云浮硫铁矿铊环境地球化学行为的元素-铅同位素示踪

通过对粤西云浮硫铁矿及邻区岩石、矿石、土壤、水体沉积物、大气颗粒物、植物和水生生物中的铊元素和铅同位素组成的系统分析，查明铊污染的总体面貌，全面获得其含量、形态和分布特征；利用铊元素-铅同位素示踪方法，评价铊在地表岩石单元中的释放潜力和铊从矿石迁移进入水体、土壤、大气、植物等环境介质的潜力，构建基于云浮硫铁矿及邻区的铊元素-铅同位素示踪体系，揭示伴生元素铊在表生环境中的富集机理和扩散途径，评估矿产资源利用中伴生元素铊对区域生态系统与人体健康的影响。通过对伴生元素铊的环境行为的系统研究，有助于揭示铊在多介质环境中的来源与迁移转化规律，深化其与区域社会经济发展间的关系的认识，是从区域尺度上控制重金属污染的科学前提；有助于发展特定区域（矿山）环境中微量金属的来源和环境过程的判识与示踪体系，对于减少和防止资源开发地区铊中毒的发生及其对生态环境的危害，具有重要的科学意义和显著的社会经济效益。

对云浮硫铁矿及周边地区表层土、剖面土、河水、河流沉积物、农作物等样品的多种重金属元素分析结果显示矿区及纳污河中Cd、Cr、Pb、Zn等元素含量异常，纳污河水中Cd超国家灌溉水III类水质标准、其沉积物中Cd、Cu、Pb、Zn含量超标，以Cd最为严重，形态分析显示多以残渣态形式存在，特别是Cd，具潜在威胁。矿区及纳污河两岸表层土Cd、Pb、Zn多超国家土壤II标准，但矿区重金属分散迁移对下游地区影响有限；土壤剖面的分析显示矿区及尾矿库下土壤污染深度较深，50cm深与表层相当，远离矿区及尾矿库其影响深度逐渐而降低；尾矿库下种植的花生仁与根系抖落土的重金属含量及有效态含量呈正相关，Cd、Cu、Pb超食卫标准。对矿样的动态浸滤试验研究显示黄铁矿氧化过程中的中和酸成分和产酸成分的消耗呈非线性关系，特别是排放液pH <3后，Fe3+参与并加速氧化反应，固溶物溶出速率提高4倍以上，且将持续释放约三十年以上，极大地促进了伴生元素Tl的释放；为期2年的氧化淋滤实验显示重金属Tl伴随黄铁矿酸化开始而释放，并伴随黄铁矿的风化进程呈波段减弱，具有较强的迁移性，但pH值的不断降低对Tl的释放没有明显促进作用，而还原环境有助于Tl的释放迁移，在滤液中Tl 的浓度则与pH 值呈正相关。