外保温;分析  1.外墙外保温主要问题简介  外墙外保温,是将保温隔热体系置于外墙外侧,使建筑达到保温的施工方法。由于外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧,从而使主体结构所受温差作用大幅度下降,温度变形减小,对结构墙体起到
期刊
武汉近代历史上城市面貌变化巨大,城市格局也几经变迁,许多城市空间演变的规律与线索也沉淀在一些具有历史意义的地名中。地名作为人们了解一座城市最直接的信息载体,记录着城市的变迁。武汉城市历史悠久,地名内涵源远流长,其信息含量非常丰富。随着城市的不断发展变化,地名也随之一起变迁,而变迁中的城市街道在这其中必然会产生空间的历时性发展问题。本文以老地名为线索,以武汉城市街道的历史发展和空间演变为研究对象,通
武陵山区指武陵山及其支脉所在区域,连通渝、鄂、湘、黔,位于我国华中腹地,各民族南来北往频繁。武陵山区地形绵延起伏,气候湿润多雨,为适应当地地形和气候,土家族居民从“巢居”借鉴经验,创造吊脚楼民居。土家族吊脚楼融合了少数民族祖先崇拜、图腾崇拜等传统文化,又因汉文化的影响而呈现礼制思想,兼具地域性与文化性。本文通过对武陵山区土家族吊脚楼的平面空间和营造特征进行研究分析,试图初步建立较为完整的土家族吊脚
【摘 要】本文结合工程实例探讨跨河大桥设计要点。文章先简单介绍了大桥工程地理情况及大桥设计方案选择,重点对大桥设计的要点进行了分析和总结。  【关键词】淡水河大桥;设计;施工;要点  1.工程概況
期刊
近年来,由于国家对采石场安全生产工作提出了更高标准,铁路采石场的生产方式发生了变革,由过去的坡面开采,改为阶梯式平面开采,实施中深孔爆破,采石生产安全有了可靠保证。随着生产方式的变革,采石场生产工艺也发生了根本变化,大型工程机械(潜孔凿岩钻机、挖掘机、装载机等)和矿山机械相继投入使用,机械化程度极大提高。同时,对采石机械设备管理提出了更高要求。长期的生产实践证明,确保设备的完好运行是实现安全生产的
期刊
长期以来,煤炭是中国产业经济及社会发展的重要基础能源,依据国家《能源发展战略行动计划2014-2020》,到2030年,煤炭在中国能源消费结构比例中仍维持在60%左右,由此表明短时间内中国煤炭能源消费的格局难以改变。煤炭资源开采过程中,按照开采方式划分主要包括井工开采、露天开采以及露天-井工联合开采等。与井工开采相比,露天开采由于具备资源回收率高、作业成本低、开采速度快等优点,因此在具备露天开采地质条件的地方,一般都采用露天开采作为主要的开采方式。中国范围内,露天开采是煤炭资源开采的重要组成部分。据统计,
【摘 要】为了调查江苏废弃铀矿勘探、开采和铀冶炼等工作所造成对公众的辐射影响,指导政府和有关部门制定有针对性的对策,采取有力的措施,对放射性污染区域进行整治,对放射性污染物进行处理处置。此次对江苏某废弃铀矿周围山头地区的γ辐射空气吸收剂量率、水中放射性核素以及空气中氡等项目进行监测并给予评价和分析。  【关键词】废弃铀矿放射性污染;γ辐射;放射性核素;氡  在铀矿的开采过程中,将原本深埋在地下的大
期刊
以地气理论为基础的分量化探技术广泛应用于深部隐伏矿床的勘查,深部矿体信息随地气迁移到地表形成叠加异常,分量化探技术就是采集分析这部分信息来推测深部矿体的赋存状态。本文以位于湖南省郴州市的金狮岭铀多金属矿床为研究对象,在早期钻探工作、伽马能谱和氡浓度测量成果的基础上,尝试利用分量化探技术探求深部元素地气迁移的证据,为进一步寻找深部隐伏矿床提供理论基础。在该矿区选定氡浓度异常明显的3条采样线,对采自深度为40-60厘米浅层土壤147个样品中的U、Pb、Zn等20个元素进行了分量提取和ICP-MS分析。通过对数
【摘 要】介绍了PE给水管的优越性及在供水工程中的应用,阐述了PE给水管安装工艺的参数控制,提出了施工中易出现的质量缺陷,为进一步扩大应用提供了参考。  【关键词】 PE;管材;管道连接;热熔操作技术  PE管道是以高密度或中密度的聚乙烯原料生产的管道输配水系统,是城市供水管材的新产品,已成为管道领域“以塑代钢”的首选管材,它克服了镀锌管、铸铁管易锈蚀、结垢、滋生细菌、寿命短的缺点。实践证明以PE
期刊