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贵州省是我国铅锌矿富集区,同时又是酸雨严重区。铅锌废渣中有害元素的溶出释放对环境的危害不容忽视,影响深远。研究铅锌废渣重金属淋溶特性,对于探讨废渣中重金属的潜在迁移性及生物有效性,预测重金属的潜在环境污染风险等具有重要的意义。 本研究以黔西北铅锌矿区的矿渣、尾矿及冶炼废渣为研究对象,通过浸出毒性试验,模拟的静态浸泡实验,动态淋溶实验和植物毒性实验,重点研究不同类型废渣的重金属淋溶释放规律以及淋溶水对植物种苗生长的影响。根据我国的“固体废物浸出毒性的浸出方法”对废渣进行浸出了毒性实验,测定了浸出液的pH、EC值和Cu、Zn、Pb、Cd,并用ICP-MS测定浸出液中As、Cr、Ni、Hg的浓度;静态淋溶根据实验所在地降水pH值及特点,模拟降水酸度用以SO42-和NO3-的摩尔浓度5:1作为母液,用蒸馏水配制成pH分别为4.5,5.5,6.7的溶液,选择浸泡时间为30天,实验开始后在第1d、3d、5d、10d、15d、20d、25d、30d时取样;动态淋溶试验分为连续淋溶和间歇淋溶,淋溶液以SO42-和NO3-的摩尔浓度5:1作为母液,加蒸馏水至pH=4.5±0.2,用输液管控制淋溶速率在52ml/h左右,每五天为一个周期,进行六个周期,分开收集淋溶水。分别测定静态和动态淋溶水中pH、EC值及Cu、Zn、Pb、Cd;最后,选取连续淋溶第一和第六周期的淋溶水用油菜,白菜,黑麦草进行种子发芽试验,观察并记录种子的萌发和生长情况,统计测定发芽势,发芽率,平均根长和芽长,鲜重,干重,发芽指数和种子简化活力指数等指标。 通过以上内容的研究,可对重金属污染的预测、评价和防治以保证作物产量、品质,对防止重金属的危害及废弃物的合理处理都将具有重大的现实意义。本文得出的主要结论如下: 1、废渣中Cu、Zn、Pb、Cd浸出浓度均较高。元素Pb、Cd全部超过标准值,表明这些废渣均属于危险废物,且三类铅锌废渣以尾矿样品污染最为严重,Pb、Cd最高分别超标约3.5倍、1.7倍。 2、浸泡条件下,在浸泡液酸性较强时,重金属的浸出浓度高;而在中性或弱酸性时,重金属浸出浓度明显呈现降低的趋势,所研究的四种重金属随时间延长的变化曲线均是下降趋势。冶炼废渣、尾矿、矿渣三种类型废渣的Cu最大浸出浓度分别为1.5105、2.1072、1.4573mg·L-1,Zn最大浸出浓度分别为0.0072、0.0206、0.0118mg·L-1,Pb最大浸出浓度分别为2.8326、3.9364、2.6710mg·L-1,Cd最大浸出浓度分别为1.6467、1.7936、1.5526mg·L-1。不同类型的样品中,Cu、Pb和Cd的溶出浓度大小顺序为尾矿>冶炼废渣>矿渣,Zn的溶出浓度大小顺序为尾矿>矿渣>冶炼废渣。 3、动态淋溶实验下,淋溶水的pH一直保持在碱性范围,但是随着时间的推移,淋溶水的pH值是减小的趋势,淋溶水EC随着淋溶量的增加而迅速下降,而后随着淋溶量的增加而缓慢下降并逐渐趋于稳定。 4、酸性淋溶条件下,冶炼废渣、尾矿、矿渣三种类型废渣的Cu最大浸出平均浓度分别为0.493、0.617、0.476mg·L-1,Zn最大浸出浓度分别为0.003、0.021、0.005mg·L-1,Pb最大浸出浓度分别为0.751、1.857、0.553mg·L-1,Cd最大浸出浓度分别为0.105、0.585、0.056mg·L-1。尾矿样品里重金属浸出浓度明显高于冶炼废渣和矿渣。这样的规律与静态浸泡条件下不同类型的废渣重金属的释放规律具有一致性。 5、酸性淋溶条件下,所研究的4种重金属浓度随时间的变化曲线均呈下降趋势,在淋溶初期,溶出量达到最高。对比两种方式下的淋溶,间歇淋溶淋溶水的重金属含量比连续淋溶条件下要高。 6、淋溶水中Cu、Zn的最大浓度未超过地表水标准,对环境造成的危害的可能性较小。Pb、Cd的最大浓度高于地面水标准。用综合污染指数法评价,所有样品对地表水的污染都达到了严重污染的程度。 7、前期(1-5d)淋溶水对种苗的根长及芽长有显著的抑制作用,后期(25-30d)的抑制作用明显下降;物种耐性强弱的大小顺序为白菜>油菜>黑麦草。