锑矿区土-水界面重金属污染流特征、空间分布及负荷模型研究

针对降雨或融雪径流作用下锑矿区土-水界面重金属污染流难于评测和控制问题，以湖南锡矿山宝大兴锑矿为研究区，通过野外数据采集、测试分析和数据处理、统计对比与相关分析，研究降雨或融雪径流作用下研究区土-水界面重金属污染流的污染特征与来源、主要影响因素、各重金属污染物的空间分布规律、迁移转化过程及影响机制、污染负荷与径流流量相关关系；引入地统计学、神经网络模型、泥沙运动力学、吸附解吸反应动力学等理论，结合SWAT模型平台，建立土-水界面重金属污染流水文响应模块，进行GIS技术和SWAT模型藕合集成，构建降雨或融雪径流作用下研究区土-水界面重金属污染流污染负荷模型，合理、有效地模拟土-水界面重金属污染流中各重金属污染物的空间分布、输移过程，计算污染负荷和输出量等参数，为研究区土-水界面重金属污染流的评测、控制和治理提供科学的决策依据和技术基础，也可为其它有色金属矿区提供参考，具有重大实际意义。

锑矿区土-水界面重金属污染流是造成锑矿区区域水环境重金属复合型污染的主要来源，科学评价、控制、治理该污染流对促进矿区及矿业城市的和谐发展有重大意义。本项目以锑矿区为研究区，通过野外实验、GPS定位采样、分析测试和数据处理、理论分析、模型构建，对锑矿区土-水界面重金属污染流的污染特征及来源、主要影响因素、空间分布及变异规律、污染负荷预测开展了系列综合的研究： . （1）结合ArcGIS软件构了SWAT模型所需要的空间数据库，建立了结合GPS技术的研究区采样方案，通过测试分析、方差分析、数据处理方法，得出了降雨或融雪径流作用下锑矿区土-水界面重金属污染流的组成、含量水平及赋存形态等特征。. （2）引入主成分分析法，建立了锑矿区土-水界面重金属污染流主要影响因数及污染来源的主成分分析法，获得了其主要影响因素及主要污染来源，以及污染流中各金属污染物随主因素的变化规律。. （3）建立了基于GIS及地统计技术的锑矿区土-水界面重金属污染流中6种重金属污染物（Sb、Zn、Cu、Ni、Pb、Cd）的空间分布分析方法，得出其污染特征、空间结构特征。. （4）通过室内对矿区三种废弃物（冶炼渣、尾矿砂、废矿石）动、静态淋溶实验研究，得出了矿区三种废弃物中重金属锑随废弃物的粒径、雨水的pH、降雨强度和历时等条件下的最优释放规律，建立了锑元素的释放动力学模型和淋溶释放量模型，对堆放区的年释放量和平均释放浓度进行预测。. （5）解析了锑矿区土-水界面重金属污染流中悬浮态锑及底泥态锑对溶解态锑的吸附作用、底泥态锑解析作用、悬浮态锑的沉降作用和底泥态锑再悬浮作用，建立了锑矿区土-水界面重金属污染流中锑的迁移转化模型，进行了模型参数确定及采用最佳摄动量迭代法进行模型求解，进一步揭示土-水界面重金属污染流污染物迁移转化的动态规律。. （6）以锑矿区土-水界面重金属污染流中锑为代表，结合ARCGIS与RS技术，在SWAT模型平台二次开发，构建了锑矿区土水界面流锑污染负荷模拟的改进SWAT模型，采用LH-OAT敏感性分析方法对模型的参数进行敏感性分析，并进行了模型参数调整校正，运行改进SWAT模型得到了研究区各子流域锑年污染负荷模拟结果。. 本项目取得的成果包括：国内公开发表论文14篇，其中SCI1篇，EI收录6篇，公开发明专利2项。