粤北某铀矿周边地表水及表层沉积物放射性和重金属污染监测与评价

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作者荆曼黎
来源南华大学
出版年2017
摘要
铀矿开采过程中产生的矿井水、矿石破碎废水及废石堆放场雨水淋浸产生的废水一般都含有放射性元素(U、Th等)以及其它相关重金属元素,这些废水进入周边水体,可能导致放射性与重金属污染。华南某铀矿是核工业老牌矿山,为中国核工业的发展作出了很大贡献,矿山的开采活动,必然对地表水环境造成影响。本文以华南某铀矿周边的两个地表水体为研究对象,Ⅰ号水体距矿区较远且在排污方向的上游,Ⅱ号水体为主要污染物的受纳水体,按照环评导则采样点的布设原则布设21个采样点,采集地表水和表层沉积物样品,分别采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和原子吸收光谱仪(AAS)对地表水和沉积物样品进行理化分析,采用多种方法分别对地表水和沉积物的污染状况进行了评价。同时,对研究区表层沉积物介形类生物属种进行分析鉴定,利用敏感属种对矿区水环境进行指示,得出了以下主要结论:1)对矿区周边地表水的放射性元素U、Th和相关重金属元素Cr、Co、Ni、Pb、Tl等进行分析,采用内梅罗指数法对地表水的污染状况进行评价,结果表明:矿山开采活动产生的污染物元素除了U元素外,还有Tl、Pb等;废石堆放场及小型水电站处U元素含量相对较高,某些采样点重金属元素Tl、Pb含量超标;矿山周边地表水的污染物来源有矿井水、碎矿废水以及废石堆放场产生的废水等,Ⅱ号水体比Ⅰ号水体污染严重,但总体上地表水环境风险水平处于可接受范围。除上述污染物来源外,农田、养殖场产生的废水对水环境造成的污染也应引起重视。2)对矿区周边水体表层沉积物U及相关重金属元素含量进行分析,对重金属元素进行主成分分析,采用地累积指数和潜在生态危害指数相结合的方法进行评价,结果表明:U、Cu、Pb、Cd、Zn、Mn的含量超过了土壤背景值,其中Cd的平均含量超出广东省土壤背景值近50倍,U的平均含量超出中国土壤背景值10倍左右;重金属元素中,第一主成分F1在Cd元素正荷载最高,沉积物受到了Cd元素的污染而显著富集,第二主成分F2在U有较高的负荷载,主要与土壤侵蚀、岩石风化、矿山开采等原因有关;地累积指数法结果显示,表层沉积物存在Cd、U、Pb、Mn、Cu、Zn等重金属污染,污染程度有大到小为Cd﹥U﹥Pb﹥Mn﹥Cu﹥Zn;潜在生态危害指数结果显示,重金属元素的污染程度有大到小为Cd﹥U﹥Pb﹥Cu﹥Co﹥Mn﹥Zn﹥Ni﹥V,Cd和U生态风险等级表现为极强污染和很强污染,其他重金属元素值均低于40则均表现为轻微污染。该采样区Cd的天然背景值很有可能高于广东省红壤背景值,沉积物的主要污染元素为U元素。3)矿区周边水体表层沉积物介形类生物鉴定结果表明:介形类属种单一,仅在两个点鉴定出含有池谷薄壳介Dolerocypris ikeyal,对应的,这两个采样点的地表水中放射性元素U的含量出现了极大值,地表水中U元素含量已经明显对介形类生物产生了影响。以上研究工作初步表明该矿区地表水环境生态系统比较脆弱,易遭受破坏;Dolerocypris ikeyal可能为指示地表水体铀污染一潜在敏感属种。

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