基于GIS的矿区环境地球化学质量评价 ——以土屋矿区为例

论文摘要

矿山环境问题具有区域性和特殊性,长期以来未受到人们普遍重视,随着经济的快速发展和社会的不断进步,人们生活水平逐步提高,生态环境问题受到越来越多的关注,曾一度为边缘化的矿山环境也开始受到人们的重视。目前,矿山开采、选矿和冶炼等活动引起的环境污染和生态破坏已成为一个全球性的环境地质问题,也是环境地球化学研究的一个重要领域。其中,土壤是环境要素的重要组成部分,处于自然环境的中心位置,承担着环境中大约90%的来自各方面的污染物。矿区土壤污染多以重金属污染为主,因其具有多源性、隐蔽性、持续性和污染后果的严重性而备受研究者的重视。重金属元素污染是直接或间接破坏土壤环境、危害人体健康的重要因素,具有隐蔽性和滞后性、累积性和地域性、不可逆转性和治理难而周期长的特点。因此,必须采取经济有效的手段进行治理。本文选择土屋铜矿采选及其影响区,进行野外实地调查和土壤样品采集,依据原子荧光光谱法分析法(As)和原子吸收分光光度法(Ag、Au、Bi、Cu、Mo、Sb)等分析方法的测试结果,利用SPSS,MapGIS等绘图软件绘制了重金属频率分布直方图与GIS地质累积指数污染评价图;研究由于矿业开发活动导致的As、Ag、Au、Cu等七种重金属的环境地球化学特征及分布分配规律,分析其污染现状和趋势;利用地质累积指数法及污染程度分析对该区土壤环境污染进行了基础性的环境地球化学质量评价。取得的成果主要有:一、研究区土壤中银(Ag)、砷(As)、金(Au)、铋(Bi)、铜(Cu)、钼(Mo)、锑(Sb)七种重金属极大值分别为600μg/g,55.14μg/g,20μg/g,0.573μg/g,1090.3μg/g,8.78μg/g,3.65μg/g;平均均值分别为59.09μg/g,10.34μg/g,2.68μg/g,0.11μg/g,62.23μg/g,1.12μg/g,0.88μg/g;标准离差分别为36.8μg/g,5.71μg/g,2.32μg/g,0.04μg/g,99.86μg/g,0.75μg/g,0.53μg/g。二、本文采用地质累积指数和污染程度分析,结合GIS空间分析技术,对土屋地区进行较系统的环境地球化学质量评价。重点对该区的重金属元素(Ag,As,Au,Bi,Cu,Mo,Sb)污染进行评价。结果一致表明,土屋矿区有不同程度的金(Au)、铜(Cu)、铋(Bi)、钼(Mo)、锑(Sb)重金属污染,尤其以土屋矿区为中心的区域污染最为严重,而银(Ag)、砷(As)几乎没有污染。三、分析了采矿活动中重金属元素对矿区及其周围环境污染的成因和机理,并提出相应的防范和治理重金属元素污染的措施。因此,本研究对矿山环境地球化学质量评价、矿山环境破坏的防治以及治理重金属环境污染等问题具有重要的理论和实际意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 矿区环境地球化学研究及进展
• 1.2.1 国内外研究现状
• 1.2.2 重金属污染概述
• 1.3 本文研究的目的、意义
• 1.4 研究内容及技术路线
• 1.5 实物工作量
• 2 研究区概况
• 2.1 自然地理概况
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 地形地貌特征
• 2.1.3 气候特征
• 2.2 区域地质背景
• 2.2.1 地层
• 2.2.2 构造
• 2.2.3 岩浆岩
• 2.3 矿床地质特征概述
• 2.4 矿区环境地球化学研究
• 2.4.1 土壤样品采集工作方法
• 2.4.2 样品分析方法
• 2.4.3 矿区地球化学研究
• 3 GIS 在环境地球化学质量评价中的应用
• 3.1 GIS 的发展及其趋势
• 3.2 GIS 在环境地学领域中的应用
• 3.2.1 环境影响评价中的应用
• 3.2.2 土壤污染评价研究中的应用
• 3.2.3 矿区生态环境监测分析的应用
• 3.2.4 GIS 与土壤重金属元素空间分布及污染评价研究
• 3.3 存在的问题
• 3.4 应用GIS 进行环境地球化学质量评价的方法流程
• 4 矿区环境地球化学质量评价
• 4.1 矿区主要环境问题分析
• 4.1.1 矿区生态环境问题分析
• 4.1.2 矿区水环境问题分析
• 4.1.3 矿区大气环境问题分析
• 4.1.4 矿区声环境问题分析
• 4.1.5 矿区固体废弃物环境问题分析
• 4.1.6 矿区地质环境问题分析
• 4.2 矿区环境地球化学质量评价的方法
• 4.2.1 评价方法的选择
• 4.2.2 地质累积指数法
• 4.2.3 污染程度
• 4.3 GIS 支持下的数据管理与分析
• 4.3.1 原始数据整理
• 4.3.2 离散数据网格化
• 4.3.3 平面等值线图绘制
• 4.4 土屋矿区环境地球化学质量评价
• 4.5 评价结果分析
• 4.5.1 重金属频率分布直方图与GIS 地质累积指数污染评价图结果对比
• 4.5.2 人为污染源判别及其与环境地球化学质量评价结果对比
• 5 结论及建议
• 5.1 主要结论
• 5.2 建议
• 5.3 今后研究展望
• 附录一 土屋矿区1:5 万重金属元素数据表（单位：×10－6）①
• 附录二 土屋矿区野外实地踏勘照片
• 参考文献
• 在校期间发表论文清单
• 致谢