Behavior of ammonium adsorption by clay mineral halloysite

Ammonium pollution becomes severe during mining of ionic rare earth-ores in southern China.As one of the main clayminerals in soils of ionic rare earth mines,halloysite plays an important role in ammonium adsorption.In this study,the saturatedadsorption capacity,factors affecting adsorption and adsorption kinetics of halloysite for ammonium were investigated.The resultsindicated that the ammonium adsorption of halloysite was saturated with1.66mg/g at303K,pH of5.6and initial ammoniumconcentration of600mg/L(about half of the actual initial in-situ leaching concentration).When the initial concentration of NH4?-N,pH values and temperatures(288K to313K)increased,the ammonium adsorption capacity of halloysite increased.The ammoniumisothermal adsorption of halloysite matched the Langmuir and Freundlich isotherms.The adsorption process of ionic rare earthmining soils for ammonium was favorable.And the adsorption process followed closely the pseudo-second kinetic equation.

伊宁矿区北区西山窑组煤中稀土元素地球化学特征

煤中稀土元素具有重要的地质环境指示作用,也是潜在的稀土矿产接替资源。在伊宁矿区北区采集了西山窑组4个主采煤层的煤样进行了煤质与稀土元素地球化学测试分析。结果表明,西山窑组煤具有低灰、低硫、高挥发分、高发热量的特点,煤灰组分以Si、Al、Ca、Mg氧化物为主;煤中稀土元素含量为4.48~36.52µg/g,低于煤层顶板(36.68~191.35µg/g),其中7^(#)、6^(-2#)煤中稀土元素含量较低,为平坦型,具有Ce负异常;6^(-1#)、5^(#)煤中稀土元素含量较高,为左倾型,具有Ce轻微负异常、δEu略小于1的特点;煤中稀土元素与中酸性岩浆岩有关,以黏土矿物吸附的形式赋存。综合分析认为西山窑组沉积时期气候干热、以氧化环境为主,水深由7^(#)煤层到5^(#)煤层变浅,陆源碎屑对煤层成分影响较大。

赣南废弃离子型稀土矿区稻米重金属污染评价

江西赣州的离子型稀土资源丰富,已开发利用数十载,遗留下了300多处废弃离子型稀土矿区,其中以池浸堆浸工艺开采者居多。一些废弃矿区已有居民迁入,有必要对该区域的重金属污染问题及存在的健康风险进行评价。以废弃青山子矿区为例,测定矿区稻米样品中的重金属含量,并采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对矿区稻米的重金属污染状况进行评价,然后采用美国环保局(USEPA)推荐的风险暴露模型评价食用矿区稻米对成人及儿童造成的健康风险,结果表明,废弃矿区稻米中主要重金属Cd、Pb、As、Zn、Cu的平均质量分数分别为0.048、1.18、2.45、60.9、5.99 mg/kg,其中Cd和Cu的平均质量分数均低于相应的标准限值,Pb、As和Zn的平均质量分数均高于相应的标准限值;废弃矿区稻米基本未受重金属Hg、Cd和Cu污染,但受Pb重度污染,受As和Zn轻微污染,综合污染程度为重度污染;以废弃矿区产出的稻米为主食可能会对成人构成轻微致癌综合健康风险,对儿童构成轻微非致癌综合健康风险。

龙南稀土矿区周边水体污染特征及风险评价

为研究龙南稀土矿区地表水和地下水污染物迁移规律及污染成因机制,开展了矿区周边地表水、地下水水质现状监测工作,对研究区周边地表水、地下水中pH、硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮浓度进行分析测定,运用改进内梅罗综合污染指数法和健康风险评价模型对水体污染程度及不同年龄段人群健康风险进行评估。结果表明:地表水料坑处的综合污染指数最高,达到54.19,属于严重污染程度;关西翰岗桥处综合污染指数最低,仅为2.119,属于较清洁程度;料坑、黄沙河和临塘一处理站下游的综合污染指数均达到严重污染程度;地下水采样点综合污染指数均达标,水质清洁。健康风险评价结果表明:研究区地表水及地下水中的硝酸盐对人体造成的健康风险较大,亚硝酸盐与氨氮次之;经非致癌健康风险计算,饮用地下水和地表水对不同年龄人群的影响程度为幼儿>青年>成人,因此应对龙南稀土矿区周边0~6岁幼儿用水安全给予更多关注。

基质配置对潮汐流人工湿地处理稀土矿山含氨氮地表水效果的影响

人工湿地(Constructed Wetland,CW)可对稀土矿工业开采遗留的氨氮污染废水进行高效生态化处理。添加铁碳和生物炭材料构建四组潮汐流人工湿地,研究不同淹没空置比(F/D)条件下铁碳和生物炭添加方式及位置对湿地脱氮效果的影响。结果表明,控制F/D=6 h/6 h(水流淹没湿地床体6 h后排水空置6 h后下一批次进水),进水NH^(+)_(4)-N为40±2.37 mg/L,CW_(FeC2)(NO.2 Fe-C substrate Constructed Wetland)对NH^(+)_(4)-N有较好的脱氮效果,平均去除率86.44%±3.28%,最高去除率89.72%,CW_(B)(Biochar based Constructed Wetland)对总氮(TN)有较好的去除效果,最高去除率51.12%。高通量测序分析结果显示,生物炭基质湿地Alpha多样性指数各指标均大于铁碳基质湿地。具有固氮作用的变形菌门在CW FeC1和CW_(FeC2)中占比70%以上,在CW_(B)中占比40%以上,是最主要的脱氮菌群。在CW_(B)中发挥好氧硝化作用的硝化螺旋菌占比15%以上,酸杆菌门存在近10%,能适应酸性条件且具有一定脱氮作用。本实验的进行对稀土矿山含氨氮废水的生态化处理具有一定的参考应用价值,为相关领域填补空缺并提供一定的数据支持。

典型稀土矿区土壤微生物碳循环功能基因组成特征及影响因素研究

目前对矿区土壤生态系统碳循环微生物过程的研究有待完善。研究利用宏基因组测序手段,分析了土壤微生物碳循环功能基因的组成特征,并利用相关性分析探究了环境因素对其的影响。结果表明:各样点土壤微生物碳循环功能基因主要由柠檬酸还原循环、二羧酸/4-羟基丁酸酯循环和3-羟基丙酸双循环固碳基因、乙酸发酵型甲烷生成基因及好氧氧化甲烷基因组成。稀土含量与占比最高的微生物碳循环功能基因显著负相关(P<0.05),说明稀土元素减弱了微生物部分碳循环功能。该研究为理解稀土矿区土壤微生物碳循环过程提供了一定的理论支撑。

典型离子型稀土矿区氮污染地下水原位微生物修复技术研究

针对离子型稀土矿区地下水高浓度氮污染,选择广东某离子型稀土矿历史遗留开采区作为试验场地,采用曝气-注液一体化装置,通过间歇性曝气以及微生物菌剂、零价铁、碱剂注液,开展原位硝化、反硝化修复试验。结果表明:原位曝气注碱有效改善了离子型稀土矿区地下水水化学条件,使DO浓度≥2mg/L、pH提至7~8,为微生物生长代谢创造有利条件,单次曝气增氧和碱剂注射的有效作用时间分别约为3和7d。通过间歇性曝气注液可动态调节地下水好氧/厌氧条件,实现同区域地下水硝化和反硝化反应的原位转换,逐步去除地下水中的氮污染。经过多轮次注射后,NH_(4)+-N浓度最低降至0.27 mg/L,最大去除率为99.5%,TN最大去除率为76.7%,可达到GB/T 14848-2017《地下水质量标准》Ⅲ类水质修复目标。研究显示,原位微生物修复技术能够有效修复离子型稀土矿区氮污染地下水,实际应用中应当采用间歇性曝气注液与多轮次注射的方式,以实现地下水水质稳定达标。

有机肥施用对废弃矿区饲料桑生长特征和根系形态的影响

为研究有机肥施用对废弃矿区饲料桑(Morus alba)根系形态的影响,探明根系形态与地上部分生长的关系。以饲料桑‘粤桑11号’(‘Yuesang No.11’)为试验材料,设置6个处理组,包括1个对照组,化肥(CK);5个试验组,沼液(T_(1))、牛粪(T_(2))、牛粪+沼液(T_(3))、蚯蚓粪(T_(4))和蚯蚓粪+沼液(T_(5)),测定各组饲料桑的产量、株高、相对生长速率和根系生长指标。结果表明:1)与CK相比,施用有机肥各组饲料桑鲜草产量显著提高(P<0.05),其中T5处理下,年鲜草产量最高,为21.49 t·hm^(-2);除沼液处理外,其余4组有机肥组株高相对生长速率均较CK组显著增加(P<0.05)。2)与CK相比,施用有机肥组饲料桑根长、根尖数和0~0.5 mm径级根长、0~0.5 mm径级根尖数显著增加(P<0.05),其中T_(5)处理下根长和0~0.5 mm径级根系最长,分别为CK的5.2倍和14.5倍;各有机肥处理组饲料桑分支数、交叉数和根表面积、根体积均显著增加(P<0.05)。3)与CK相比,施用有机肥组的比根长增加5.7%~115.9%;T_(2)、T_(3)、T_(4)和T_(5)组比根表面积分别增加4.1%、7.0%、38.7%和49.6%,有机肥组较CK组根系拓扑指数更趋向近于1。4)相关性分析发现,鲜草产量与比根长、比根表面积极显著正相关(P<0.01),与根长、根尖、拓扑指数和土壤氨态氮含量显著正相关(P<0.05)。综上,在废弃矿区中施用有机肥能够促进饲料桑根系生长和形态发育,且根系形态和土壤氨态氮含量影响地上部分生长,其中蚯蚓粪+沼液组合施肥对废弃矿区饲料桑生长促进效果最佳。

应用ICP-OES法测定矿区土壤中有价稀土元素含量

传统测定稀土矿区土壤中稀有元素含量的方法主要采用化学分析法,该方法污染性强,接触过程也容易对结果造成干扰,故本文应用ICP-OES法测定矿区土壤中有价稀土元素含量。测定结果表明:应用所提测试技术测定标准土壤样本,稀土元素回收率均在97%以上,并且当硫酸铵浓度为0.1 g/mL、振荡时间为2 h、波长为414 nm时测定效果更好,能准确完成有价稀土元素含量测量。通过对研究区域各剖面土壤样本进行测定可知,该地区的母质层显示出较好的稀土元素富集趋势。尽管淋溶层和淀积层中稀土元素的含量相对较低,但仍保持在一定水平。这进一步表明该地区具有轻稀土元素富集的特点,具有较好地开采价值。

广东省某稀土矿区地下水污染修复工程设计案例

针对广东省某稀土矿区因非法盗采活动导致地下水受到氨氮、硝酸盐氮污染的现状,在地表生态修复项目基础上开展地下水污染修复工程,采用“原位阻隔+原位化学耦合微生物修复+改进型可渗透反应墙+生态沟”的集成修复技术方案,并对工程措施进行详细设计。修复工程实施周期约10个月并顺利通过项目验收,可渗透反应墙下游中地下水氨氮相较于修复区域最高浓度去除率为99.7%,硝酸盐氮浓度低于《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)Ⅲ类,达到了既定的修复目标,改善了矿区环境质量,环境和社会效益显著。项目的实施可为今后类似项目提供技术支撑和工程参考。

广东省大埔县平原稀土矿区矿床地质特征及成因

广东省大埔县平原稀土矿区稀土矿储存于大埔岩体风化壳中,具有成矿条件优异的特点,为降低稀土矿资源开采难度,本文基于梅州润达投资开发有限公司的探矿情况,先对矿区地质特征、矿床地质特征加以研究,然后分析矿区成矿规律,查明矿区成矿地质背景和控矿因素,为后续采矿工作开展,提供了可靠的资料支持。希望通过本文研究,为平原稀土矿区资源开采工作的高质量推进提供参考。

赣南稀土矿开发区生态环境遥感动态监测与评估

稀土矿业的发展在促进区域经济发展的同时,也对生态环境带来影响。为研究江西赣南稀土矿产开发及其对生态环境的影响,采用SPOT1/2/5、Landsat7和ALOS等多源遥感数据,对该区域2000—2010年稀土矿开发进行遥感动态监测。采用面向对象的方法对研究区进行生态系统分类,同时结合回溯法可较好地减少伪变化,并可快速地提取稀土矿开采区的变化信息。通过分析发现赣南稀土矿开采集中分布在几个主要的乡镇,从2000年至2010年这10年间整体上呈增加的趋势,但前5年主要体现为扩张,后5年复垦的力度在加强。新增的稀土矿矿区在开发过程中破坏的生态系统类型主要为林地,而废弃稀土矿区通过治理后主要恢复成耕地。稀土矿开采对植被覆盖、生物量、土地退化以及景观的破碎化都有一定的影响。同时稀土矿开采可能引发水体流失、山体滑坡等环境问题和风险。

基于Landsat影像的离子稀土矿区植被覆盖度提取及景观格局分析

离子稀土开采导致矿区植被退化和严重的生态环境问题,日益引起人们关注。采用23 a的Landsat系列影像作为数据源,以定南县岭北稀土矿区作为研究案例,对稀土开采扰动下的矿区植被覆盖景观格局变化进行分析。为提高分析的可靠性,以高分遥感影像获取的矿区植被覆盖度作为检验数据,比较森林郁闭度制图模型(forest canopy density mapping model,FCD)、像元二分法模型(dimidiate pixel model,DPM)和线性光谱混合模型(linear spectral mixture model,LSMM)对稀土矿区植被覆盖提取的准确性。结果表明:考虑了稀土矿区特有的裸露尾沙地光谱特征的三端元LSMM,具有更高准确性及普适性;景观格局动态分析表明矿区低植被覆盖和高植被覆盖度破碎化程度较低,集中连片趋势明显;低植被覆盖LPI(largest patch index)在4个年份相对较大,呈波动变化,主要为裸露的稀土矿点,与矿点复垦和扩张有密切关系,且单个矿点造成的植被破坏仍然较大;低植被覆盖度的AI(aggregation index)一直较高,而LPI相对高植被覆盖较小,主要为离子稀土以单个矿点小面积开采为主,矿点多而分散,导致对环境破坏更难治理;1999年后,随着稀土开采的规模化及开采工艺的改进,稀土开采成为矿区景观变化的最主要原因,在矿区总体生态环境改善的前提下,低植被覆盖区域主要集中在矿点及矿点周边,成为具有稀土开采特色的矿点景观分布模式。

淮南矿区煤的稀土元素地球化学

采用INAA测试了淮南矿区 13个煤层煤样的稀土元素含量 ,研究了稀土元素地球化学特征 ,得出以下认识 :各煤层样品的稀土元素含量、分布模式变化都很大。煤中稀土元素主要来源于陆源碎屑 ,来源于海水和植物的不多 ;稀土元素在粘土矿物中含量高 ,主要以高岭石的形式赋存。稀土元素具有指相意义 ,随着成煤沼泽中海水影响的减弱 ,陆源影响的增强 ,煤中稀土元素的含量增加 ;煤的稀土元素分布模式也作有规律的变化 ,从类似于海相生物的分布模式到类似于陆源碎屑岩的分布模式。Eu异常是由源岩继承下来的 ,Eu负异常的减弱 ,估计是由于陆源控制减弱、海水影响增强引起的。在成煤沼泽环境中 ,海水的影响并未造成Ce严重亏损。

贵州大竹园大型铝土矿稀土元素地球化学特征及其意义

贵州大竹园大型铝土矿是中国近年来取得重要找矿进展的大型铝土矿之一。以采自大竹园矿区栗园向斜不同部位铝土矿、铝土岩和黏土岩的样品为研究对象,分析了这些样品的稀土元素含量(质量分数)特征及空间分布特征,研究了稀土元素含量与铝土矿质量及成矿过程的关系,最后就稀土元素对于成因和环境的指示意义进行了讨论。结果表明:铝土矿、铝土岩和黏土岩稀土元素总含量(不包括Y)分别为107.07×10-6、185.00×10-6和246.28×10-6,依次增高,说明铝土矿的成矿过程是一个稀土元素贫化的过程,也是Eu异常和Ce异常趋于增大的过程,即相对于黏土岩来说,铝土矿具有高Eu异常、Ce异常的特征;相对于重稀土元素来说,无论是栗园向斜西翼还是东翼,铝土矿轻稀土元素相对富集,且轻稀土元素含量以及La与Yb含量之比均随深度变浅而增加;单纯利用稀土元素图解不能有效反映成矿物质的来源,但可以大体反映含矿岩系形成于海相或海陆过渡相环境;大竹园大型铝土矿与黔北其他铝土矿一样,总体上属于沉积型,可能与古喀斯特化过程、古风化过程有关。

赣南典型稀土矿区周边土壤和动植物产品中稀土元素组成特征及其健康风险评价

通过野外取样调查和室内ICP-MS测定,研究了赣南典型稀土矿区周边土壤、动植物产品中稀土元素的组成特征,并评价了稀土元素对人体的健康风险.结果表明,赣南稀土矿区周边土壤稀土平均含量为402.74±200.03mg·kg^-1,分别是全国土壤稀土含量均值及世界土壤稀土中值的2.28倍和2.08倍;植物产品稀土平均含量为343.48μg·kg^-1;动物产品稀土平均含量为460.00μg·kg^-1;土壤、植物产品和动物产品中Ce含量最高,占总稀土比重分别为34.22%、35.31%和62.95%;其中轻稀土元素所占比重分别为75.29%、75.17%和75.82%.当地居民每日通过动植物产品摄入稀土元素日量为3.95-30.49μg·kg^-1·d^-1,均值为10.36μg·kg^-1·d^-1,均远低于稀土元素对人体亚临床损害剂量的临界值(110μg·kg^-1·d^-1),表明赣南矿区周边动植物产品中稀土元素不会对消费者产生健康风险.

哈密、淮北煤变质程度与稀土元素的关系研究

以哈密矿区、淮北煤田为例 ,对煤的变质程度与稀土元素特征之间的关系进行了初步研究 ,结果表明 :哈密矿区变质程度相同的煤具有不同的稀土元素特征 .淮北煤田不同变质程度煤的稀土元素特征基本一致 ,这表明变质作用对煤的稀土元素不产生影响 ;稀土元素含量与灰分正相关 ,表明煤中稀土元素含量主要取决于煤的无机组分含量 ;稀土元素分布模式与华北晚古生代沉积的特征是一致的 ,表明煤样稀土元素分布模式是由源岩继承下来的 .

基于MCR模型的南方稀土矿区生态安全格局分析

南方稀土矿区是世界上主要的离子型稀土矿生产基地,对当地乃至中国都带来了不可估量的经济价值,但是在追求稀土开采的经济效益的同时,由于采矿工艺的不足,产生了一系列环境问题,威胁矿区的生态安全。以赣州岭北稀土矿区为例,基于景观生态安全格局理论及最小累积阻力模型(Minimum Cumulative Resistance Model,MCR)方法,对矿区的生态源地、生态廊道、生态节点等进行判别与分析,构建了矿区2009、2013和2018年3个年份的景观生态安全格局。结果表明:①稀土矿区的生态源地的斑块面积较小,主要集中于矿区的东西两侧。②在选取年份期间,稀土矿区的生态源地面积、生态廊道、辐射通道及生态节点数量都在不断增加,表明在这9a间,稀土矿区景观生态安全状况得到了一定的改善,但相关部门仍需对稀土矿区的生态安全格局进行进一步的规划和优化。

峰峰矿区2号煤中微量元素富集特征差异性研究

为探讨煤中锂元素及稀土元素赋存状态和同一煤层不同矿井间煤中微量元素的差异性及其控制因素。以峰峰矿区的梧桐庄矿和九龙矿山西组2号煤为研究对象,通过反射光显微镜、原子吸收光谱仪(AAS)及X射线荧光光谱仪(XRF)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、带能谱的扫描电镜(SEM-EDS)等分析测试方法,对比分析了两煤矿2号煤中煤质及微量元素富集特征,研究了2号煤中Li及稀土元素(REY)的赋存状态,探讨了2号煤微量元素富集特征的差异性及其影响因素。研究结果表明,九龙矿2号煤层样品中微量元素含量整体比梧桐庄矿高,梧桐庄矿和九龙矿2号煤中Li元素平均含量分别为49.8μg/g和64.3μg/g,稀土元素平均含量分别为68.8μg/g和130μg/g。梧桐庄矿2号煤中Li元素和REY元素主要赋存于煤的有机质中;而九龙矿2号煤中Li元素主要赋存于高岭石和伊利石等黏土矿物中,REY元素主要赋存于独居石、黄铁矿和黏土矿物中。峰峰矿区2煤的沉积物源和沉积环境控制了其微量元素分布的总体特征,而燕山期岩浆热液作用导致2号煤层中微量元素在矿区南部的梧桐庄矿和矿区中部的九龙矿的差异。岩浆热液作用主要引起煤中Li,Nb,Pb,Ta,Th,Y,La,Sm,Ce,Er,Yb元素富集,其余微量元素没有明显变化。尤其是稀土元素和Li元素受岩浆热液影响含量增加,峰峰矿区九龙矿比梧桐庄矿2号煤中Li元素平均含量高14.5μg/g,稀土元素平均含量高61.2μg/g。梧桐庄矿2号煤中只有Li元素表现为轻微富集,而九龙矿2号煤中Li元素表现为富集,Nb,Pb,Ta,Th元素和稀土元素中Y,La,Er表现为轻微富集。

不同治理年限的离子型稀土矿区土壤生态化学计量特征

以福建省长汀县3个不同水土流失治理年限的离子型稀土矿区为研究对象,并以未开采的稀土矿治理地为对照,对其表层0—10cm和10—20cm土壤碳氮磷含量及生态化学计量特征进行分析,探讨稀土矿治理区的土壤养分恢复状况。结果表明:土壤有机碳、全氮、全磷含量的变化范围分别为0.69—15.7g/kg、0.26—1.21g/kg、0.05-0.11g/kg,0—10cm土壤养分含量高于10—20cm土壤。土壤C∶N、C∶P、N∶P比变化范围分别为0.89—15.42、9.50—136.46、4.17—20.87,随治理年限的增加呈先递减后递增的趋势。土壤生态化学计量特征在治理初期由于矿区氮素的残留,主要受有机碳缺乏的影响;治理后期随着氮素的流失,则主要受氮素限制的影响。研究认为,离子型稀土矿治理初期,要及时种植生存能力强的植物,以充分利用矿区残留的氮素;治理后期则要施加氮肥以克服氮素缺乏对植物生长的限制。