铅锌矿区土壤和蚯蚓中重金属元素形态分析与富集规律研究

【摘要】随着矿产资源的开发利用，矿山开采所引发的环境问题和生态破坏日渐突出。尤其开采过程所释放的重金属，在土壤中长期积累，影响作物生长，并通过食物链进入动物和人体，严重影响当地生态平衡和居民健康。为此，研究该地区重金属元素的迁移和富集规律，及这些元素在环境和生物中的存在形态，对阻断重金属的毒性威胁和矿区生态环境的改善具有重要作用。蚯蚓作为一种重要的土壤动物，它能够在重金属污染的土壤中生存，并富集一定量的重金属，对重金属的毒害作用有一定的耐受机制，在重金属元素在矿区生态系统的迁移和循环中具有重要作用。因此，矿区土壤中蚯蚓体内重金属元素的解毒机制和代谢机理研究，成为研究重金属元素的迁移行为和形态转化必不可少的一环。本文以南京栖霞山铅锌矿区为研究区，采集该地区植物、土壤和蚯蚓样品，利用ICP-MS和XRF对植物和土壤样品进行重金属含量分析，并结合土壤中重金属元素的相关性分析，对该地区重金属污染现状进行评价。利用同步辐射μ-SRXRF和XANES技术对土壤和蚯蚓的元素分布和存在形态进行研究，探讨该地区土壤中重金属元素的迁移规律及在蚯蚓体内的存储机制和代谢机理，具体得出了以下几点认识和结论：（1）参照土壤环境质量标准，南京栖霞山铅锌矿区三个菜园均受到Pb、Zn、Cu等元素不同程度的污染；（2）Fe、Mn元素在Pb、As、Cu和Zn元素在该地区土壤的迁移和富集中起着重要的控制作用；（3）通过元素二维分布图，蚯蚓后部围绕在消化道表面的黄色细胞组织是Pb、As等毒性元素和Cu、Zn等过量重金属元素的重要存储部位；（4）Ca在蚯蚓后部与Pb、Zn等重金属和类金属的共同分布特征可能是一种与存储机制相关的特定行为；（5）Pb、Zn、As、Cu等元素虽然在蚯蚓后部区域有明显的共同分布特征，但存储机制并不完全相同。（6）菜园土壤中Pb形态的最优拟合结果为Pb3(PO4)271%，PbS30.4%；（7）菜园蚯蚓样品铅形态的最优拟合结果为：59.8%Pb3(PO4)2和39.2%Pb5(PO4)3Cl；（8）同步辐射微区XRF能够对土壤这类异质性强的样品进行微区原位探测，最大限度的保持样品的天然属性，可以作为研究重金属元素在土壤中迁移行为和富集规律的新的有效手段。
【作者】袁静；
【导师】罗立强；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），化学工程，2014，硕士
【关键词】铅锌矿；重金属；蚯蚓；土壤；形态；

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