酸性矿山废水(AMD)中次生矿物的形成是指示矿山环境污染的重要指标,次生矿物作为自然环境中一把双刃剑,一方面因其矿物比表面积大的特性使其成为吸附Cu、Pb、Zn、Cd、As有毒重金属的重要载体,能有效净化环境污染;另一方面,次生矿物的演变涉及有毒重金属元素的再释放和迁移,造成二次污染。研究AMD中次生矿物的形成过程及不同酸性条件下次生矿物的矿物学特征对了解矿区及其周围生态环境污染状况具有十分重要的价值。本文以广东大宝山矿槽对坑、铁龙尾矿库及下游凉桥为研究窗口,通过矿物学、地球化学和模拟实验方法,分析大宝山矿区受酸性矿山废水影响的不同沉积层和不同pH条件下次生矿物的种类、成分和微形貌特征;探讨不同沉积层和不同pH条件下次生矿物的演化过程;研究了不同初始pH条件下培养合成次生矿物的种类及形貌特征。本研究取得以下主要认识:(1)槽对坑尾矿库AMD中各种重金属元素浓度自上游到下游有明显降低趋势,但元素Cd、Cu、Pb、Zn和Cr最高浓度都严重超出了地表水Ⅲ类标准;底泥沉积物中重金属浓度普遍偏高,以Cu、Mn、Zn、Pb、As的含量占主导,以硫铜矿、铅锌矿和锰矿废渣的复合污染为主。铁龙尾矿库酸性废水中Cd、Cu、Pb、Zn、Cr重金属含量变化各异,波动大,自库区上游到下游没有呈现下降趋势;底泥沉积物中Pb、As、Zn和Mn的含量居高,Pb、Zn和As含量在铁龙研究点中变化趋势一致,污染源主要源自铅锌矿尾砂。(2)槽对坑、铁龙AMD中稀土元素总量与水体酸度和SO42- 均呈较明显的正相关。底泥沉积物中,槽对坑稀土元素主要富集MREE,Eu呈现正异常,Ce为负异常;铁龙沉积物中主要富集LREE,Eu为负异常,Ce以负异常为主;槽对坑和铁龙沉积物中Gd正异常表明矿区受后期人为活动影响较大。(3)大宝山AMD沉积物中矿物主要可分为三类:母岩风化残留产物—原生矿物类,如石英、云母;铁的硫酸盐矿物类次生矿物,如黄钾铁矾、施威特曼石等;其他金属硫酸盐次生矿物,如石膏、斜蓝铜矾、白铝矾。尾矿库沉降物发生明显成分分层,各沉积层的次生矿物以黄钾铁矾最常见,主要呈菱面体状、片状出现,通常与施威特曼石共生;施威特曼石也相对丰富,以放射状、草皮状、海胆状集合体产出。不同沉积层中矿物种类差异大,新鲜尾矿层中次生矿物主要有:叶绿矾、板铁矾、纤铁矾、针绿矾、七水铁矾、黄铁矾、赤铁矾、高铁叶绿矾、镁叶绿矾、菱镁铁矾、白铝矾;除叶绿矾、黄钾铁矾结晶较好,其他次生矿物基本为无定形集合体;赭色层矿物组成有石英、粒铁矾、水铁矾、四水白铁矾、施威特曼石、锡铁山石、多水铜铁矾、锌铁矾等;近酸性水面层矿物丰富,次生矿物组成除了尾矿层和赭色层出现的矿物外还有水铜铝矾、铝叶绿矾、锌叶绿矾等;底泥层施威特曼石含量丰富且晶形较好,As的浓度明显偏高。(4)不同酸度的AMD中,次生矿物种类、形态有一定差异,以黄钾铁矾和施威特曼石最为丰富,并主要以单晶矿物聚集体和不定形的矿物复杂聚集体两种形式存在。单晶矿物聚集体,多形成于封闭和化学性质较稳定的酸性水体;不定形的矿物复杂聚集体,与次生沉淀的进一步氧化、水解有关,多出现在水...