中国地质学会岩矿测试技术专业委员会、国家地质实验测试中心主办

矿产品中污染物溶解释放研究进展

王向东, 孙鑫, 刘青山, 魏红兵, 王振坤, 潘宏伟. 矿产品中污染物溶解释放研究进展[J]. 岩矿测试, 2013, 32(1): 15-21.
引用本文: 王向东, 孙鑫, 刘青山, 魏红兵, 王振坤, 潘宏伟. 矿产品中污染物溶解释放研究进展[J]. 岩矿测试, 2013, 32(1): 15-21.
Xiang-dong WANG, Xin SUN, Qing-shan LIU, Hong-bing WEI, Zhen-kun WANG, Hong-wei PAN. Recent Research and Development on Dissolution and Release of Contaminants in Mineral Products[J]. Rock and Mineral Analysis, 2013, 32(1): 15-21.
Citation: Xiang-dong WANG, Xin SUN, Qing-shan LIU, Hong-bing WEI, Zhen-kun WANG, Hong-wei PAN. Recent Research and Development on Dissolution and Release of Contaminants in Mineral Products[J]. Rock and Mineral Analysis, 2013, 32(1): 15-21.

矿产品中污染物溶解释放研究进展

  • 基金项目:
    “关于散装矿产品溶出有害物质对水系及土壤环境影响风险模型研究”项目(2011STHB06-05);“进出口资源性矿产品港口环境风险模型研究”项目(2011IK046)
详细信息
    作者简介: 王向东,高级工程师,主要从事矿产品检验鉴定工作。E-mail: wangxd@tjciq.gov.cn
    通讯作者: 孙鑫,工程师,主要从事科技管理工作。E-mail:sunxin_0117@yahoo.cn
  • 中图分类号: X502

Recent Research and Development on Dissolution and Release of Contaminants in Mineral Products

More Information
  • 我国原矿、精矿消费量和尾矿产出量巨大,这些矿产品中有毒有害污染物的溶解释放(称为“溶出”)已经成为一个普遍存在的环境问题。本文阐述了目前国内外矿产品污染物溶出的研究现状,总结了研究矿产品中污染物溶出最常用的四种模拟试验方法(湿度室试验、淋滤柱试验、静态浸泡试验、萃取试验)的应用进展。湿度室试验可模拟自然风化过程,确定污染物溶出速率和产物;淋滤柱试验可模拟降水和喷淋过程,提供污染物吸附和解吸附动力学依据;静态浸泡试验可模拟被水浸泡过程,探明溶出规律和产物;萃取试验可对污染物进行形态分析,评估介质中污染物的流动性、稳定性等。污染物溶出的各种影响因素由强到弱依次是pH值、淋溶浸泡时间、温度、固液比、矿石粒径,多数情况下pH值越大、浸泡时间越长、温度越高、固液比越小、粒径越小越有利于污染物的溶出。溶出是一个长期和具有潜伏性的过程,其内部发生一系列物理化学反应,显示出与扩散效应不同的规律。目前这方面的研究对象还主要集中于废弃的尾矿,对经运输、堆放并在人类生活区使用的原矿、精矿产品的污染物溶出有待进一步研究,需要对其溶出污染进行预测和评估,采取有效措施控制和治理矿产品的污染。
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  • 表 1  矿产品中污染物溶出方法对比

    Table 1.  Comparison of leaching methods of contaminants in mineral products

    溶出方法 样品要求 模拟条件 操作性 试验时间 评估内容
    湿度室试验 可为原样 模拟自然风化 较简单 长期 溶出速率和产物
    淋滤柱试验 需粉碎 模拟降水和喷淋 较简单 长期 吸附和解吸附动力学
    静态浸泡试验 可为原样 模拟受水浸泡 简单 长期 溶出规律和产物
    萃取试验 需粉碎 繁琐 短期 形态分析
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    表 2  污染物溶出模拟试验用溶剂的对比

    Table 2.  Comparison of menstruum used in leaching simulation experiment

    浸取溶液 试验目的 溶出污染物的选择性
    去离子水 监测溶出液pH值并分析溶出物 水溶性离子溶出
    矿化水 观察淤泥等添加物对溶出的影响 水溶性离子溶出
    酸性溶液 观察对酸的缓冲和pH值对溶出的影响 Cu、Pb、Zn等重金属及有机物易溶出
    碱性溶液 观察对碱的中和和pH值对溶出的影响 Se、Mo等金属易溶出
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    表 3  各因素对污染物溶出的影响

    Table 3.  Impact of various factors on contaminants leaching

    影响因素 矿产品中主要污染物的溶出情况
    溶出总量 溶出速率 影响强度
    pH值 Cu、Pb、Zn等呈V形,酸性条件易溶出Se、Mo等呈负相关,碱性条件易溶出总有机物等呈负相关 与溶出总量一致 重金属、总有机物等多数污染物影响大;磷影响小
    时间 正相关 负相关
    温度 正相关 正相关 较大
    固液比 负相关 负相关 一般
    矿石粒径 负相关 负相关
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  • [1]

    Andres N F, Francisco M S. Effects of sewage sludge application on heavy metal leaching from mine tailings impoundments [J]. Bioresource Technology, 2008, 99: 7521-7530. doi: 10.1016/j.biortech.2008.02.022

    [2]

    廖国礼, 吴超.资源开发环境重金属污染与控制[M].长沙: 中南大学出版社, 2005: 8-9.

    [3]

    Romero F M, Armienta M A, González H G. Solid-phase control on the mobility of potentially toxic elements in an abandoned lead/zinc mine tailings impoundment, Taxco, Mexico [J]. Applied Geochemistry,2007,22(1): 109-127. doi: 10.1016/j.apgeochem.2006.07.017

    [4]

    王志楼, 谢学辉, 王慧萍, 郑春丽, 柳建设.典型铜尾矿库周边土壤重金属复合污染特征[J].生态环境学报, 2010, 19(1): 113-117. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TRYJ201001025.htm

    [5]

    杨明, 罗汉金, 黄颜珠, 党志.大宝山矿区氟污染特征及土壤溶出状态[J].生态环境学报, 2009, 18(4): 1291-1298. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TRYJ200904020.htm

    [6]

    Xiao L P, Li Y, Zhang L. Experimental research on contamination dissolution-releasing characteristics of coal gangue in soaking operation [J]. Advanced Materials Research, 2012, 455-456: 1371-1377.

    [7]

    HJ/T 299—2007, 固体废物; 浸出毒性浸出方法; 硫酸硝酸法[S].

    [8]

    Bermea O M, Chávez A C, Hernández E, Partida E G. Determination of metals for leaching experiments of mine tailings: Evaluation of the potential environmental hazard in the Guanajuato mining district, Mexico [J]. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 2004, 73(4): 770-776.

    [9]

    Diehl S F, Smith K S, Desborough G A, White W W, Lapakko K A, Goldhaber M B, Fey D L. Trace-metal sources and their release from mine wastes: Examples from humidity cell tests of hard-rock mine waste and from Warrior Basin coal [M]//Billings Montana: American Society of Mining and Reclamation, 2003: 232-253.

    [10]

    Zhu D, Schwab A P, Banks M K. Heavy metal leaching from mine tailings as affected by plants [J]. Journal of Environmental Quality, 1998, 28(6): 1727-1732.

    [11]

    蓝崇钰, 束文圣, 张志权.酸性淋溶对铅锌尾矿金属行为的影响及植物毒性[J].中国环境科学, 1996, 16(6): 461-465. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGHJ606.019.htm

    [12]

    王一先, 白正华.矿山尾砂表生地球化学过程实验研究[J].矿物学报, 2003, 23(1): 52-58. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KWXB200301008.htm

    [13]

    胡宏伟, 束文圣, 蓝崇钰, 王伯荪.乐昌铅锌尾矿的酸化及重金属溶出的淋溶实验研究[J].环境科学与技术, 1999, 13(3): 1-3. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-FJKS903.000.htm

    [14]

    王兰, 刘方, 王俭, 李金娟.铅锌矿渣酸性淋溶下重金属释放特征及其对植物幼苗生长的影响[J].生态学杂志, 2010, 29(6): 1121-1126. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-STXZ201006013.htm

    [15]

    马少健, 胡治流, 陈建华, 陈建新, 林美群.硫化矿尾矿重金属离子溶出实验研究[J].广西大学学报, 2002, 27(4): 273-276. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXKZ200204001.htm

    [16]

    肖利萍, 梁冰, 陆海军, 毕业武, 张传成, 狄军贞.煤矸石浸泡污染物溶解释放规律研究——阜新市新邱露天煤矿不同风化煤矸石在不同固液比条件下浸泡实验[J].中国地质灾害与防治学报, 2006, 17(2): 151-155. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGDH200602033.htm

    [17]

    林美群, 马少健, 王桂芳, 刘平, 苏秀娟, 覃祥敏.环境因素对硫化矿尾矿重金属溶出影响的模拟试验[J].金属矿山, 2008, 38(6): 108-111. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSKS200806032.htm

    [18]

    马少健, 李辉, 莫伟, 苏秀娟, 王桂芳, 汪颖.钼矿尾矿铜铅重金属离子溶出规律研究[J].中国矿业大学学报, 2009, 38(6): 829-834. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGKD200906015.htm

    [19]

    曹云全, 张双圣, 刘汉湖, 刘伟.煤矸石中重金属动态淋滤和静态浸泡溶出特征研究[J].河北工程大学学报: 自然科学版, 2010, 27(1): 76-80. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HJXU201001020.htm

    [20]

    Voegelin A, Barmettler K, Kretzschmar R. Heavy metal release from contaminated soils: Comparison of column leaching and batch extraction results [J]. Journal of Environmental Quality, 2003, 32: 865-875. doi: 10.2134/jeq2003.8650

    [21]

    Dang Z, Liu C Q, Haigh M J. Mobility of heavy metals associated with the natural weathering of coal mine spoils [J]. Environmental Pollution, 2002,118(3): 419-426. doi: 10.1016/S0269-7491(01)00285-8

    [22]

    Dold B. Speciation of the most soluble phase in a sequential extraction procedure adapted for geochemical studies of copper sulfide mine waste [J]. Journal of Geochemical Exploration, 2003, 80(1): 55-68. doi: 10.1016/S0375-6742(03)00182-1

    [23]

    Marguí E, SalvadÓ V, Queralt I, Hidalgo M. Comparison of three-stage sequential extraction and toxicity characteristic leaching tests to evaluate metal mobility in mining wastes [J]. Analytica Chimica Acta, 2004,524:151-159. doi: 10.1016/j.aca.2004.05.043

    [24]

    Zhang H, He P J, Shao L M, Li X J. Leaching behavior of heavy metals form municipal solid waste incineration bottom ash and its geochemical modeling [J]. Journal of Material Cycles and Waste Management, 2008, 10(1): 7-13. doi: 10.1007/s10163-007-0191-z

    [25]

    Jing C Y, Meng X G, Korfiatis G P. Lead leachability in stabilized/solidified soil samples evaluated with different leaching tests [J]. Journal of Hazardous Materials, 2004, 114(1/3): 101-110.

    [26]

    马少健, 王桂芳, 陈建新, 莫伟, 林美群.硫化矿尾矿堆的温度变化和动态淋溶规律研究[J].金属矿山, 2004(10): 59-62. doi: 10.3321/j.issn:1001-1250.2004.10.018

    [27]

    Lee P K, Kang M J, Choi S H, Touray J C. Sulfide oxidation and the natural attenuation of arsenic and trace metals in the waste rocks of the abandoned Seobo tungsten mine, Korea [J]. Applied Geochemistry, 2005, 20(9): 1687-1703. doi: 10.1016/j.apgeochem.2005.04.017

    [28]

    王俭, 吴永贵, 刘方, 喻阳华, 曾理, 秦中, 苏连文.浸提剂pH值对煤矸石和煤泥污染物浸出特性的影响研究[J].农业环境科学学报, 2010, 29(6): 1144-1149. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-NHBH201006022.htm

    [29]

    Al-Abed S R, Hageman P L, Jegadeesan G, Madhavan N, Allen D. Comparative evaluation of short-term leach tests for heavy metal release from mineral processing waste[J]. Science of the Total Environment, 2006, 364: 14-23. doi: 10.1016/j.scitotenv.2005.10.021

    [30]

    于常武, 许士国, 陈国伟, 周立岱.矽卡岩型钼矿尾砂中重金属Mo的淋滤实验研究[J].生态环境, 2008, 17(2): 636-640. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TRYJ200802040.htm

    [31]

    周娜娜, 汤亚飞, 梁震.磷矿浮选尾矿水污染物释放的实验[J].武汉工程大学学报, 2011, 33(3): 33-35. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WHHG201103010.htm

    [32]

    王俊桃, 毛云, 刘锦梅, 郭迎.硫化矿物中无机盐及重金属离子溶出的影响因素探讨[J].安全与环境工程, 2007, 14(1): 4-8. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KTAQ200701001.htm

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出版历程
收稿日期:  2012-02-26
录用日期:  2012-08-13

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