秦岭山脉铅锌尾矿中重金属的化学风化程度对其分布与浸出行为的影响机制研究

针对秦岭山脉铅锌尾矿重金属污染风险不明的问题，研究人员通过分析不同化学风化程度尾矿剖面（0–70 cm为中度风化层，70–100 cm为初期风化层），结合粒度、矿物组成及水平振荡浸出实验，揭示了Cr、Pb在中度风化层富集，Cd、Zn在初期风化层富集，且浸出浓度（Cr 0.27–0.36 mg·L–1、Pb 7.81–10.47 mg·L–1等）与风化强度相关，为尾矿重金属迁移控制提供新依据。

　　

秦岭山脉作为中国南北地理分界线和重要生态屏障，长期矿产开发遗留大量铅锌尾矿，其重金属环境行为尚不明确。陕西境内尾矿库数量居全国前列，但该区域气候过渡带特性（年均降水709 mm，酸雨频率低）与东部湿润区差异显著，传统研究结论可能不适用。为此，陕西省科研团队选取商洛市山阳县一处历史尾矿库剖面（坐标33°36'56" N, 109°58'54" E），首次系统解析了不同风化程度尾矿层重金属分布规律及环境风险。

研究采用国际标准粒度分级（黏土<0.002 mm、粉砂0.002–0.02 mm）、X射线衍射（XRD）矿物鉴定、扫描电镜（SEM）形貌观察及内梅罗污染指数法（Nemerow index），结合50天水平振荡浸出实验（模拟降水冲刷），量化了重金属释放动态。

结果部分

1. 粒度与矿物特征：尾矿以石英、白云母为主，含少量闪锌矿（sphalerite）和方解石（calcite）。中度风化层（0–70 cm）黏粒占比显著高于初期风化层（70–100 cm），后者砂粒比例达47.6%。

2. 重金属分布：Cr、Pb在中度风化层富集（分别超标8.3倍和12.7倍），而Cd、Zn在初期风化层浓度更高，与方解石溶解和pH梯度相关。

3. 浸出行为：50天后各层浸出浓度趋近（Cd 0.60–0.81 mg·L^–1，Zn 6.93–9.03 mg·L^–1），但初期风化层平均浸出效率高34%，反映矿物包裹态重金属释放滞后性。

4. 生态风险：内梅罗指数显示Pb、Zn、Cd、As为主要污染因子，尾库整体处于重度污染水平（指数>3）。

结论与意义
该研究首次揭示秦岭过渡气候带铅锌尾矿风化分异规律：方解石溶解促进初期风化层Cd/Zn释放，而铁锰氧化物吸附抑制中度层Cr/Pb迁移。成果发表于《Applied Geochemistry》，为尾矿库精准修复（如钙质钝化技术）提供理论支撑，对保障国家生态安全具有战略价值。