吉林大学学报(地球科学版) ›› 2025, Vol. 55 ›› Issue (6): 2001-2027.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20250257

• 地质工程与环境工程 • 上一篇    下一篇

矿区重金属的释放迁移与污染预测研究进展

张文静1,2,涂志鹏1,2,贾媛媛1,2   

  1. 1.地下水资源与环境教育部重点实验室(吉林大学),长春130021
    2.吉林大学新能源与环境学院,长春130021
  • 出版日期:2025-11-26 发布日期:2025-12-30
  • 作者简介:张文静(1980—),女,教授,博士生导师,主要从事基于AI技术的地下水环境演化预测与风险评估方面的研究,E-mail: zhwenjing@jlu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(2023YFC3706002)

 Research Progress on Release, Migration and Pollution Prediction of Heavy Metals in Mining Areas

Zhang Wenjing1,2,Tu Zhipeng1,2,Jia Yuanyuan1,2   

  1. 1. Key Laboratory of Groundwater Resources and Environment (Jilin University),Ministry of Education,Changchun 130021,China
    2. College of New Energy and Environment,Jilin University,Changchun 130021,China
  • Online:2025-11-26 Published:2025-12-30
  • Supported by:
    Supported by the National Key Research and Development Program of China (2023YFC3706002) 

摘要: 为构建矿区综合防污染体系、保障土壤与地下水安全并维护公众健康,系统研究矿区重金属的释放与迁移规律,发展相应的污染评价与数值模拟方法,具有重要科学意义与实践价值。本综述在梳理已有研究成果的基础上,系统归纳了尾砂与废石中重金属释放研究的常用实验方法及动力学模型,总结了内在矿物学特性与外部环境因子对重金属释放行为的影响机制,揭示了重金属赋存形态、理化特性及土壤理化性质在其迁移过程中的关键作用;同时,系统评述了当前地下水重金属污染领域常用的评价方法与数值模拟软件,对比分析了各类方法与工具的适用条件及局限性,并探讨了机器学习技术在该领域的新兴应用进展。研究表明,尽管现有成果在揭示矿区重金属在地下水环境中的释放迁移规律及污染评价预测方面已取得重要进展,但在全面阐释多因子耦合作用下的释放迁移机制与实现长期动态精准预测方面仍面临挑战。未来研究应加强实验室机理研究与现场监测的结合,推动多学科交叉与数据驱动技术的深度融合,从而为矿区重金属地下水污染防控与生态环境保护提供更加坚实的科学依据与技术支撑。

关键词: 地下水, 矿区重金属, 释放迁移, 影响机制, 污染预测

Abstract:  To construct a comprehensive anti-pollution system in mining areas, ensure the safety of soil and groundwater, and safeguard public health, it is of great scientific and practical value to investigate the release and migration patterns of heavy metals in mining areas and developing corresponding pollution assessment and numerical simulation methods. Based on sorting out existing research results, this review systematically summarizes the common experimental methods and kinetic models for studying heavy metal release from tailings and waste rocks, concludes the influence mechanisms of internal mineralogical characteristics and external environmental factors on heavy metal release behavior, and reveals the key roles of heavy metal occurrence forms, physical and chemical properties, and soil physical and chemical properties in their migration process. Meanwhile, this paper systematically reviews the common assessment methods and numerical simulation software currently used in the field of groundwater heavy metal pollution, conducts a comparative analysis of the applicable conditions and limitations of various methods and tools, and discusses the emerging application progress of machine learning technology in this field. Research shows that although existing achievements have made important progress in revealing the release and migration laws of heavy metals in the groundwater environment of mining areas and in pollution assessment and prediction, challenges still exist in comprehensively explaining the release and migration mechanisms under the coupling effect of multiple factors and realizing long-term dynamic and accurate prediction. Future studies should strengthen the combination of laboratory mechanism research and on-site monitoring, promote the in-depth integration of interdisciplinary collaboration and data-driven technologies, thereby providing more solid scientific basis and technical support for the prevention and control of heavy metal groundwater pollution and ecological environment protection in mining areas.


Key words: groundwater, heavy metals in mining areas, release and migration, influencing mechanism, pollution prediction

中图分类号: 

  • P641.3
[1] 杜新强, 尹呈杉, 方永军, 李孜涵, 郭辉. 基于地下水生态水位埋深阈值的可开采量评价——以三江平原普阳灌区为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 635-646.
[2] 束龙仓, 位书静, 澈丽木格, 温中琦, 刘波. 西辽河平原生态输水的地下水响应及不确定性量化[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 647-660.
[3] 杨婷, 李亚鑫, 刘娜, 林晓君, 曾经文, 王秀娟, 蔡倩怡, 罗子峰, 张苑铃, 容精男, 余伟达, 丘锦荣, 周建利. 沸石作为PRB填充介质修复NH4+污染地下水的效果及原位再生性能[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 661-672.
[4] 秦传玉, 尤凯鸿, 李小奇, 张成武, 于丽娟. 地下水常见阴离子影响双重改性纳米零价铁降解硝基苯的机制及效果[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(1): 342-351.
[5] 闫纲丽, 冯屾, 刘睿男, 黄冠星. 地下水背景值评估研究进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(5): 1655-1670.
[6] 王双, 朱奋, 李亮, 李林坚, 刘娜. 湛江市硇洲岛浅层地下水水化学特征及成因机制[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(5): 1680-1690.
[7] 黄树春, 李洪涛, 邓波, 王丹, 张高华.

湖南湘潭河西地区近20年岩溶水化学时空演变及其影响因素 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(4): 1269-1287.

[8] 王锦博, 贺志毅, 王亚楠, 程诗雨, 刘明柱. 某污染场地土壤与地下水协同修复阈值[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(4): 1288-1297.
[9] 王福刚, 管小桐, 何庆成, 程辉, 杨国华, 程中乐, 王耀辉. 考虑边界层流体黏度变化的黏性土低速非达西渗流数学模型[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 893-905.
[10] 胡启智, 王秀娟, 丘锦荣, 康迪, 曾经文, 蔡倩怡, 刘人涛, 刘娜. 潮汕地区地下水饮用水源地酸性浅层地下水特征及其成因探讨[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 906-918.
[11] 张晟瑀, 申文超, 苏小四. 基于随机森林法的区域地下水硝酸盐污染风险评价[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 943-956.
[12] 段磊, 曾经文, 赵显林, 丘锦荣, 刘娜, 陶钧实, 周建利. 珠江三角洲典型水产养殖区浅层地下水碘化物分布、来源及健康风险评估[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(5): 1657-1674.
[13] 韩红闪, 朱琳, 郭高轩, 李炳华, 卢灿. 新水情背景下北京平原朝阳—通州沉降区地面沉降特征及其影响[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(4): 1326-1338.
[14] 束龙仓, 张彤豪, 澈丽木格, 刘圣昱, 刘波. 降水和地下水开采对通辽市科尔沁区潜水位的影响[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(3): 954-966.
[15] 杨鹏, 张寿川, 郭本力, 杨崇敬, 冯启原, 吕有成, 解露茜. 山东日照地区不同类型含水层地下水位多年动态变化特征及其影响因素[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(3): 967-979.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 初凤友,孙国胜,李晓敏,马维林,赵宏樵. 中太平洋海山富钴结壳生长习性及控制因素[J]. J4, 2005, 35(03): 320 -0325 .
[2] 周丽萍, 申向东, 李学斌, 白忠强. 天然浮石粉水泥土力学性质的试验研究[J]. J4, 2009, 39(3): 492 -497 .
[3] 黄玉龙, 王璞珺, 邵锐. 火山碎屑岩的储层物性--以松辽盆地营城组为例[J]. J4, 2010, 40(2): 227 -236 .
[4] 潘殿琦,张祖培,潘殿彩,陈义民,徐 瑞. 人工冻土纵波波速与温度和含水率的关系[J]. J4, 2006, 36(04): 588 -591 .
[5] 付 哲,周云轩,刘殿伟,刘万崧. 基于特征的面向对象虚拟GIS数据模型设计与原型系统实现[J]. J4, 2006, 36(04): 647 -652 .
[6] 滕吉文, 刘财, 韩立国, 阮小敏, 闫雅芬, 张永谦. 汶川—映秀MS8.0地震的介质破裂与深部物质运移的动力机制[J]. J4, 2009, 39(4): 559 -583 .
[7] 卢进才,李玉宏,魏仙样,魏建设. 鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7油层组油页岩沉积环境与资源潜力研究[J]. J4, 2006, 36(6): 928 -0932 .
[8] 黄继国,黄国鑫,聂广正,魏海娟,吕爱民,王雪松. 中温UBF与UASB两相厌氧系统处理垃圾渗滤液的实验研究[J]. J4, 2007, 37(1): 144 -0147 .
[9] 孙才志,刘玉兰,杨 俊. 下辽河平原地下水生态水位与可持续开发调控研究[J]. J4, 2007, 37(2): 249 -254 .
[10] 舒萍,曲延明,王国军,丁日新,艾兴波,纪学雁,唐华风,边伟华,王璞珺. 松辽盆地火山岩储层裂缝地质特征与地球物理识别[J]. J4, 2007, 37(4): 726 -0733 .