暴雨过程中沘江流域铅锌重金属的迁移研究

矿山重金属污染物在河流中迁移和运输的过程比较复杂，影响因素较多，如pH、有机质、河流流速和降雨等（Zhao et al.，2012；Cánovas et al.，2018；Cruz et al.，2019）。其中，降雨是矿山河流中污染物的主要传输动力，较高的降雨量会导致采矿区产生更强烈的淋溶（Cánovas et al.，2018；Herrero et al.，2018）。矿山污染物在强降雨条件下会发生再分配，将大量重金属污染物输送至河流生态系统中（Cánovas et al.，2012；Resongles et al.，2014），导致水体和沉积物中重金属污染物含量显著增加（Wen et al.，2013）。同时，降雨会导致矿区周边土壤中重金属污染物随地表径流发生迁移，导致其扩散与再分配（Velleux et al.，2006）。因此，研究降雨条件下矿区重金属污染物随地表径流的迁移规律，对于防控矿区重金属污染物的迁移扩散具有重要意义。

重金属污染物通过降雨径流迁移扩散的影响因素包括降雨强度（Gozzard et al.，2011）、降雨量（Zhang etal.，2018）、降雨前干燥期（Seeger etal.，2004）和降雨持续时间等。暴雨径流是矿区非点源污染输入河流的一个重要途径（Ciszewski，2019；邓立凡等，2019）。暴雨过程中，重金属污染物随颗粒态迁移量远远超过溶解态（Cánovas et al.，2017；Huang et al.，2018）。河流中金属负荷量与降雨强度有很大关联，在极端洪水期间，金属负荷量将高出1～3个数量级（Gozzard et al.，2011；Cánovas et al.，2018）。不同金属的迁移能力和迁移途径存在差异（Wadige et al.，2016；Huang et al.，2018）。许多研究表明，随着流量的变化，河流泥沙中重金属Zn迁移能力大于Pb（Wadige et al.，2016；Huang et al.，2018）。重金属元素在山区矿山河流生态系统中的迁移机制非常复杂，对其研究也相对薄弱。因此，研究矿山环境中重金属污染物对河流系统的环境效应及重金属污染物在矿山河流系统的迁移具有重要意义。(https://www.daowen.com)

以往对矿山影响下的河流重金属污染物在季节上的研究主要是在年、月尺度，而对降雨事件的研究相对较少。尽管暴雨—洪水是河流中重金属运输与迁移的重要途径，然而较少关注暴雨期间山区矿山重金属污染物的监测及动态迁移研究。兰坪矿区地势陡峻，河流落差大，较大的落差导致较高水流流速（李瑞萍等，2010）。沘江属高原山区河流，受短期和强降水影响，兰坪超大型采矿区产生大量污染物进入河流中，显著增加河流悬浮颗粒物及污染物通量。而在暴雨过程中尾矿区复垦的土壤中重金属离子会释放出来，进入河道中（Ciszewski，2019）。在沘江流域内，以往研究主要针对季节上低流量、低流速采集的样品进行分析，较少考虑河流高流量或自然降雨条件下水体、悬沙等介质中重金属污染特征分析。同时，尚未开展兰坪铅锌矿山影响下河流重金属污染物在降雨期间的迁移过程和河流重金属污染物通量等相关研究工作。因此，开展矿区重金属污染物在降雨过程中的迁移至河流的研究尤为重要。这不仅可以评估矿业活动对河流生态环境的影响，同时还为沘江流域重金属污染防治提供一定的理论依据。第4章、第5章主要探讨沘江流域（矿区和非矿区）土壤的重金属污染空间分布和沘江河流重金属污染的时空分异特征及影响因素，应明晰矿区及矿区周边已污染的土壤中重金属污染物至沘江河流的迁移过程、迁移量和迁移规律等问题，进一步评估兰坪金顶矿山开采对沘江河流重金属污染的影响及贡献，为矿区河流污染防治与管理提供理论依据。

本章以一次暴雨事件为例，在沘江流域选取4个断面，分别代表矿区上游、矿区和矿区下游。以金顶矿区为控制暴雨过程的一个主控断面，并于2017年7月在4个断面实时同步监测并采集暴雨过程的河流水和悬沙样品，针对上述样品进行重金属Pb和Zn含量分析，并记录降雨量、悬沙量、pH、水位和流量等相关信息。通过分析4个断面所采集的样品来探究金顶矿区重金属污染物迁移至沘江河道的动态迁移过程及影响因素；同时，通过计算断面污染物通量，明晰兰坪铅锌矿开发对沘江河流中重金属污染物迁移贡献及影响因素。