矿区雨水管（沟）沉积物中重金属赋存特征与迁移转化研究——以德兴铜矿为例

Dexing copper mine is the largest porphyry open-pit mine of China，located in the middle reaches of lean river basin of Poyang Lake. With the dexing copper mining，copper and other heavy metals migrate into the lean river，lead pollution problem is outstanding，even has spread to the Poyang Lake sediment..In view the particularity of the poyang lake of lean river basin of non-point source pollution of heavy metals，Our group proposed on the basis of the preliminary work Our group proposed on the basis of the preliminary work，research occurrence level of heavy metals in the sediments around lean rivers’ storm sewers and its pollution contribution in different extents of lean river，dexing copper mine in rainwater pipe trench occurrence characteristics and migration of heavy metals in sediment in mechanism research. Storm sewer mining area (groove) sediments typical heavy metals (Cu，Pb，Zn) occurrence characteristics，the possible sources and important influence factors，evaluate of the potential ecological harm；Based on the concept of “Source-Sink” environment system，according to“the surface dust - runoff suspended matter - the rain mouth sediment - rain water pipe（groove）sediments and sediment”migration path，analysis speciation and migration process of heavy metals and content level of variation，combined with the transformation of heavy metal migration model, the overall model，discusses rain water pipe（groove）migration mechanism of heavy metals in sediments，for the risk management of the heavy metal pollution in the mining area and provide a scientific basis for pollution control. The study can also serve as a reference for other similar non-point source pollution issues.

德兴铜矿是我国最大的斑岩型露天铜矿，位于鄱阳湖乐安河流域中上游。随德兴铜矿等矿山开采，迁移进入乐安河的铜、铅等重金属污染问题突出，甚至已波及到鄱阳湖的底泥。.针对鄱阳湖乐安河流域的重金属面源污染问题的特殊性，项目申请团队拟在前期关于德兴铜矿、乐安河流域污染相关研究的基础上，开展德兴铜矿雨水管沟中沉积物中重金属的赋存特征及迁移机制研究。探讨矿区雨水管（沟）沉积物中典型重金属（Cu、Pb、Zn）赋存特征、可能来源及重要影响因素，评价其潜在生态危害；基于“源”- “汇”环境系统观，按“地表灰尘-径流悬浮物-雨水口沉积物-管（沟）沉积物-河流沉积物”的迁移路线，分析重金属在迁移过程中赋存形态与含量水平的变化规律，结合重金属迁移转化模型——整体模型，探讨管（沟）内沉积物中重金属迁移转化规律，为矿区重金属污染的风险管理和污染治理提供科学依据。该研究也可为解决其他类似面源污染问题提供借鉴。

项目研究矿区雨水管（沟）沉积物重金属赋存特征、污染风险及迁移规律。.Cr总量均值110.81 mg/kg，以残渣态为主；Pb总量均值44.48 mg/kg，以铁锰氧化态为主；Zn总量均值340.97mg/kg，以碳酸盐结合态、铁锰氧化态为主；Cu和As总量超标，Cu有机态达71%、As残渣态占88%；Cd总量均值比标准值略大，以可交换态、碳酸盐结合态和Fe-Mn氧化态为主。.Cu、Zn、Pb、Cd在平、丰、枯三个降水期的总量与活性态均呈显著相关；Cr在丰、平水期的总量与活性态均呈显著相关，枯水期的总量与活性态相关性不显著。Cu、Zn、Pb、Cd活性态与总量呈线性回归；Cr活性态与总量线性回归效果不佳。主成分分析发现：Cu、Zn、Pb、Cd、Cr主要人为来源为交通运输、矿区采矿业活动、居民生活、工业镀金属工器具的使用。.降雨对重金属迁移影响：Cu、Cd、Cr在降雨后各样点的平均总量呈降低趋势；Zn、Pb在降雨后总量呈增加趋势；雨前后Cu、Zn、Pb、Cd、Cr形态含量百分比变化差别明显，表明其形态迁移转化受降雨影响较大。不同降雨强度对重金属总量的迁移程度影响存差异：Cu、Zn、Cr的总量整体上均呈现枯>丰>平水期；Cd总量整体上呈丰>枯>平水期；Pb总量从丰-枯-平水期整体上呈现增加。从丰-枯-平水期，Zn、Pb、Cd、Cr残渣态总体呈上升趋势。.风险评价准则分析表明丰水期、枯水期和平水期污染风险程度均为Cd>Cr>Zn>Pb>Cu；次生相与原生相分布比值法评价表明三个不同时期雨前和雨后Cu、Zn、Pb、Cd潜在生态风险较高，Cr相对较低；污染负荷指数法评价表明各样点在不同时期的雨前及雨后复合污染程度均较高，且整个研究区重金属复合污染也较严重；潜在生态风险指数评价结果表明不同时期研究区各样点复合生态污染风险较强且复合污染总体表现为Cu和Cd的贡献率最大。.基于Fluent18.0重金属迁移模拟研究发现：沉积物重金属在雨水管（沟）迁移过程中，各个组分浓度基本不随水流流经时间、距离发生变化，即雨水管（沟）沉积物重金属随水流迁移。.项目研究可为矿区重金属污染的风险管理和污染治理提供科学依据。