杨彤彤的文献综述终稿111.doc

内蒙古科技大学内蒙古科技大学 本科生毕业论文文献综述报告本科生毕业论文文献综述报告 题题 目 尾矿坝渗漏水重金属对周目 尾矿坝渗漏水重金属对周 边农村地下水的影响情况边农村地下水的影响情况 学生姓名 学生姓名 学学 号 号 0866149118 专专 业 生物技术业 生物技术 班班 级 生技级 生技 2008 1 班班 指导教师 王剑英指导教师 王剑英 教授教授 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 II 摘要摘要 地下水是水循环最重要的一个环节 一旦地下水污染 会给工农业造成经 济损失 也会影响人体健康 甚至破坏该地区生态系统 在我国北方 地下水 作为生活生产主要供水来源 因此地下水的安全尤为重要 随着经济的高速发展 包头市成为以冶金 稀土 机械为主的综合型工业 城市的同时 包钢尾矿坝所带来的环境问题越来越受到人们的重视 本文针对 包钢尾矿坝渗漏水对地下水污染情况 对地下水中重金属含量进行测定 用内 梅罗指数法评估地下水水质 并以 RAIS 推荐的暴露剂量计算方法 对尾矿坝 周围村庄的地下水通过饮水和皮肤接触两种暴露途径对人体产生的健康危害进 行评价 关键词 关键词 尾矿坝 地下水 重金属污染 综合指数法 风险评价 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 III 目目 录录 摘要摘要 II 1 尾矿坝研究现状尾矿坝研究现状 1 1 1 尾矿坝概述 1 1 2 尾矿坝对环境影响概述 2 1 2 1 沉积坡段上的尾矿砂对大气和土壤环境的影响 2 1 2 2 尾矿坝渗透水 外排水及输浆系统的跑冒矿浆对地表水水体和地下水 的影响 3 2 地下水污染研究现状地下水污染研究现状 3 2 1 地下水概述 3 2 2 地下水污染概述 4 2 2 1 地下水污染来源 5 2 2 2 地下水污染的途径 7 2 2 3 地下水污染危害 8 2 3 地下水重金属污染对环境的影响 8 2 3 1 对植物的影响 9 2 3 2 对人的影响 9 3 包钢尾矿坝渗漏水对地下水污染研究包钢尾矿坝渗漏水对地下水污染研究 12 3 1 包钢尾矿坝污染研究现状 12 3 1 1 包钢尾矿坝概况 12 3 1 2 包钢尾矿坝地质环境 13 3 2 包钢尾矿坝渗漏水对地下水重金属污染研究 14 3 2 1 水体污染 14 3 2 2 土壤污染 15 3 2 3 辐射污染 15 3 2 4 空气污染 16 4 地下水研究调查方法地下水研究调查方法 16 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 IV 4 1 水质采样技术 16 4 2 无机分析技术方法 17 5 重金属污染的地下水和健康风险评价重金属污染的地下水和健康风险评价 18 5 1 地下水水质评价 18 5 2 地下水污染健康风险评价研究 19 5 2 1 致癌风险评价 19 5 2 1 1 饮水途径 20 5 2 2 非致癌物风险评价 21 参考文献参考文献 23 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 1 1 尾矿坝研究现状尾矿坝研究现状 1 1 尾矿坝概述尾矿坝概述 尾矿是指金属或非金属矿山开采出的矿石 经选矿厂选出有价值的精矿后 排放的 废渣 1 由于采矿技术的限制 通常尾矿含有暂时不能处理的有用 或有害成分 若大量的尾矿随意排放会造成资源流失 侵占农田 淤塞河道且 污染环境 尾矿坝是指在山谷口处或洼地的周围筑坝 将金属和非金属矿山企业进行 矿石选别后的尾矿或其它工业废渣排入其内进行沉淀的贮存场所 2 我国作为 一个矿业生产大国 每年由选矿而产生 3 108 t 尾矿 其中仅有小部分用于矿山 充填或综合利用 绝大部分储存在尾矿库中 所以尾矿坝一方面是金属和非金 属矿山的一种重要生产设施 另一方面也是环保和安全上的重大的危险隐患 3 根据国家安监局 2008 年底统计 全国尾矿坝总计 12655 座 地理分布不均 匀 主要集中在华北 东北 华中地区 尾矿坝数量最多的是河北省 山西省 辽宁省 4 我国尾矿坝数量约占世界尾矿库总数的 50 以上 但规模较小 所 谓遍地开花 因为很多民营及非国有小型矿山基础薄弱 技术工艺落后 尾矿 坝的的设计管理不规范 造成大量土地资源浪费的同时严重污染环境 据美国 克拉克大学公害评定小组的研究表明 在世界 93 中事故公害隐患中 尾矿坝事 故的危害排名 13 位 5 大量事实表明 因为管理不善 设计不合理等原因 高 势能的尾矿坝所引发的人造泥石流等灾害造成了巨大的经济损失和人员伤亡 6 7 如下图所示 自 2001 年来 我国尾矿库事故中 排在首位的事故是尾矿坝溃坝 占 58 第二是排洪系统破损事故 占 18 第三是渗漏或管涌引起事故排 占 12 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 2 溃坝58 排洪系统破碎18 渗漏或管涌12 洪水漫顶5 其他8 图 1 1 事故类型统计表 我国尾矿坝事故有原因主要有两方面 第一 由于我国粗放型经济持续快 速发展 在原材料上的需求旺盛 选矿企业基于跨大规模增加加产量 忽略了 对尾矿坝的维护建设投入 第二 我国大部分尾矿坝规模小 条件差 普遍存 在勘察 设计 施工 监理 竣工验收等 先天不足 问题 先天建设和生产 运行管理不规范造成了现在的管理难度大 据了解 由于我国尾矿坝的建设标 准偏低 筑坝 维护 管理技术水平较低 当前我国大量的尾矿坝带病运行 防渗标准不高 技术落后 工程质量差 隐患多 致使不少尾矿坝发生渗漏 从坝内外泄的酸性水 部分是碱性 对周围环境和地下水造成污染 5 7 尾矿的 大量排放 侵占大量土地 破坏自然景观 严重破坏了原有的自然生态环境 有些还含有多种有害成分甚至放射性物质 污染矿区和周围环境 构成严重的 社会公害 我国尾矿的排放量正在逐年增长 越来越多的尾矿坝正在吞噬着我 们的生存环境 威胁着我们的生命 财产安全 尾矿坝所带来的问题应当得到 我们的重视 1 2 尾矿坝对环境影响概述尾矿坝对环境影响概述 1 2 1 沉积坡段上的尾矿砂对大气和土壤环境的影响沉积坡段上的尾矿砂对大气和土壤环境的影响 一些矿山矿物嵌布粒度细 为了达到单体解离 通常矿石被磨得很细 选 矿厂的尾矿浆通过管道系统排入尾矿坝中 矿浆所携带的尾矿砂在坝内沉淀 澄清水由溢水塔向外排泄 坝内形成干坡段和水域 尾矿坝及干坡段上的尾矿 粒度小 含水量相对较低 经风力作用易于产生扬尘 尤其是干旱 少雨 大 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 3 风季节 尾矿粉更易飞扬 从而污染环境空气 导致该地区的土壤污染 土地 退化 植被破坏 对周边的生态环境造成了严重的不良影响 有时甚至直接威 胁到人畜的生存 8 废石堆中的硫化矿物与空气接触氧化释放出 SO2 CO2等有害气体造成酸 雨和温室效应 1 2 2 尾矿坝渗透水 外排水及输浆系统的跑冒矿浆对地表水水体和地下水的影尾矿坝渗透水 外排水及输浆系统的跑冒矿浆对地表水水体和地下水的影 响响 选矿厂排出的尾矿水中常含有大量的药剂及有害物质 其来源为选矿过程 中加入的浮选药剂以及矿石中的金属元素 常见的有氰化物 黄药 黑药 松 油 铜离子 铅离子 锌离子 个别情况下还可能有砷 酚汞等 如选金用的 氰化物是一种剧毒药剂 再如选矿中常用的黄药 黑药 酚类化合物在水中散 发出一种难闻的特殊气味 对人畜是十分有害的 9 尾矿水中的重金属一方面来源于尾矿风化过程 另一方面来源于化学药剂 的浸泡 尾矿水再渗漏到周围土壤 地表水及地下水中 影响农作物 畜禽和 鱼类的生长繁殖 通过食物链进入人体体内 危害人类身体健康 10 尾矿露天堆放 其流的侵蚀渗入土壤 使土壤被有害物质 放射性物质等 污染 影响作物根系生长 导致周围植被减少 造成水土流失 土壤营养元素 损失 土壤理化性质劣化 同时造成土壤酸化 盐渍化 导致结构改变 破坏 土壤中微生物的生长 11 2 地下水污染研究现状地下水污染研究现状 2 1 地下水概述地下水概述 水是万物之源 是一切生物生存的物质基础 广义的水资源 指地球上水 的总和 水以固态 液态和气态形式分布于地球表面和地球岩石圈 大气圈 生物圈中 虽然地球有着 13 9 108 km3的水储量 淡水储量仅为总储量的 2 53 而人类可以利用的仅为淡水储量的 0 006 12 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 4 表 2 1 地球水的分布及分配比 地球水的分配比 水类型水分布水量 km3 占总出水量 占总淡水量 淡水湖1250000 0090 35 盐湖及内陆海1040000 008 河流12500 00010 01 土壤湿气670000 005 4000m 深的地下水83500000 061 22 4 冰帽与冰川292000002 1477 2 淡水 大气水130000 0010 04 海水海洋132000000097 3 总计1360000000100100 水资源是基础自然资源 是生态环境的控制因素之一 同时 又是战略资 源 是一个国家综合国力的有机组成部分 我国虽然以 2 9 1012 m3的水资源总 量排到世界第六位 但按照人均水量来计 人均占有量为 2500 m3 为世界人 均水量的 1 4 世界排名第 110 位 被联合国列为 13 个贫水国家之一 13 在我国当前的用水结构中 地下水距为首位 约占全国总供水量的 20 饮用水供水量的 70 农田灌溉水量的 40 工业用水量的 38 并且这种 用水结构短期内不会改变 我国有 400 多个城市开采地下水 北方和西部地区 主要城市的地下水开采利用率往往超过供水总量的 50 某些城市和广大农村 地区地下水甚至是唯一的供水水源 14 16 地下水与生态环境关系密切 在其形成过程中与生态环境进行着物质 能 量循环和信息交流 对生态环境具有支撑作用 因此 地下水是水圈与岩石圈 生物圈 大气圈等各个圈层相互作用过程中能量 物质交流与汇集的载体与纽 带 17 2 2 地下水污染概述地下水污染概述 地下水污染的独特之处是污染隐蔽 难以治理 地下水不同于地表湖泊水 其生成 发展条件都隐于地表 很难在第一时间被发现 即使发现 由于其周 围环境的复杂性 要想根治也极其困难 18 地下水流动缓慢 交替程度较弱 自净能力低 一旦受到污染较难在短时间内恢复 19 地下水污染是该指由于人 类活动使地下水的物理 化学和生物性质发生改变 从而地下水在各个方面的 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 5 应用受到阻碍和限制 改革开放以来 我国经济一直保持较高的增长速度 生产力得到极大解放 物质逐渐丰富 人民群众的生活水平得到大幅度提高 但是 由于未能正确处 理好发展经济和保护环境之间的矛盾 环境污染也越来越严重 地下水污染问 题也日益突出 按引起地下水污染的自然属性可划分为 天然污染源 如地表 污水体 地下高矿化度水或其它劣质水体 含水层或包气带所含的某些矿物等 和人为污染源 人为污染源又根据产生各种污染的部门和活动划分为 工业污 染源 农业污染源 生活污染源 矿业污染源 按污染的几何形状特征可划分 为 点污染源 如城市污染和工矿企业污水排放口等 线污染源 如被污染的 河流 面污染源 如用污水灌溉等 按污染物的运动特性划分为 固定源 移动源 从我国地下水现状污染情况看 地下水污染主要来自人类活动的影响 2 2 1 地下水污染来源地下水污染来源 2 2 1 1 工业污染源工业污染源 工业废水中含有各种有害的物质 废渣主要包括高炉废渣 钢渣 粉煤灰 火电厂灰渣以及污水处理厂的淤泥 他们常含有多种有害物质 甚至有剧毒 若处置不当 经过分解 淋滤作用和下渗将会污染地下水 2 2 1 2 农业污染源农业污染源 农业生产活动中施用的化肥 喷洒的常效农药以及污水灌溉等 在短期内 确实能提高粮食作物产量 但长远看来 都会因为土壤渗滤作用污染地下水 影响生态环境 2 2 1 3 生活污染源生活污染源 人类生活活动所产生的垃圾生物降解和雨水淋滤的作用下 产生 Cl SO42 NH4 生化需氧量 总有机碳和悬浮固体含量高的淋滤液 并产生 CO2和 CH4 这些垃圾的随意堆放 最终以污水形式补给并污染地下水 特别我国地 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 6 下水埋深较浅的广大地区 或者随着生活垃圾乱堆乱放 许多地下水出露的洼 地 池塘被生活垃圾填平 经过长期腐烂及大气降水淋滤 臭水 脏水 有害 元素直接下渗地下水污染 2 2 1 4 采矿活动污染采矿活动污染 采煤过程使煤层处于氧化环 煤炭中大多含有硫 经过一系列反应 使水 呈酸性会形成 pH 值低于 6 的酸性矿井水 酸性矿井水会下渗污染下伏含水系 统 或者经排水污染地表水水源 酸性矿井水排入河流 pH 值小于 4 时会使鱼 类死亡 酸性矿井水排入土壤 破坏土壤的团粒结构 使土壤板结 农作物枯 黄 人与酸性矿井水长期接触 可使手脚破裂 眼睛痛痒 通过食物链影响人 体健康 由于矿坑排水降低了地下水 是原来处于饱和带的矿体岩 转化为包气带 有些难溶矿物可转变为易溶矿物 经过风化 雨水渗入淋滤或由于暂时停止抽 水 水位回升时的溶解 是矿区地下水中增加某些成分 造成地下水水质恶化 2 2 1 5 地下水超量开采地下水超量开采 地下水超量开采引起地下水位持续下降 形成大面积的降落漏斗 改变了 动力条件 起水质不佳的浅层水越流补给深层水 同时含水层漏斗部分的氧化 还原条件增强 促使土体中有机物分解 使 CO2分压增大 加之生活污染物进 入土体 污染物中有机物质的分解也使 CO2分压增大的复合作用 促进土体中 难溶的方解石 白云石的溶解 钙 镁离子转入地下水中 这是漏斗区总硬度 升高的重要原因 2 2 1 6 大气降水污染大气降水污染 大气污染主要是重工业城市 能源化工城市 因为它的主要燃料是煤炭 大量的废气和烟尘污染大气 随降雨降止地表 有的雨水酚的含量超标 pH 值 偏低 SO42 偏高 降水的酸化 还有其它有害元素 对浅层地下水的污染是 必然的 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 7 2 2 1 7 其它突发性环境灾难其它突发性环境灾难 油管污水管破裂 石油泄露 化工厂化学品外泄 矿山事故尾矿坝溃坝等 突发性环境灾难均可制造污染因素 来污染地下水 2 2 2 地下水污染的途径地下水污染的途径 地下水污染途径指污染物从污染地进入地下水中所经过的路径 除了少部 分气体 液体污染物直接通过岩石空隙进入地下水 大部分污染物会随着补给 地下水的水源一道进入地下水中 因此 地下水污染途径与地下水的补给来源 有密切的关系 通常可分为以下几种形式 通过包气带渗入 由集中通道直接 注入 由地表水体侧向渗入 含水层之间的垂直越流污染 2 2 2 1 通过包气带渗入通过包气带渗入 通过包气带渗入又可分为连续渗入和断续渗入 连续渗入是污染液从废水 坑等污染源不断通过包气带想地下水渗漏 其污染程度主要受包气带岩层厚度 和岩性控制 断续渗入是堆放在地面的工业废渣和城市垃圾被降雨淋滤而通过 包气带下渗污染地下水 其污染程度与污染物的种类和性质 以及下渗水源的 多少 包气带岩层的厚度和岩性因素有关 2 2 2 2 由集中通道直接注入由集中通道直接注入 这种途径是利用废井坑道或岩溶通道将废水直接排入地下岩石孔隙 裂隙 中 直接造成地下水的污染 2 2 2 3 由于地表水体侧向渗入由于地表水体侧向渗入 被污染的地表水间接污染地下水 其污染程度受河流沿岸岩石的地质结构 水动力条件以及水源地距岸边的距离等影响 2 2 2 4 含水层之间的垂直越流污染含水层之间的垂直越流污染 这种污染途径主要指污染了的第四系或石炭系等浅层地下水越流入渗污染 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 8 深层地下水 对于岩溶山区的岩溶地下水 承压水 而言是一种潜在的污染源 并且一旦被污染 很难在短期得到治理 18 20 尾矿坝渗漏水中一方面含有选矿残余的化学试剂 另一方面来自矿渣风化 溶解的重金属 一旦发生渗漏 通过以上途径污染地下水源 可能造成工农业 经济损失 危害人畜身体健康乃至破坏生态平衡 2 2 3 地下水污染危害地下水污染危害 2 2 3 1 危害人类健康危害人类健康 当人们饮用已污染的地下水 化学或物理污染物可能导致腹泻 肝炎 恶 性肿瘤 怪胎甚至癌症 生物污染物会导致皮肤病 沙眼 钩虫病等 另外 被污染的水可能通过生态食物链进入人体 2 2 3 2 造成经济损失造成经济损失 当用已污染的水进行农作物灌溉时 可能会降低作物产量及质量 减少作 物耐寒 耐热性能 最终造成农业经济损失 被污染的地下水还能够通过其它 方式间接影响工业生产 造成人力 物力浪费 且治理成本较高 2 2 3 3 破坏生态平衡破坏生态平衡 自然界是一个完整的有机体 其内部的生态因素相互影响 制约 污染的 地下水经过排给 径流 进入河流 湖泊和其它环境 不但造成二次污染 而 且对水生 陆生生物的生长 繁殖造成极大的危害 2 3 地下水重金属污染对环境的影响 重金属是指密度大于 4 5 kg cm3以上的金属 重金属污染物主要是指 Hg Cd Pb Cr Cu Ne Co Sn 以及类金属 As 等 土壤重金属污染是指 由于人类的活动将重金属带入土壤中 致使土壤重金属含量明显高于其自然背 景值 并造成生态破坏和环境质量恶化的现象 土壤重金属污染会引起土壤的 组成 结构和功能发生变化 微生物活动受到抑制 有害物质或分解产物在土 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 9 壤中逐渐积累 通过 土壤 植物 人体 或 土壤 水 人体 间接被人体 吸收 危害人体健康 23 土壤中重金属元素按其生物化学性质可分为两类 一 类是在一定浓度范围内可以维持生物机体正常生理活动的必需元素 但如果其 浓度超过一定范围 就会导致机体中毒 如 Cu Zn 等 另一类则是生物体正 常生理活动的非必需元素 也是有害的元素 如 Cd Pb Hg 等 24 2 3 1 对植物的影响对植物的影响 一般来说 重金属对植物影响是 低促高抑 即土壤中重金属浓度较低时 对植物生长有促进作用 但植物如果大量从污染环境中吸收重金属 往往会产 生直接或间接伤害从而抑制植物生长甚至死亡 通常植物受到重金属污染时会 出现生长迟缓 植株矮小 根系伸长受抑制直至停止 叶片失绿 出现褐斑等 症状 25 2 3 2 对人的影响对人的影响 2 3 2 1 Pb 一但进入人体很难排除 直接伤害人的脑细胞 特别是胎儿的神经板 可造成先天大脑沟回浅 智力低下 儿童血液中铅的含量超过 0 6 g mL 时 就会出现智能发育障碍和行为异常 对老年人造成痴呆 脑死亡等 致癌突变 26 2 3 2 2 Hg 全身症状为头痛 头昏 乏力 发热 口腔及消化道症状表现为齿龈红 肿酸痛 糜烂出血 牙齿松动 龈槽溢脓 口腔有臭味 消化系统的恶心 呕 吐 食欲不振 腹痛 腹泻 皮肤接触可出现红色斑丘疹 以四肢及头面部 分布较多 少数患者可有肾损害 个别严重者可有咳嗽 胸痛 呼吸困难 绀 紫等急性间质性肺炎的表现 20 世纪 50 70 日本著名的公害病 水俣病即为甲基 汞慢性中毒症 先后导致千余人死亡 并引发大量婴儿残疾 患者四肢麻木 运动失调 语言不清 耳目失聪 精神错乱 在痛苦中死去 27 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 10 2 3 2 3 Cr Cr 是银白色的坚硬金属 有二价 三价和六价化合物 其中三价和六价化 合物较常见 Cr6 Cr3 Cr2 铬可通过消化道 呼吸道 皮肤和黏膜侵入人 体 对人体的毒害为全身性的 对皮肤黏膜具有刺激作用 可引起皮炎 湿疹 由呼吸进入 对呼吸道有刺激和腐蚀作用 引起鼻炎 咽炎 支气管炎 严重 时使鼻中隔糜烂穿孔 并且有致癌作用 如 Cr6 可以诱发肺癌和鼻咽癌 28 2 3 2 4 As As 及其化合物进入人体 蓄积于肝 肾 肺 骨骼等部位 特别是毛发 指甲中贮存 As 在体内的毒性作用主要是与细胞中的酶系统结合 使许多酶的 生物作用失掉活性而被抑制造成代谢障碍 砷慢性中毒通常需要几十年才发病 主要表现末梢神经炎和神经衰弱症候群的症状 表现为皮肤色素高度沉着 皮 肤高度角化和龟裂性溃疡 急性砷中毒多见于从消化道摄入 主要表现为剧烈 腹疼 腹泻 恶心 呕吐 抢救不及时即造成死亡 29 世界卫生组织官员公布 全球至少有 5000 多万人口正面临着地方性砷中毒的威胁 其中 大多数为亚洲 国家 而中国正是受砷中毒危害最为严重的国家之一 28 2 3 2 5 Cd Cd 是人体非必需元素 在自然界中常以化合物状态存在 一般含量很低 不会影响人体健康 Cd 与 Zn 是同族元素 在自然界中 Cd 常与 Zn Pb 等共生 当环境受到 Cd 污染后 Cd 可在生物体内富集 并且代谢较慢 通过食物链进入 人体 引起慢性中毒 Cd 进入体内可损害血管 导致组织缺血 引起多系统损 伤导致高血压 引起心脑血管疾病 Cd 还可干扰 Cu Co Zn 等微量元素的代 谢 阻碍肠道吸收 Fe 并能抑制血红蛋白的合成 还能抑制肺泡巨噬细胞的 氧化磷酰化的代谢过程 从而引起肺 肾 肝损害 Cd 还具有致癌 致畸和致 突变作用 破坏骨钙 取代骨中钙 骨头易断 30 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 11 2 3 2 6 Mn Mn 可以以蒸气 烟尘的形式通过呼吸道进入人体 经消化道吸收缓慢而 不完全 经皮肤吸收甚微 急性锰中毒可因口服高锰酸钾或吸入高浓度氧化 锰烟雾引起急性腐蚀性胃肠炎或刺激性支气管炎 肺炎 慢性锰中毒主要见 于长期吸人锰的烟尘的工人 临床表现以神经系统锥体外系症状为主 且有 神经行为功能障碍和精神失常 30 2 3 2 7 Cu 尽管 Cu 是重要的必需微量元素 但应用不当 也易引起中毒反应 口 服时 Cu 的毒性以 Cu 的吸收为前提 金属铜不易溶解 毒性比铜盐小 铜 盐中尤以水溶性盐如醋酸铜和硫酸铜的毒性大 当Cu 超过人体需要量的 100 150 倍时 可引起坏死性肝炎和溶血性贫血 2 3 2 8 Zn Zn 可以通过多消化道 呼吸道 皮肤接触等多种途径进入体内 通常食 入性急性中毒表现为恶心 呕吐 腹痛 血便 发烧 常自行恢复 而吸入 ZnCl 的烟雾微粒会引起咳嗽 呼吸困难 严重者会变成呼吸窘迫症 急性肾衰 竭 甚至死亡 皮肤接触锌化合物会引起皮肤炎 有些人会溃疡 眼睛喷到氯 化锌及硫酸锌溶液会引起伤害 长期长期吃雄性动物生殖器 服用大量锌药片 会引起慢性锌中毒 会引起血铜浓度大幅下降 贫血 白血球稀少症 免疫力 受损 体重减轻等症状 2 3 2 9 Ni 一般常见于吸入有机镍所致 中毒症状类似一氧化碳中毒 但合并有血糖 及尿糖上升 常会伴有恶心 呕吐 头痛 头晕 失眠 躁动持续数小时 然 后 12 小时到 5 天没症状 随之会有如肺炎般的胸闷 呼吸困难 咳嗽 心悸 流汗 虚弱及视力模糊 Ni2 中毒 误饮镍污染的饮水或透析用水被污染所致 其症状为恶心 呕 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 12 吐 头痛 心悸 虚弱 腹泻 呼呶短促 咳嗽等持续 1 2 天 慢性中毒常见 于从事电镀业者 长期皮肤接触会有过敏性皮肤炎发生 另外慢性呼吸道疾病 免疫机能异常 及癌症都可发生 通常情况下对人体毒害最大的有 5 种 Pb Hg Cr As Cd 这些重金 属在水中不能被分解 人饮用后毒性放大 与水中其他毒素结合生成毒性更大 的有机物 其中 Pb 对人体的危害最大 其次是 As 和 Hg 31 3 包钢尾矿坝渗漏水对地下水污染研究包钢尾矿坝渗漏水对地下水污染研究 3 1 包钢尾矿坝污染研究现状包钢尾矿坝污染研究现状 3 1 1 包钢尾矿坝概况包钢尾矿坝概况 稀土广泛应用与世界经济和军事领域 无论是计算机硬盘还是航空航天的 卫星 火箭 都需要稀土元素 随着稀土股价的不断飙升 稀土生产所带来的 辐射和污染正日益引起人们的关注 内蒙古包头市包钢稀土厂南墙外 包钢炼 铁形成的稀土废渣随废液通过长满铁锈的管道穿过新光村 向村西 3 km 外的打 拉亥村旁的尾矿坝汇集 32 33 包钢白云鄂博铁矿位于包头市北 150 km 由我国地质学家丁道衡于 1927 年发现 包头铁矿区分为两个部分一是包头尾矿库区 二是位于白云鄂博的铁 矿采矿区 1957 年所建的白云鄂博矿区属内蒙古自治区包头市所辖 矿区南距包头市 区 149 km 区域面积 328 km2 34 白云鄂博矿是以铁 稀土 钍 铌等为主的 多元素共生矿 矿区内有五个矿体 其中主要的有三个 主矿 东矿和西矿 主矿和东矿有探明矿石 8 108 t 平均品位含铁约 34 稀土约 5 钍约 0 032 西矿有探明矿石 8 108 t 是以铁 33 15 为主的低稀土 低钍 低磷 低氟的矿 床 适宜作为铁矿开采 包钢建厂之初 仅将白云鄂博主东矿设计为单纯的铁 矿 未考虑稀土和钍的综合利用 然而白云鄂博主矿和东矿 现在两矿作为铁 矿已开采了 40 但其中的稀土利用率不到 10 钍利用率则为 0 由于国 土资源部限产计划 目前采矿的技术限制等原因 稀土的回收利用率仅达 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 13 10 35 37 包钢从白云鄂博铁矿采矿 经铁路运至包头选矿厂 经选矿工艺后将剩余 矿浆全部输入包头尾矿坝 大部分稀土资源随浮选后的废液直接排到尾矿坝中 截至 2011 年 5 月 已采出铁矿石 3 3 108 t 尾矿量约为矿石的 60 即有约 1 8 亿 t 尾矿 是国内最大的尾矿坝 尾矿库为平地型尾矿库 其东西宽约 3 2 km 南北长约 3 5 km 坝体周长 11 5 km 占地面积约 12 km2 有效库容 0 688 3 108 m3 周围临近地区包括打拉亥上 下村 新光村一 三 八村等 5 个村庄和九原工业区 目前 尾矿库已形成四周放矿筑坝 中心取水的生产 方式 坝体已加高至绝对标高 1055 m 38 3 1 2 包钢尾矿坝地质环境包钢尾矿坝地质环境 包钢尾矿场位于包头市西南 距包钢厂区约 3 km 其北部为乌拉山 南部 为黄河 地形北高南低 平均坡降约为 4 按地貌成因划分 工作区北部是 山前倾斜平原 南部是黄河冲积平原 尾矿场就修建在山前倾斜平原的两个扇 形地中 下部的交界处 区内出露的均为第四纪地层 其沉积厚度大于 1000 m 分别为 Q1 2黄色粘 性土及砂冻组 Q3淤泥 砂砾组和 Q4砂土 砾石组 区内一有潜水和承压水 承压水赋存于 Q1 2 沉积的砂砾石层中 埋深为 50 120 m 其顶板为巨厚 30 100 m 的湖相淤泥层 在天然条件下与潜水无 水力联系 潜水主要赋存在 Q3沉积的砂砾组地层中 按照含水层的成因及组成 特征又可划分为山前冲 洪积平原区和黄河冲积平原区两个水文地质单元 山前冲 洪积平原区 分布在昆都仑河 哈德门沟冲 洪积扇上 含水层 由卵石 砾石及砂类土组成 据抽水试验和注水试验资料 尾矿场地区含水层 的渗透系数为 2 28 21 79 m d 潜水埋深 1 35 m 总的流向由北向南 水力坡度 约为 2 4 潜水补给源主要有北部山区地下逞流和大气降水 水化学类型从北 而南 由 HCO3 Ca 型水变为 HCO3 Na 型水 尾矿场附近下游地区 由于受渗 漏水的影响 水化学类型为 SO4 Na 型 黄河冲积平原区 含水层主要由黄河冲积的含粘性土的粉 细砂组成 渗 透性能较差 渗透系数为 1 01 16 72 m d 潜水径流速度缓慢 埋深浅 0 5 3 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 14 m 排泄方式以垂直向的蒸发作用为主 因而促使盐分的积累 潜水矿化度一 般 1 3 g L 个别井孔达 10 g L 以上 水化学类型以 HCO3 Na 和 SO4 Cl Na 型 水为主 潜水的补给来源有山前冲 洪积平原区的地下径流 大气降水和土壤 融冻水等 在污灌区和黄灌区还受工业污水和黄河水的补给 39 该地区气候干燥寒冷 降水量少且集中于夏季 一般年平均降水量在 300mm 左右 日照长 蒸发量大 蒸发量为 1938 2342 mm 无霜期为 158 天 左右 冬季主导风向是北风 西北风 夏季盛刮东南风 3 5 月由于冷暖空气交 换频繁 是全年风速最大的季节 年平均大风日在 46 天左右 年平均风速 3 m s 年平均浮尘日为 25 9 天 扬沙日为 43 3 天 因而使尾矿坝南部坝体和冲 积滩受风蚀影响严重 每年风蚀厚度约 7 cm 以上 风力搬运现象比较突出 东 南部坝体外坡已积落尾矿粉多年 由于矿粉颗粒较细 遇到风天时产生扬尘 是包钢最大的扬尘来源 40 3 2 包钢尾矿坝渗漏水对地下水重金属污染研究包钢尾矿坝渗漏水对地下水重金属污染研究 包钢生产过程中放射性社由尾矿带出 77 67 尾矿中平均含铁 23 9 氟 10 15 稀土 7 35 锰 1 94 磷 0 94 铌 0 14 钍 0 05 是一个多元 素共存的宝贵资源 41 关于尾矿坝对环境的影响 环保部门已做过评价 主要是三方面 一是废 水渗透对周围地下水和土地的影响 二是因为尾矿坝露出表面有 1 3 面积未被 水覆盖 矿粉随风迁移对大气的影响 三是尾矿坝是平地筑坝 坝体己高出地 面十几米 如有地震等自然灾害发生将会造成坝体崩堤 其后果十分严重 除 此之外包头稀土冶炼企业由于采用的浓硫酸高温焙烧工艺 生产过程中排出含 氟的大量废气 含氨氮和氟的废水和含有放射性元素钍的废渣 都给环境带来 严重污染 而废渣中的钍被烧死在渣中生成一种焦磷酸钍 是无法再回收的 这些废渣被环保部门指定堆放在固定地方 长期大量堆放会对环境和生态带来 严重影响 42 3 2 1 水体污染水体污染 据包头环境保护 包环站纠 2006 第 01 号 污染纠纷监测报告 显示 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 15 打拉亥上村的地下水溶解性固体 硫酸盐 总硬度 氯化物均超标 属于劣五 类水 已经不具备农灌功能 更不适合人畜饮用 该区域的地下水中的主要超 标污染物与包钢尾矿坝内废水中污染物特征一致 距尾矿坝越近的农灌水并水 质污染越严重 水质污染由东向西递减 说明该区域的地下水污染来源于包钢 尾矿坝的渗漏 据调查 因为饮用水中氟元素周边农村居民骨质疏松患者不断 增多 43 尾矿坝渗漏水中仅含达标范围内的微量钍 其原因是金属钍在 PH 值小于 4 的情况下才溶于水 而尾矿库水的 PH 值大于 7 所以不存在尾矿坝渗漏水中 放射性超标问题 3 2 2 土壤污染土壤污染 白云矿区各排土场堆存历年剥离岩土废石和贫矿 28603 108 t 占地 4 6 km 周围土地污染面积 1 25 km2 稀土厂造成周围土地污染面积 0 26 km 城 区合计土地污染面积 1 51 km2 根据调研发现 打拉亥上 下村的土地 尤其 是南绕城以东的土地土壤沙化 盐渍化较重 轻微的农作物减产 污染严重的 土地已经弃耕 已经弃耕的土地占打拉亥上 下村全部耕地的 60 以上 从土 地耕作的情况来看 土壤和地下水的污染范围 严重程度和污染趋势基本相似 43 土壤中放射性钍含量随深度增加迅速降低 主要分布范围在 0 10 cm 之间 30 cm 以下土壤中钍放射性水平与对照点基本处于同一水平 其他核素含量随 深度增加基本不变 其含量与对照点相当 土壤表层中钍核素含量高的地方外 照射贯穿辐射水平也高 尾矿坝内尾矿粉中钍核素含量明显高于其它核素 其 它核素含量与土壤中其它核素含量水平相当 表明包钢尾矿坝周围土壤污染主 要是由富含钍核素的尾矿坝扬尘引起的 46 李艳君等人应用综合污染评价法和 Hakanson 潜在生态风险指数法对包钢尾 矿坝及周边的表层土壤中 0 20cm 重金属元素铅 锌 铜 砷和铬单独与复 合污染特征进行研究 定量测定了包钢尾矿坝的潜在生态风险程度 主要污染 因子和潜在生态风险因子 结果表明 包钢尾矿坝及周边土壤受到不同程度的 重金属污染 各重金属潜在生态风险参数由高至低顺序为 Pb As Cu Cr Zn 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 16 Pb 的潜在污染风险参数最高 是主要潜在生态风险因子 其次是 As 47 矿区周围土壤重金属的污染 主要是由于铁矿石的开采加工以及铁尾矿砂 的堆积导致的 经测定包头尾矿坝铁尾矿砂中 Pb Cu Cr Zn Ni Mn 和 As 这 7 种重金属的含量 如表 3 1 所示 48 表 3 1 铁尾矿砂中重金属含量 mg kg 1 重金属元素PbCuCrZnNiMnAs 含量172 138 4516 4210767 411133883 12 3 2 3 辐射污染辐射污染 白云矿区各排土场堆存历年剥离岩土废石和贫矿 据估算 白云城区居民接收内 外照射年有效剂量当量 2 955 mSv millisievert 毫西弗 辐射生物学效应的单位 高出全国居民接受剂量水平的 32 2 44 45 3 2 4 空气污染空气污染 白云鄂博矿床矿物成分极为复杂 共发现 71 种元素 除铁 铌 稀土外 尚有稀有元素和放射性元素 牡 是潜在的核燃料 其核废料比 铀 元素少 50 资料显示 如果狗在短期内吸入了每立方米 76 mg 的硝酸社 就会出现呕吐和 咳嗽 32 尾矿坝采用矿粉筑坝 矿粉暴露面积约 6 75 104 m2 特别是尾矿坝体外坡 未采取抑尘措施 致使放射性粉尘随风飘散 造成对周围环境的影响 40 包钢尾矿坝不仅严重破坏了周围农村的生态环境 土地无法耕种 农民失 去了经济来源 而且还通过渗漏水污染周边地下水影响居民身体健康 同时包 钢集团每年也需要投入 4000 多万资金维护管理 所以包钢尾矿坝问题亟需给予 足够的重视 4 地下水研究调查方法地下水研究调查方法 4 1 水质采样技术水质采样技术 所有野外采集的样品 须按照规定的方法进行保存 必须按采样计划在规 定的时间内将样品送到指定的实验室 50 51 测定无机组分水样的采集与保存 样品贮存于聚乙烯塑料瓶或玻璃瓶中 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 17 最好 4 冷藏 样品需针对不同的待测元素和化合物 加入不同的保护剂 以 防止发生氧化 还原 吸附等物理和化学变化 样品保护剂如酸 碱或其他试 剂在采样前应进行空白试验 其纯度和等级必须达到分析的要求 不同分析项 目的保存条件见 规范 的要求 采样容器必须按规范要求进行清洗 原水样 取澄清或过滤后的水样 1 L 供测定 pH 值 游离 CO2 HCO3 CO32 NO3 Cl SO42 F Br I H2BO2 Cr6 H2SiO3 溶解性总固体 等 应尽快送检 酸化水样 取澄清或过滤后的水样 1 L 加 10 mL 1 1 硝酸或盐酸 摇匀 石腊密封 使 pH7 2 5 2 地下水污染健康风险评价研究地下水污染健康风险评价研究 目前我国的地下水污染健康风险评价是在国外环境风险评价方法的基础上 基于保护人类健康的考虑 以地下水质量标准和风险评价的健康基准值为基础 客观 科学地量化地下水污染对人体健康的潜在影响 采用的方法主要是风险评价 四步法 数据收集和数据评估 毒性评 估 暴露评估 风险表征 化学性污染物主要指进入水体的五级和有机化学物质 按照其效应和危害程度 又可分致癌毒害效应和非致癌毒物效应 5 2 1 致癌风险评价致癌风险评价 通常可以认为人体在低剂量化学致癌物暴露条件下 暴露剂量率和人体致 癌风险之间呈线性关系 当高剂量导致高致癌风险时 暴露剂量率和人体致癌 风险之间呈指数关系 具体计算公式为 R 1 exp SF CDIca R 0 01 R 0 01 SF CDIca R 0 01 式中 R 为致癌风险 表示人体终生超额患癌的概率 SF 为化学致癌物的 致癌斜率系数 表示人体终生暴露于剂量为每日每千克体重 1 mg 化学致癌物时 5 4 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 20 的终生超额患癌风险度 CDIca为致癌暴露剂量 表示单位体重人体日均摄入的 评价污染物质量 5 2 1 1 饮水途径饮水途径 对于饮水途径 致癌暴露剂量率为 5 5 ca ing CD r C EFIFW I AT LT 5 6 rca cc ca EDEDIRWEDIRW IFW BWBW 式中 CDIca ing为饮水途径的致癌暴露剂量率 C 为水源中污染物浓度 EFr 为暴露频率 表示评价时段内年均人体摄入评价污染物的天数 RAIS 建议 350 d a 因饮水为每日必须 365 d a 也可 LT 为人均寿命 取 70 a EDc为儿童 暴露时间 RAIS 建议取 6 a EDr 为成人暴露时间 RAIS 建议取 30 a IRWa为成人饮水量 RAIS 建议取 2 L d BWc为儿童人均体重 我国适合取 15 kg BWa为成人人均体重 我国适合取 59 kg 5 2 1 2 皮肤接触途径皮肤接触途径 对于皮肤接触途径 致癌暴露剂量率为 5 7 der CD rp ca r C EFDFW KCF I ATLT 5 8 ccccraaa ca EDSAETEVEDSAETEV DFW BWBW 式中 CDIca为皮肤接触途径的致癌暴露剂量率 DFW 为皮肤接触因子 Kp为皮肤入渗系数 与污染物有关 CF 为转换因子 取 0 001 L cm3 Sac为 儿童人均皮肤表面积 我国适合取 8215 cm2 Etc ETa分别为儿童和成人洗澡 时间 取 0 4 h 次 EVc EVa分别为儿童和成人洗澡频率 取 0 3 次 d 总致癌风险为 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 21 R总 Ring Rder 5 9 Ring Rder分别为饮水途径和皮肤接触途径的致癌风险 考虑到我国居民与外国居民的差异 根据王宗爽等 57 59 的对我国居民统计 年鉴 对 RAIS 模型参数适当调整 得出适合我国居民特点的健康评价参数 如表 5 2 5 2 2 非致癌物风险评价非致癌物风险评价 化学污染物对人体的非致癌慢性毒害一般以参考剂量为衡量标准 暴露水 平高于参考剂量这为坑能有危险者 暴露低于或等于参考计量者为不大可能有危险者 通常用危害指数 HI 来表示 5 10 nc CDI HI RFD 式中 CDInc为非致癌暴露剂量率 RfD 为参考剂量 5 2 2 1 饮水途径饮水途径 对于饮水途径 非致癌暴露剂量率为 5 11 rra nc ing rra C EFEDIRW CDI ATEDBW 5 2 2 2 皮肤接触途径皮肤接触途径 对于皮肤接触途径 非致癌暴露剂量率为 5 12 1000 rraaap nc der rra C EFEDSAEVETK CDI ATEDBW 当某一具体的暴露途径没有毒性数据时 可以通过外推的方法或得 根据 EPA 的研究结果 皮肤暴露途径的非致癌参考剂量 RfDABS和致癌斜率银子 SFABS可以采用井口摄入途径的非致癌参考剂量 RfDO和致癌斜率因子 SFO来推 算 公式为 5 12 1ABSOG RfDRfDABS 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 22 5 13 1 O ABS G SF SF ABS 式中 ABSG1为肠胃吸收的污染物分数 非致癌风险 HI总 HIing Hider 5 14 HIing HIder分别为饮水途径和皮肤接触途径的非致癌风险 表 5 2 健康风险评价参数 污染物斜率系数参考剂量肠胃吸收污染物分数污染物皮肤入渗系数 六价铬5 00 10 13 00 10 32 5 10 21 00 10 3 砷1 53 00 10 41 001 00 10 3 铅5 5 10 23 50 10 31 002 08 10 5 镉5 00 10 45 00 10 21 49 10 2 汞3 00 10 4700 10 21 00 10 3 铁7 00 10 11 001 00 10 3 铜4 00 10 21 001 00 10 3 锌3 00 10 11 006 00 10 4 硒5 00 10 31 001 00 10 3 通过上面一系列的数学模型 可以初步的评价尾矿坝周边农村地下水重金 属含量对这一地区居民的身体健康影响情况 本文分别从两方面对包钢尾矿坝 的污染进行了文献调研 一方面对包钢尾矿坝的成因和重金属污染进行了大量的 文献调研 另一方面对地下水的污染情况以及评价体系方法进行了概述 内蒙古科技大学本科生毕业论文文献综述报告 23 参考文献参考文献 1 杜通 浑宝炬 尾矿库的危害和安全管理措施 J 河北理工大学学报 自然科 学版 2009 31 2 9 11 2 王涛 尾矿库危险有害因素辨识及安全管理措施 J 黄金 2008 29 4 51 55 3 王涛 尾矿库危险有害因素的分析及预防 J 矿业快报 2008 24 3 54 57 4 田文旗 谢旭阳 我国尾矿库现状及安全对策的建议 J 中国矿山工程 2009 06 5 梅国栋 我国尾矿库事故统计分析与对策研究 J 中国安全生产科学技术 2010 6 3 211 213 6 徐宏达 我国尾矿库病害事故统计分析 J 工业建筑 2001 31 1 69 71 7 宋马俊 我国工业企业安全科技需求问题的探讨 J 中国安全生产科学技术 2006 2 6 98 100 8 王威威 尾矿库对环境的影响及防治对策 J 黑龙江科技信息 2011 20 155 155 9 宏剑 尾矿库 活火山 下求安全 J 湖南安全与防灾 2008 11 18 22 10 邵坤 浅析尾矿对环境的影响 J 有色矿冶 2008 24 2 43 45 11 夏既胜 刘晓芳 露天矿区生态问题及生态重建方法探讨 金属矿山 2009 6 163 166 12 仇雁翎 陈玲 赵建夫 饮用水水质监测与分析 M 北京 化学工业出版社 2006 1 11 13 那艳斌 农村水资源利用现状及对策 J 现代农业科技 2011 12 253 253 14 于夷 严毅萍 康彩霞 浅议我国地下水现状及地下水的污染防治 J 广西 轻工业 2010 1 42 43 15 姜建军 中国地下水污染现状与防治对策 J 环境保护 2007 10A 16 17 16 戴向前 刘昌明 李丽娟 我国农村饮水安全问题探讨与对策 J 地理学报 2007 62 9 907 916 17 王焰新 马腾 郭清海 马瑞 地下水与环境变化研究 J 地学前缘 2005 S1 18 凌璐璐 王任超 赵磊 赵俊辉 我国地下水污染及其治理技术探讨 J 环境 卫生工程 2009 S1 19 李志萍 刘翠 Pieter J STUYFZAND D Van HALEM 荷兰地下水中的砷对 饮用水供给的影响 J 水资源保护 2010 01 20 吕书君 我国地下水污染分析 J 地下水 2009 01 21 于艳秋 张笑竹 刘娟 重金属污染对人体的危害 J 企业标准化 2008 01 22 陈程 陈明 环境重金属污染的危害与修复 J 环境保护 2010 03 23 崔斌 王凌 张国印 等 土壤重金属污染现