典型铊矿化区河库水体重金属污染特征和风险评估
黔西南滥木厂是典型的铊矿化区，历史矿业活动造成区域水环境污染严重。过去三十年，许多学者针对滥木厂铊矿化区表生环境介质中铊（Thallium，Tl）的赋存特征、迁移富集规律以及人体健康效应等方面展开了系统研究，并取得了丰硕的成果；但是，一方面，已有的研究多集中铊矿化核心区，且研究多集中在矿山生态修复之前，而对于2017年滥木厂核心矿区生态复垦与历史遗留废渣整治之后，周边及下游河库水环境中铊的时空变化规律与污染现状以及修复前后水体铊等重金属污染改善状况等均缺乏系统研究，未能科学反映矿山生态整治后矿山区域水环境修复效果；另一方面，由于饮用水源地水质监测标准长期未将Tl列入常规监测指标，加上受限于仪器分析精度不足，滥木厂下游饮用水水源地水体Tl富集特征、水体Tl是否超标等方面的研究十分匮乏。基于此，本研究以贵州省黔西南州滥木厂铊矿区清水河以及下游纳山岗水库为研究对象，系统采集不同时期水体、表层沉积物以及沉积物柱芯等样品，通过水化学分析、元素含量与赋存形态分析，结合污染状况评估以及环境风险评估，系统查明了区域水环境水化学和铊等重金属时空变化特征，厘清了区域水环境污染状况，评估了区域水体环境健康风险。取得的认识主要包括以下几个方面： （1）清水河流域水体均为近中性至弱碱性，阳离子以Ca2+和Mg2+为主，阴离子以HCO3-和SO42-为主，水化学类型为Ca·Mg-HCO3·SO4(SO4·HCO3)型；主要离子浓度季节性变化与空间差异较小，水化学组分主要受碳酸盐岩风化和蒸发岩溶解控制；生态修复后清水河水体Tl浓度下降，但Tl污染依旧严重，且季节性差异明显，洪水期和平水期相对稳定，而枯水期水体Tl含量受地下泉水和历史遗留废渣影响显著，波动较大，最高可达4.036μg/L，内梅罗污染指数法评估结果表明清水河水体Tl为重度污染。 （2）清水河水系沉积物中Tl、As、Sb、Ba等重金属均存在不同程度的富集，且空间差异较大，表明河流受历史工业活动影响较大；沉积物高含量点位主要位于清水河上游，且随着与核心矿区距离的增加迅速降低；清水河水系沉积物中Tl的赋存相态表现为残渣态＞可还原态＞可氧化态＞可交换态，可还原态占比较高，个别点位可交换态占比较高，表明清水河沉积物有一定的环境铊风险，而其它重金属（除Cd外）主要以残渣态形式存在，活性较低，环境风险小；富集因子、地累积指数以及生态风险评估结果表明清水河沉积物中主要的污染物为Tl，为严重污染程度，其次为As和Sb，呈现中度或轻度污染水平。 （3）纳山岗水库水体为近中性至弱碱性，与清水河水体相似，阳离子和阴离子分别以Ca2+、Mg2+、HCO3-和SO42-为主，水化学类型为Ca·Mg-SO4·HCO3型，且主要离子浓度季节性变化与空间差异较小；纳山岗水库水体Tl存在明显超标（限值：0.1μg/L），且表现为洪水期（均值：0.876μg/L）＞枯水期（均值：0.637μg/L），其他元素含量均低于《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2022）的限值；水库水体Tl含量存在分层现象，表现为上层与中层相近，而底层偏低的特征；纳山岗水库沉积物主要表现为Tl的明显富集，沉积柱芯、分层沉积物显示从表层到底层Tl表现为逐步升高的趋势，说明表层沉积物存在一定的Tl释放；纳山岗水库沉积物中Tl的赋存相态与清水河水体沉积物相似，均表现为残渣态＞可还原态＞可氧化态＞可交换态，存在一定的铊环境风险； （4）纳山岗水库水体在洪水期、枯水期均表现为Tl的重度污染，而沉积物主要在洪水期表现为重度污染水平，且Tl是沉积物污染的主要贡献因子，其他元素表现为中度或轻度污染水平，水库重金属污染水平低于清水河沉积物；人体健康风险评估结果表明饮水暴露是区域居民重要的暴露途径，其是皮肤接触暴露的两个数量级以上；相对于成人，儿童的非致癌风险略高。
水库污染;重金属;铊离子;环境风险评估;水化学分析
广州大学
硕士
环境科学
肖唐付
2023
中文
X524
2023-08-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）