镉地球化学行为与我国西南地区镉污染.docx

SerialNo．547November．2014现代矿业MODEＲNMINING总 第 547期2014年11月第11期镉地球化学行为与我国西南地区镉污染*田恒川徐国志( 石家庄经济学院研究生院)摘要采用地球化学观点，分析了镉的地球化学行为及其富集、迁移条件以及自然分布特征，在此基础上对我国西南地区镉污染的起因进行了探讨，并提出了几点污染防治的建议。关键词地球化学行为自然分布特征污染起因镉属于重金属有毒元素，它对环境的污染一直是学者们的研究焦点。2012年，广西龙江河段检测出重金属镉含量超标，政府及相关部门积极展开治污工作，同时开展调查污染源工作，但到目前为止，排查工作仍然没有查清镉的污染来源。1镉的地球化学行为特征1．1镉的内生地球化学行为镉在地壳中的丰度值低并高度分散，常呈类质同像形式存在于与其地球化学性质相近的锌、铅、铜、锡等元素的硫镉矿、硒镉矿中，这些少量矿物只限于矿物学方面意义，没有实际成矿意义。镉呈分散状态分布在各个地质体中，但在硫化物矿床中又相对较为集中，说明镉具有两重性质既亲氧又亲硫，总体表现为亲硫性大于亲氧性。目前大量的研究表明，镉在硫化物矿床中主要是以3种形式存在:①以类质同像的形式赋存于硫化物中，镉与锌的地球化学性质极其相似，所以镉也主要以类质同像的形式赋存于闪锌矿中; ②独立矿物，硫镉矿是硫化物矿床 中最常见的，一些硫镉矿以固溶体的形式分布在闪锌矿中或者与菱锌矿、纤锌矿共生; ③吸附状态，自然界铁锰氧化物等对Cd2+具有较强的吸附能力［1］。在已发现的含镉的硫化物矿床中，镉大部分富集在中低温热液矿床中或低温阶段。显然镉在热液中保持沉淀时间很长，在热液成矿晚期低温才结晶出来，这主要是由镉的物理化学性质决定的，Cd2+的离子半径(0．97)与Zn2+离子半径(0．74)相近，电价相同均为+2价离子。电离势，Zn是9．39，二者失去电子能量大小相似，因此，Cd的内生地球化* 中国地质调查局行业基金资助项目( 编号: AS2008J19)。田恒川( 1986—) ，男，硕士研究生，050031河北省石家庄市裕华区槐安东路 136号。学迁移是与Zn共同迁移。此外，在元素周期表中可以看出许多低温热液矿床组合亲硫元素，其金属化学性质活泼，大部分都有低熔点的共同特点。1．2镉的表生地球化学行为一些研究者认为镉矿物常常产于硫化物矿床表 生氧化带中，表明镉元素在表生条件下具有独特的地球化学行为［2］。K．克劳斯科普分别计算了菱镉矿、菱锌矿、白铅矿的溶度积分别是2．5×10－14，6×10－11，1．5×10－13，可见菱镉矿的水解的强度较为其他同类碳酸盐矿物弱，迁移量小于同类铅和锌，在表生带相对富集系数大于铅和锌，形成了镉元素在地表相对富集。尽管镉元素在地表相对呈惰性状态，但是含镉的化合物一旦进入水体水解沉淀要求在碱性条件下才可以沉积(Cd(HO)2沉淀pH＞6．5)，说明镉在中性水体中保持时间长，迁移距离较远。在表生条件下，水体的镉离子很容易被黏土、底 泥和悬浮物吸附，而镉主要通过碳酸盐的形式沉淀。 土壤对镉的吸附率为80%～95%。吸附量随着土壤类型的不同也有所不同，重壤的大于沙壤土的。 水溶解出的土壤中的镉随氧化还原电位、酸碱度变化而变化:pH值降低，Eh值升高，镉的溶出率变大。 当pH=4时，镉的溶出率大于50%;pH=7．5时，很难溶出［3］。在植被发育地区，发育大量的腐植酸和氨盐，碳酸盐矿物在腐植酸和铵盐中有较高的溶解度，可以产生二次迁移，只有在环境为碱性的还原条件下沉积下来。表明镉的迁移距离很远，范围很大，一般在积聚水体的低洼处形成富集。1．3镉的生态地球化学效应人体镉的致死量为0．35～0．50g。由于镉的特殊化学性质，决定镉可以在生命体中替代Zn、Ca、田恒川徐国志:镉地球化学行为与我国西南地区镉污染2014 年 11 月第 11期Cu、Fe等有益元素，造成人体内这些元素缺乏，使之生理和生化功能紊乱和破坏，形成镉的慢性中毒。人体慢性镉中毒表现为:消瘦、骨质酥松、骨变形和萎缩、关节疼痛和骨折。大剂量摄入将会破坏呼吸系统和肾脏，出现尿毒症、呼吸困难等症状［4］。镉等重金属在生命体中有积聚性，随着时间的延长，积累在体内的镉的含量会不断增多，因此各国在食品、环境等方面的法规对镉的限制极其严格。2镉的自然分布特征镉一般在自然界中呈分散状态，只是在成矿区(带)才可能相对富集，伴生在金属硫化物矿床中，尤其是中低温铅锌矿床( 如贵州都匀牛角塘富镉锌矿床、广西北山铅锌矿床、云南金顶铅锌矿床和湖北土弯铅锌矿床等) 。根据资料显示，昭 通—安顺—河池锡多金属( 以铅锌为主) 成矿带所含的镉含量高、范围广( 见图 1)。图 1中国陆地伴生镉矿床分布笔者详细分析了西南五省 76种元素地球化学图［5］及镉元素的区域地球化学特征