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金矿的伴生矿主要是含砷矿物,金矿开采引起的砷的环境污染已是不争的事实,水环境是砷产生和释放毒害效应的一个重要介质和途径。不同价态的砷,其毒性也不一样。通常,无机砷化合物比有机砷化合物的毒性大,As(Ⅲ)类比As(Ⅴ)类的毒性大约50倍。因此,对水环境中不同形态的砷进行研究是环境评价的重要内容。
针对含砷金矿床的开采引发的砷污染的问题,本论文以辽宁丹东地区杨树金矿为研究对象,在枯水期和丰水期进行矿区河流和地下水的取样调查研究,并在室内进行静态吸附实验和土柱吸附实验研究水环境中不同形态的砷在浅层含水系统的迁移规律及土壤对砷的吸附容量,结合实测数据预测砷在河流的迁移规律。
本文首先利用离子色谱-氢化物发生-原子荧光(1C-HG-AFS)联用方法研究了不同形态砷的分析方法,该方法具有成本低,灵敏度高,As(Ⅲ)、AS(Ⅴ)、一甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA)最小检出量分别可达2.0μg/L、4μg/L、4μg/L和4μg/L,相对标准偏著(n=7)小于5％。同时进行了水样保存实验研究,水样首先通过0.45μm滤膜并在4℃下低温保存,可有效地降低微生物对不同形态砷化合物相互转化的影响。在水样中加入酸,把水样酸化到pH≤2或是加入EDTA,可有效地降低Fe、Mn等金属氢氧化物沉淀产生,以防止其对砷的吸附。
其次,本文通过野外枯水期和丰水期的野外水样凋查,发现金矿开采对周围的水环境会造成砷的污染,超出国家GB3838-2002地表水水质Ⅲ类标准的3～20倍,地表水和地下水中都没有发现有机肿,只有三价砷和五价砷。
砷在枯水期较丰水期难以迁移,通过计算得到,在枯水期砷的衰减系数K值为0.3082(1/km),而在丰水期为0.0569(1/km)；在污染口浓度达到500μg/L时,下游没有其它的砷的污染源(或会影响砷衰减的其它污染源)时,枯水期砷会在下游7.5km之后浓度降到50μg/L,而丰水期则要在下游40km之后才能降到同样的值,所以在丰水期砷污染的影响的流域更广。金矿区的河流中砷土要是以五价砷为主,枯水期占90％以上,丰水其占78％以上,没有发现有机肿。
潜水含水层的土壤砂样对砷有强烈吸附作用,土壤砂样对五价砷的吸附能力大于三价砷的吸附能力,通过D-R(Dubinin-Radushkevich)方程,我们得到六种配水中土壤砂样对砷的吸附量。三价砷进入实验柱后很快转化成五价砷；在柱子不同的距离,砷的零延迟时间随着距离的增大而增长,砷在土壤砂样中是一次性吸附；其吸附动力学符合零级反应动力学方程。