第八届青年地学论坛

酸性矿山排水（Acid mine drainage, AMD）主要是由于硫化矿物暴露于空气、水和细菌中发生氧化产生的，其特点是pH低、高铁、高硫酸盐及含有高浓度的重金属离子。未经处理而直接排放的AMD，会造成受纳水体严重污染，同时AMD中H⁺可与地表水环境中碳酸盐缓冲体系发生中和反应，形成铁/铝次生矿物，吸附大量有毒有害元素，进而降低溶液中可溶态元素的含量，影响着元素在溶液和沉积物中的迁移转化。岩溶水是我国西南地区水资源的重要组成部分，而多年的矿业活动导致区域内酸性煤矿废水的持久排放，对环境极其脆弱的岩溶地区表层岩溶水水质安全构成威胁。因此，研究AMD污染岩溶水中次生矿物形成及其对元素迁移的影响，可以进一步明确AMD对岩溶水环境影响的过程与机理，亦可为岩溶水环境保护提供参考依据。
由于AMD自身性质以及水文周期、岩石风化等因素的影响，致使难以系统研究AMD与岩溶河水中和过程中水化学变化及其形成沉积物的地球化学信息。因此，本研究将采集典型的AMD和岩溶河水按不同比例混合模拟河流中的季节性水文条件，测定混合后水样及其形成沉淀物中主量/微量元素含量，并观察沉淀物的矿物组成和形貌特征。研究结果表明：

1. 水化学变化特征：AMD导致岩溶水水环境条件改变，主要表现为溶液pH、DO降低，EC、Eh增加，重金属和稀土元素（REEs）浓度增加。混合后随着Fe²⁺氧化为Fe³⁺和次生矿物的形成，溶液中pH值、DO和重金属元素浓度降低，Eh逐渐升高。
2. 次生矿物形成及其对元素迁移的影响：AMD与岩溶河水混合过程中，随着Fe²⁺被生物或化学氧化为Fe³⁺，Fe³⁺进一步与SO₄^2-结合形成施氏矿物或水解形成Fe(OH)_3(s)和FeOOH_(s)，并伴随着大量无定形Al氢氧化物的生成。其中施氏矿物的形成对Mn、Cr、Cu、As有较强的吸附和共沉淀作用，对REEs的吸附和共沉淀作用受到抑制，而REEs的迁移主要受Al氢氧化物的影响。

酸性矿山废水；喀斯特河流；中和；沉淀；元素地球化学