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新疆维吾尔自治区位于我国西北地区，其深居内陆，远离海洋，外加喜马拉雅山脉、天山山脉等高山对湿润气流的阻挡，致使该地区普遍干旱缺水，形成了典型的高寒环境和温带大陆性气候，生态环境极为脆弱[1]. 被高山阻挡的水汽在高寒高海拔地区形成了大量山地冰川和雪山，使得我国成为世界上中低纬度山地冰川和雪山最为发育的国家[2]. 据统计本世纪初我国共有
48571 条冰川和雪山，面积5.18×104 km2左右，占世界冰川和雪山总面积的7.1%（除南极和格陵兰冰盖外），主要分布在我国新疆、西藏、青海、甘肃等西北高寒高海拔山区[3]. 在这些高寒高海拔地区中分布有大量常规和战略矿产资源，本文将以新疆地区作为研究背景展开研究，如图1和图2所示，阿尔泰山、昆仑山、天山等造山带蕴藏有丰富的金、银、铜、铁等金属矿产资源，是我国重要的矿产资源储备基地[4]，绝大多数战略矿产资源沿高寒地区冰川和雪山分布，拥有数量大、种类多、战略开采性强等一系列特点.在这些众多的金属矿山中分布有种类丰富的金属矿，组成这些金属矿的元素有很多，其中包括各类重金属元素，如Al、Fe、Ba、Cd、Co、Cr、Cu、Li、Ni、Zn、Pb、Sb、Sr、U、V等. 随着西部大开发及“一带一路”倡议的深化推进，高寒高海拔地区矿产资源的开发正全面有序开展[5]. 金属矿山在凿岩、爆破、运输等环节中会产生大量的重金属矿物粉尘颗粒，而风流场作为粉尘扩散的动力来源和承托媒介，对重金属粉尘颗粒的运移路径和分布范围有决定性影响[6]. 寒区矿山局地环流模式既会受到矿山“热岛效应”影响，又离不开冰川和雪山“冷岛效应”制约，重金属粉尘颗粒在寒区矿山“冷热双岛效应”局地环流作用下运移到冰川和雪山表面及周围环境中，造成重金属元素扩散，如下图3和图4所示.
重金属元素本身具有很强的毒性，对人类及生态系统会造成严重威胁. 本次研究区域位于高寒高海拔地区，普遍赋存有大量金属矿山. 矿山生产过程中的重金属粉尘颗粒连带重金属元素一起扩散并沉降到冰雪冻结作用下的冰川和雪山表面进行大量富集，如图5所示. 在特定的酸碱度以及氧化还原等化学条件下，重金属元素又会以离子或其他形式进行迁移转化，毒性得以释放. 而在冰川和雪山表面覆盖的重金属元素必然会在冰雪冻融循环过程中进行迁移和转化，如图5b所示，重金属元素的毒性及扩散能力会大大加强. 这些有毒的重金属元素会随冰川和雪山融水进入下游河流，造成水源污染，威胁水源生态安全，对河流流经的广大地区的人类生产生活以及生态系统产生严重不良影响. 但重金属元素在此冰雪冻融过程中的富集转化机理尚不明确. 由此可见，研究寒区矿山重金属元素在冰雪冻融作用下的富集转化机理，具有重要的价值和意义。
学术方面：我国西北高寒高海拔地区蕴藏有丰富的矿产资源，将寒区矿山绿色开采纳入我国整个绿色开采理论体系具有显著的现实需求. 高寒矿区气候条件、工程地质条件均和低海拔矿区具有显著区别，研究高寒矿区重金属元素在冰雪冻融作用下的富集转化机理，对于丰富我国固体矿产资源绿色开采理论体系、进一步完善我国高寒地区矿山环境评价和矿产资源开采选址规划机制具有重要意义.
经济方面：2023年新疆维吾尔自治区政府工作报告提出，十四五期间我区将重点培育壮大特色优势产业，加快打造以“八大产业集群”为支撑的现代产业体系. 其中国家战略性矿产资源和自治区优势矿产资源的绿色开发利用为重中之重，将对我国经济社会提供强有力的动力支撑. 据统计，矿业产值占新疆总产值的近30%，而且这一比例仍在逐年上升，可以预见在今后的很长一段时间内，矿业将成为新疆经济发展的支柱产业. 只有大量发展绿色矿业，在矿产资源开发利用的过程中做好生态环境的协同保护，才能最终发挥矿业领域的全部优势.
生态方面：在高寒高海拔地区，素有“固体水库”之称的山地冰川和雪山以消融的方式对区域地表水及地下水形成补给，滋养下游广大地区，其物质平衡水平（积累和消融）是该地区社会经济和生态环境可持续发展的重要保障[7 − 8]. 随着该地区一年中温度和气候的变化，由冰雪冻结作用产生的冰川和雪山会在不同季节发生融化（夏季）和冻结（冬季）现象，而附着在冰川和雪山表面的重金属元素在其冻融循环过程中必然会发生一系列物理和化学变化，比如重金属元素在氧气、光照、温度的作用下，离子价态将会发生改变，其毒性也会随之发生变化[9 − 10]. 这些重金属元素会在冰川和雪山消融的作用下，在冰川和雪山融水中发生季节性富集，对下游河流的水源生态系统产生威胁和影响[11 − 14]，如下图6所示. 因此，研究我国高寒矿区重金属元素在冰雪冻融循环作用下的富集转化机理，对于切断重金属传播链条，降低重金属对水源的影响，保障冰雪生态安全，促进我国西北高寒矿区生态保护性开采具有重要意义.
高寒高海拔地区矿山重金属元素富集转化的过程可分为三部分：首先，矿产资源开采产生的重金属粉尘颗粒在寒区矿山-冷热双岛效应局地环流作用下扩散运移到冰雪冻结后的冰川和雪山表面及周围环境中，造成重金属元素的扩散；其次，重金属元素会随重金属粉尘的扩散在冰雪冻结后的冰川和雪山表面发生初步的富集；最后，附着在冰川和雪山表面的重金属粉尘在冰雪消融过程中会发生一系列的物理化学变化，重金属元素会发生进一步的转化和释放，威胁下游水源生态安全[15 − 16]. 国内外学者对本研究开展过程中将会涉及到的矿山粉尘扩散、冰川消融以及重金属元素富集转化3个方面做了大量的相关研究，下面对其研究成果进行分析和总结，为本研究的顺利开展提供相关的参考依据.
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矿山粉尘的运移扩散是影响环境质量的重要因素之一[17 − 18]. 目前，关于矿山粉尘运移扩散的研究主要集中在以下几个方面：一是对粉尘颗粒的理化性质进行分析；二是对粉尘扩散的影响因素进行探讨；三是通过实验或数值模拟的方法来研究粉尘扩散的理论模型. 其研究意义如表1所示.
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矿山粉尘颗粒的理化性质主要表现为粉尘的粒径分布、物理特性、化学成分、生物毒性等4个方面[19 − 20]. 矿山粉尘的粒径分布规律方面：矿山粉尘的粒径主要分布在0.001—100 μm之间，其中小于10 μm的粉尘占比较高，这与矿工呼吸系统对细微颗粒的吸入能力有关系[21]；矿山粉尘的物理特性方面：矿山粉尘具有较高的表面张力和吸附性能，能够吸附空气中的污染物质[22 − 23]；矿山粉尘的化学成分组成方面：矿山粉尘中含有多种有害物质如砷、镉、汞等，这些物质会对人体健康造成危害[24 − 25]；矿山粉尘的生物毒性方面：矿山粉尘中的一些有毒物质可能对人体产生毒害作用. 例如，砷是一种常见的矿物毒素，长期接触会导致中毒症状出现[26 − 27]. Shahan等[28]等在对煤炭开采过程中产生的粉尘类型和数量进行了现场定量观测与分析后，发现在长壁工作面总悬浮煤尘与呼吸性粉尘的比值在18.5—21.5之间；Victoria等[29]在对矿区粉尘粒径进行了计算机SEM-EDX程序分析后，发现在生产活动或回风道附近，切割岩层比切割煤层可能产生更多的可吸入粉尘颗粒的现象；Kokhanovsky等[30]用光谱漫反射方法研究了阿尔卑斯山雪粒径、灰尘质量吸收系数和灰尘质量浓度，并与理论模型数据进行了对比分析；符浩南等[31]通过采场模型及现场风流特性实验，研究了不同工况点的风速下采场粉尘浓度及分散度指标，发现粉尘颗粒从工作面进入采场后，粉尘粒径大小和位移会发生明显变化. 综上所述，矿山粉尘的理化性质是影响其迁移和转化的重要因素之一.
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矿山粉尘的分布规律和扩散迁移主要与气象条件、地形地貌、土壤性质和其他因素有关[32 − 35]. 气象条件方面：气温、风速、相对湿度等因素都会影响到粉尘的扩散. 例如，当温度升高时，空气中的水蒸气含量增加，导致空气密度降低，从而使得粉尘更容易悬浮并传播；而当气温下降时，由于大气中的水分凝结成冰晶，因此粉尘的散布也会受到限制[36]. 此外，风向和风速也是影响粉尘扩散的重要因素之一. 当风力较大时，粉尘会更易于被吹走；而在逆风条件下，粉尘则容易停留在地面上[37]；地形地貌方面：地形起伏越大，粉尘的分散性就越强，而平坦的地区则有利于粉尘的聚集和滞留[38]. 此外，山脉、河流等地形特征也对粉尘的分布和迁移产生了一定的影响[39 − 40]；土壤性质方面：土壤质地、植被覆盖率以及土地利用方式等因素都与粉尘的分布和迁移有着密切的关系. 例如，对于砂质土壤而言，其疏松性和孔隙度较高，能够更好地吸附和保留粉尘；而对于黏土或黏壤地来说，则相反. 同时，植被覆盖率越高，土壤表面积越少，也就意味着更多的粉尘会被吸附到植物体中[41]；其他因素如人类活动等，也可能会对粉尘的分布和迁移产生一定程度的影响[42 − 43]. 贾兰等[44]在仿真研究了露天矿溜放过程对粉尘分布的影响规律后，总结了溜槽系统粉尘的尘源分布情况，并提出了相应的防治措施；Wang等[45]在模拟研究轴径向风量比和抽吸距离对综采工作面风幕防尘效果的影响规律后，认为粉尘扩散距离随着轴径向风量比和抽吸距离的减小而减小；Tang等[46]在模拟研究了矿井内粉尘粒径对粉尘运动、逸出率和逸出时间的影响规律后，发现不同直径粉尘颗粒的平均逃逸时间相似；Guo等[47]在采用数值模拟和现场实测相结合的综合手段研究隧道内气流场对粉尘浓度分布格局的影响规律后，发现在一定范围内可通过增加风道的压缩风量来提高除尘性能；Hu等[48]在模拟研究了粉尘释放时期对粉尘扩散特性的影响规律后，发现在粉尘连续释放期内，粉尘浓度不断增加后逐渐达到稳定水平，粉尘连续释放期和粉尘停止释放期间的除尘率分别高达88.7%和94.6%；张明浩[49]在现场实测了内蒙古乌海市粉尘粒径对粉尘浓度时空分布特点的影响规律后，发现粉尘浓度与风速呈正相关，与海拔呈负相关；Zhang等[50]模拟研究粉尘扩散过程中发现，粉尘颗粒密度约为
2100 kg·m−3，且冬季扩散至冰川表面的粉尘数量大于夏季. 在冬季约有占总数数量16.9%的粉尘颗粒可扩散至冰川表面；在夏季约有占总数数量13.3%的粉尘颗粒可扩散至冰川表面；随着冰川与矿坑口距离的增加，冰川表面所捕捉到的粉尘颗粒的粒径分布范围越来越窄，从距矿坑口1.4 km到2.3 km处，随着距离的增加，在冬季，粉尘粒径的分布范围由0.05—0.15 mm缩小到0.05—0.1 mm；在夏季，粉尘粒径的分布范围由0.05—0.15 mm 缩小到0.05—0.075 mm，粉尘颗粒粒径与水平速度呈反比关系，粉尘颗粒的粒径与粉尘沉降的最终速度呈正比关系. -
韩国学者Kim等[51]提出了基于颗粒物运动的矿井粉尘扩散方程，该方程可以描述不同粒径的颗粒物在矿井中移动和扩散的过程. 该方程包括了颗粒物对空气动力学的影响以及颗粒物与矿床表面之间的相互作用力. 该方程可以用于计算矿场内粉尘浓度的变化情况，对于矿田管理具有重要意义；日本学者Tominaga等[52]提出了一种基于粒子群算法的矿田粉尘扩散模拟方法. 该方法可以通过建立矿田三维结构图来模拟矿田中的粉尘分布状况，并预测矿田内的粉尘浓度变化趋势. 该方法可用于矿田规划设计，为矿田安全管理提供参考依据；国内学者Liu等[53]也开展了一系列的研究工作，例如针对矿场粉尘扩散规律进行了深入分析，建立了相应的数学模型. 同时，还探索了一些新型的矿场通风系统方案以降低矿场粉尘含量[54 − 55]. 这些研究成果为矿场粉尘控制提供了一定的指导意见. 蒋仲安等[56]根据气溶胶力学和流体动力学理论，结合综采工作面实际环境和呼吸性粉尘二次飞扬特点，建立综采工作面移架产尘点与割煤产尘点耦合下的呼吸性粉尘扩散模型；陶子夜等[57]在分析爆破拆除工程粉尘扩散规律的基础上，对烟团模型在x和y方向进行二维积分，建立了面源爆破拆除工程粉尘扩散模型；李晓健等[58]基于气固两相流理论，采用fluent仿真软件离散颗粒模型与多组分输运模型，研究了掘进巷道内爆破粉尘及有毒有害气体的扩散规律及变量场分布特征，得到了包含温度场、速度场、有毒有害气体浓度及粉尘浓度的时变规律；李军胜[59]基于Realizable k-ε模型对综掘工作面粉尘的运移规律进行了三维数值模拟研究，对工作面的除尘实践提供了参考.
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国外学者对矿山粉尘覆盖下冰川消融的研究主要集中在冰面沉积物的组成和性质上. 例如，美国科学家通过分析冰面上的沉积物成分，发现其中含有大量矿物颗粒，这些矿物颗粒主要是来自矿山周围的土壤或岩石碎屑[60]. 此外，还有一些研究表明，矿山粉尘可以影响冰川消融的速度和方向[61 − 62]. 国内方面，Zhang等[63]研究发现，冰面上的粉尘颗粒可以提高冰川的消融速度，如图7所示.
辐射强度越大，冰川的消融速度越快，在覆盖率为30%时，在实验中辐射强度分别为
1007 W·m−2、1153 W·m−2所对应的消融速度分别为291.8 mL·h−1、325.8 mL·h−1，速度加快了11.7%；冰川表面粉尘的覆盖率越高，冰川的消融速度越快，覆盖率由0%提高到42.7%时，冰块消融速度从282 mL·h−1提高到321.2 mL·h−1，速度加快了13.9%，粉尘属于吸光性颗粒杂质，辐射强度与覆盖率的增加，自然会增加能量的摄入，加速消融速度，如图8所示.根据现场粉尘取样时采样点距矿山的距离和方位的差异，不同粒径粉尘的分布情况大体可分为3类，因此将粉尘粒径级配划分为相应A、B、C的3种配比，如表2所示. 不同级配的粉尘，其平均粒径越大，冰川的消融速度越快，而消融速度的增长率越慢，在粉尘覆盖率分别为10%和30%时，粉尘粒径级配由A（7:3:0）增大到C（1:10:9）消融速度分别提高了4.2%和2.7%. 随着A、B、C3组平均粒径不断加大，消融速度的增长速率分别为0.67、0.58、0.48，逐渐减小，如图9所示.
冰川的消融速度中由气温占据主导地位，气温每提高1 ℃所增加的消融速度，分别相当于粒径级配为A、B、C的粉尘覆盖率增加29.1%、33.6%和40.6%，如图10所示.
结合热力学分析粉尘在冰川表面能量转移变化的发生方式，揭示了冰面粉尘与冰川间能量转移转化的机理，为精确定量研究粉尘的能量转移指明了方向.
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金属矿山中分布着种类丰富的金属矿，在矿产资源的凿岩、爆破、运输等环节中会产生大量的重金属粉尘颗粒，其中的重金属元素会随粉尘颗粒的扩散附着在冰川和雪山表面[64 − 65]. 附着在冰川和雪山表面的重金属粉尘颗粒在冰川和雪山冻融循环提供的环境下会发生物理化学反应，进一步产生富集和转化. 比如：夏季高寒地区冰川和雪山呈消融状态，快速的冰川和雪山消融可将冬季冻结的重金属元素大量释放并进入下游河流中，对下游地区的人类生产生活以及生态系统产生重要影响[66 − 68]. 国内外学者对此进行了大量研究工作，研究意义如表3所示，主要集中在以下3个方面：
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重金属元素主要赋存于土壤以及动植物体内[69 − 70]. 土壤中重金属元素的分布特征：不同地区土壤中的重金属元素存在明显的差异. 例如，我国北方地区的土壤中重金属含量普遍较高，而南方地区的则相对较低. 此外，不同的土地利用类型也会对土壤中重金属元素的分布产生影响[71]；植物体内重金属元素的积累特性：植物是生态系统的重要组成部分，其吸收和储存重金属元素的能力也是重要的生态学问题之一[72]；生物体对重金属元素的影响：生物体作为生态系统的关键部分，对其他生物体和环境中的物质有着广泛的作用[73]；人类活动对重金属元素的影响：随着经济的发展和社会进步，人类活动的范围不断扩大，从而导致了大量重金属元素进入生态环境之中，进而对生态系统造成了严重的危害[74]；重金属元素污染防治措施：针对重金属元素污染问题的解决，需要采取一系列有效的措施来降低重金属元素的排放量并减少其对生态系统造成的损害[75]. 张兆永等[76]在新疆天山山地以约50 km的间距取51个水样品，并运用相关分析、主成分分析和聚类分析等方法对代表性的Pb、Ni、Cd、Co、Hg、As、Cu、Mn、Zn、Cr 等10 种重金属元素的赋存特征做了测试和探讨。结果表明，10种重金属变化范围为0—91.876 µg·L−1，在所有水样中10种重金属元素平均浓度顺序：Ni>As>Cu>Zn>Co>Mn>Hg>Cd>Pb. 不同类型样品中重金属元素赋存特征为：灌溉渠道>河流支流>河流干流>湖泊>机井.
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国外对重金属元素富集的研究主要集中在土壤中，其中以美国和欧洲为代表. 这些研究表明，土壤中的重金属元素主要是通过生物积累的方式被富集的，而水体中的重金属元素则主要是通过物理吸附方式被富集的[77 − 79]. 此外，一些研究还发现土壤中的重金属元素可以通过植物吸收、根系生长以及微生物代谢等多种途径来被富集[80 − 83]. 因此，对于不同类型的土壤和环境条件，重金属元素富集的特点也会有所不同；在国内，针对重金属元素富集的研究也较为广泛. 其中，一些研究主要关注了重金属元素在土壤中的富集特点及其影响因素. 例如，某研究表明，土壤含水量、温度、pH值等因素都会影响到重金属元素的富集程度[84]. 另外，还有一些研究探讨了重金属元素在地下水中的富集特性及影响因素[85 − 86]. 张全莲等[87]在探讨了冰尘中重金属元素的分布特征和富集情况以及重金属元素与粒径、黏土含量和总有机碳含量之间的相关关系后，认为冰尘中各重金属元素含量与粒径呈负相关关系， 说明粒径越小，重金属元素含量越高，各重金属元素含量与总有机碳和黏土含量呈正相关关系，但相关性不显著， 说明冰尘中含量较低的黏土和总有机碳对重金属元素的吸附能力较弱；刘亚军等[88]研究发现，夏季高寒地区冰川和雪山呈退缩状态，强烈的冰川和雪山消融可释放大量的重金属元素进入河流，可能对下游地区的人类生产生活以及生态系统产生重要影响；总体而言，我国目前对于重金属元素富集的研究仍处于初级阶段；重金属元素富集转化机制方面：重金属元素富集转化是指从环境中进入到生态系统中的过程，包括其来源、迁移、分配、储存等方面[89]. 目前，对于重金属元素富集转化机制的研究尚不十分深入. 但是，有一些研究已经初步揭示了一些重要的因素对其富集转化的影响. 例如，某些物质如有机质、矿物质等可以促进重金属元素的富集转化[90 − 91]；同时，气候变化、人类活动等也可能会对重金属元素富集转化产生一定的影响[92 − 95].
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土壤中重金属元素的吸附与解吸：土壤中的有机质和无机物可以对重金属元素进行吸附，从而减少其在环境中的迁移. 然而，随着温度升高或水力活动增加等因素的影响，这些物质会发生解吸反应，使得重金属元素重新进入环境循环中[96]；植物吸收与排泄：植物可以通过根系吸收地下水体中的重金属元素，并将其转化为生物体内的一部分. 但是，当植物生长受到限制时，它们也会通过叶绿素和其他化学物质来排除重金属元素. 因此，植物对于重金属元素的吸收和排放具有一定的控制能力[97]；微生物分解：微生物可以在土壤中降解有机质和无机物，同时将其中的重金属元素带入生态系统中. 但是，由于微生物数量有限且分布不均匀，它们的作用也存在局限性[98]；其他因素影响：除了上述因素外，其他如气候变化、人类活动的干扰等因素也可能会对重金属元素的迁移和释放产生重要影响[99 − 102].
综上所述，虽然对于重金属元素富集转化机制的研究还不够充分，但它仍然是进一步探究重金属元素富集转化规律的重要基础.
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通过总结国内外研究者的研究结果发现：矿场粉尘的迁移过程中受到多种因素的影响，主要包括气象条件、地形地貌、矿石性质、采掘方式、通风设施等等. 其中，气象条件是影响矿场粉尘迁移的主要因素之一. 由于大气温度、湿度等因素的不同，矿场粉尘的迁移速度也会发生变化，从而影响到矿场粉尘的累积量. 此外，地形地貌也是影响矿场粉尘迁移的重要因素之一. 不同的地质构造会对矿场粉尘产生不同的影响，如山体高低起伏会影响矿场粉尘的流动路径；沟壑等地形特征则会改变矿场粉尘的沉积形态. 另外，矿石本身的质量特性也会对其进行吸附或解吸作用，从而影响矿场粉尘的迁移行为. 最后，采掘方式和通风设施的选择也将直接影响到矿场粉尘的迁移状态. 总之，矿场粉尘的迁移是一个复杂的过程，需要综合考虑各种因素才能得到准确的结果. 冰面上的粉尘颗粒可以提高冰川的消融速度，辐射强度越大，冰川的消融速度越快；冰川表面粉尘的覆盖率越高，冰川的消融速度越快；不同级配的粉尘，其平均粒径越大，冰川的消融速度越快，而消融速度的增长率越慢.
虽然已有矿山粉尘扩散规律和重金属元素富集转化等方面在常规条件下的研究成果，但鉴于本文中矿山重金属粉尘颗粒扩散和富集转化的环境为高寒高海拔地区，特殊的气候和环境导致本研究与以往研究的环境条件有较大差异. 本文中重金属粉尘颗粒在寒区矿山“冷热双岛效应”局地环流作用下扩散运移到冰雪冻结后的冰川和雪山表面. 一方面，伴随冬季气候条件的变化，周围环境中的冰雪和大气中的水汽会在冰川和雪山表面发生进一步冻结，而已经扩散并分布于冰川和雪山表面的重金属粉尘颗粒便被覆盖在新生成的冰层下，达到物理稳态；另一方面，覆盖在冰层下的粉尘颗粒与冰面及冰层内的环境紧密接触，形成保护层，使重金属元素达到化学稳态. 而后，由冰雪冻结作用产生的冰川和雪山会在夏季发生消融现象，附着在冰川和雪山表面的重金属粉尘会在冰川和雪山融水中发生季节性富集. 同时，颗粒中原本处于稳态条件下的重金属元素所处的环境会发生急剧变化，这些重金属元素在氧气、光照、温度的作用下，离子价态将会发生改变，其毒性也会随之转化释放.
本文为后续定量研究冰雪冻融过程中重金属粉尘颗粒运移富集的宏观变化过程，定性研究重金属元素转化释放过程中的微观反应原理，综合物理化学两个方面、宏观微观两个层次进一步研究重金属元素在冰雪冻融过程中的富集转化机理提供了理论基础和参考依据.
新疆寒区矿山重金属元素在冰雪冻融作用下的富集转化机理研究进展
Research progress on the mechanism of enrichment and conversion of heavy metal elements in mines in cold regions of Xinjiang under the action of freezing and thawing action of snow and ice
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摘要: 冰川和雪山融水是新疆极为重要的水源补给来源，对区域社会经济可持续健康发展发挥着至关重要的作用. 寒区矿山典型的冷热双岛效应会导致矿山重金属粉尘向外扩散，而冰雪冻融循环又为重金属元素富集转化提供了必要的环境，使得重金属元素随融水进入下游河流，对河流流经地区的人类生产生活及生态系统产生严重影响. 为探究重金属元素在此冰雪冻融过程中的富集转化机理，本文综述了近年来有关重金属元素富集转化及其先导环节的研究进展，分别介绍了矿山粉尘运移扩散、矿山粉尘覆盖下的冰川消融以及重金属元素富集转化的国内外研究现状，并对新疆高寒地区矿山重金属元素在冰雪冻融作用下的富集转化机理研究的发展前景和应用价值进行了展望.
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关键词:
- 寒区矿山 /
- 冰雪冻融 /
- 重金属粉尘扩散 /
- 重金属元素富集转化.
Abstract: Meltwater from glaciers and snow-capped mountains is an extremely significant source of water supply in Xinjiang and plays a vital role in the sustainable and healthy development of the regional society and economy. The typical dual-island effect of cold and heat in mines in cold areas will lead to the outward diffusion of heavy metal dust in mines, and the freeze-thaw cycle of ice and snow provides a necessary environment for the enrichment and transformation of heavy metal elements, which makes heavy metal elements enter the downstream river with meltwater, and has a serious impact on human production, life and ecosystem in the areas through which rivers flow. In order to explore the mechanism of enrichment and conversion of heavy metal elements under the freezing and thawing of snow and ice, this paper reviewed the research progress on the accumulation and transformation of heavy metal elements and its leading links in recent years, and introduced the research status at home and abroad on the migration and diffusion of mine dust, glacier ablation under the cover of mountain expanding dust, and heavy metal accumulation and transformation, respectively. The development prospects and application value of studying the mechanism of enrichment and conversion of heavy metal elements in mines in cold regions of Xinjiang under the action of freezing and thawing of snow and ice are also promising. -
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图 1 我国新疆地区矿产资源及地势分布图
Figure 1. Map of mineral resources and terrain distribution in Xinjiang region of China
图 2 新疆典型高寒矿山与冰川相对位置图
Figure 2. Relative location map of typical alpine mines and glaciers in Xinjiang
图 3 寒区矿山各开采环节尘源和重金属含量图
Figure 3. Dust source and heavy metal content of each mining link in cold region
图 4 重金属粉尘颗粒在寒区矿山“冷热双岛效应”局地环流作用下的运移扩散图
Figure 4. Transport and diffusion diagram of heavy metal dust particles under the action of “cold and heat double island effect” local circulation in mine in cold area
图 5 冰雪冻结过程中重金属元素富集（a）及冰雪消融过程中重金属元素转化（b）示意图
Figure 5. Schematic diagram of the enrichment of heavy metal elements under the freezing （a） and the conversion of heavy metal elements under the thawing（b） of snow and ice
图 6 我国寒区矿山重金属对生态环境的污染模式
Figure 6. Pollution mode of heavy metals on ecological environment in cold area of China
颗粒粒径范围/mm
Particle size range组别
Group0.0375 —0.0750.075—0.125 0.125—0.2 不同粒径大小的占比/%
The proportion of different particle sizes5 50 45 A 30 40 30 B 70 30 0 C 
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[1] 秦大河. 冰冻圈科学辞典[M]. 北京: 气象出版社, 2014: 23-30. QIN D H. Glossary of cryosphere science[M]. Beijing: China Meteorological Press, 2014: 23-30(in Chinese).
[2] 徐丽萍, 李鹏辉, 李忠勤, 等. 新疆山地冰川变化及影响研究进展[J]. 水科学进展, 2020, 31(6): 946-959. XU L P, LI P H, LI Z Q, et al. Advances in research on changes and effects of glaciers in Xinjiang Mountains[J]. Advances in Water Science, 2020, 31(6): 946-959 (in Chinese).
[3] ZHANG Y L, GAO T G, KANG S C, et al. Albedo reduction as an important driver for glacier melting in Tibetan Plateau and its surrounding areas[J]. Earth-Science Reviews, 2021, 220: 103735. doi: 10.1016/j.earscirev.2021.103735 [4] 张震, 刘时银. 1970—2016年青藏高原岗扎日冰川变化与物质平衡遥感监测研究[J]. 地球信息科学学报, 2018, 20(9): 1338-1349. ZHANG Z, LIU S Y. Area changes and mass balance of glaciers in KangzhagRi of the Tibetan Plateau from 1970 to 2016 derived from remote sensing data[J]. Journal of Geo-Information Science, 2018, 20(9): 1338-1349 (in Chinese).
[5] CAI X R, LI Z Q, ZHANG H, et al. Vulnerability of glacier change in the Tianshan Mountains region of China[J]. Journal of Geographical Sciences, 2021, 31(10): 1469-1489. doi: 10.1007/s11442-021-1907-z [6] 杨圆, 杨建平, 李曼, 等. 冰川变化及其影响的公众感知与适应措施分析: 以甘肃河西内陆河流域为例[J]. 冰川冻土, 2015, 37(1): 70-79. YANG Y, YANG J P, LI M, et al. Public perception and selections of adaptation measures against glacier change and its impacts: Taking the Hexi inland river basin as an example[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2015, 37(1): 70-79 (in Chinese).
[7] 白玛央宗, 拉珍, 扎西央宗. 1973—2020年西藏昂拉仁错流域湖泊及东部冰川对气候变化的响应[J]. 高原山地气象研究, 2021, 41(3): 88-94. BAIMAYANGZONG, LAZHEN, ZHA X. Responses of lakes and glaciers of Tibet to climate change from 1973 to 2020[J]. Plateau and Mountain Meteorology Research, 2021, 41(3): 88-94 (in Chinese).
[8] 张照志, 李厚民, 潘昭帅, 等. 新发展阶段中国矿产资源国情调查与评价现状及其技术体系[J]. 中国矿业, 2022, 31(2): 21-27. ZHANG Z Z, LI H M, PAN Z S, et al. The present situation of national mineral resources conditions investigation and appraisal (NMRCIA) and its supporting technological systems in the new development stage, China[J]. China Mining Magazine, 2022, 31(2): 21-27 (in Chinese).
[9] 刘志强. 新疆矿产资源种类及特点分析[J]. 世界有色金属, 2018(18): 106-107. LIU Z Q. Analysis on the types and characteristics of mineral resources in Xinjiang[J]. World Nonferrous Metals, 2018(18): 106-107 (in Chinese).
[10] 姚俊强, 杨青, 毛炜峄, 等. 气候变化和人类活动对中亚地区水文环境的影响评估[J]. 冰川冻土, 2016, 38(1): 222-230. YAO J Q, YANG Q, MAO W Y, et al. Evaluation of the impacts of climate change and human activities on the hydrological environment in Central Asia[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2016, 38(1): 222-230 (in Chinese).
[11] 蔡兴冉, 李忠勤, 张慧, 等. 中国天山冰川变化脆弱性研究[J]. 地理学报, 2021, 76(9): 2253-2268. CAI X R, LI Z Q, ZHANG H, et al. Vulnerability of glacier change in Chinese Tianshan Mountains[J]. Acta Geographica Sinica, 2021, 76(9): 2253-2268 (in Chinese).
[12] 张慧, 李忠勤, 牟建新, 等. 近50年新疆天山奎屯河流域冰川变化及其对水资源的影响[J]. 地理科学, 2017, 37(11): 1771-1777. ZHANG H, LI Z Q, MU J X, et al. Impact of the glacier change on water resources in the Kuytun River Basin, Tianshan mountains during recent 50 years[J]. Scientia Geographica Sinica, 2017, 37(11): 1771-1777 (in Chinese).
[13] NÜSSER M, SCHMIDT S. Glacier changes on the Nanga Parbat 1856-2020: A multi-source retrospective analysis[J]. The Science of the Total Environment, 2021, 785: 147321. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.147321 [14] 李明月, 孙学军, 李胜楠, 等. 青藏高原及其周边地区冰川融水径流无机水化学特征研究进展[J]. 冰川冻土, 2020, 42(2): 562-574. LI M Y, SUN X J, LI S N, et al. Advances on inorganic hydrochemistry of glacial meltwater runoff in the Qinghai-Tibet Plateau and its surrounding areas[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2020, 42(2): 562-574 (in Chinese).
[15] 张正勇, 何新林, 刘琳, 等. 中国天山冰川生态服务功能及价值评估[J]. 地理学报, 2018, 73(5): 856-867. ZHANG Z Y, HE X L, LIU L, et al. Ecological service functions and value estimation of glaciers in the Tianshan Mountains, China[J]. Acta Geographica Sinica, 2018, 73(5): 856-867 (in Chinese).
[16] 牟建新, 李忠勤, 张慧, 等. 中国西部大陆性冰川与海洋性冰川物质平衡变化及其对气候响应: 以乌源1号冰川和帕隆94号冰川为例[J]. 干旱区地理, 2019, 42(1): 20-28. MU J X, LI Z Q, ZHANG H, et al. Mass balance variation of continental glacier and temperate glacier and their response to climate change in Western China: Taking Urumqi Glacier No. 1 and Parlung No. 94 Glacier as examples[J]. Arid Land Geography, 2019, 42(1): 20-28 (in Chinese).
[17] 吴彦良. 金属矿山粉尘防治技术及研究现状[J]. 世界有色金属, 2021(9): 197-198. WU Y L. Dust control technology and research status of metal mines[J]. World Nonferrous Metals, 2021(9): 197-198 (in Chinese).
[18] 汤万钧. 露天煤矿粉尘分布和运移机理研究[D]. 徐州: 中国矿业大学, 2018. TANG W J. Study on dust distribution and diffusion mechanism in open pit coal mine[D]. Xuzhou: China University of Mining and Technology, 2018 (in Chinese).
[19] KUTUZOV S, SHAHGEDANOVA M, KRUPSKAYA V, et al. Optical, geochemical and mineralogical characteristics of light-absorbing impurities deposited on djankuat glacier in the Caucasus Mountains[J]. Water, 2021, 13(21): 2993. doi: 10.3390/w13212993 [20] 罗怀廷, 时旭阳, 刘宇, 等. 露天矿山非扰动区粉尘治理试验研究[J]. 煤炭工程, 2020, 52(增刊2): 91-95. LUO H T, SHI X Y, LIU Y, et al. Dust control test in undisturbed area of open-pit mine[J]. Coal Engineering, 2020, 52(Sup 2): 91-95 (in Chinese).
[21] 王小玉. 矿山粉尘的危险性评估及有效防治策略研究[J]. 世界有色金属, 2023(6): 199-201. WANG X Y. Study on the risk assessment and effective prevention and control strategies of mine dust[J]. World Nonferrous Metals, 2023(6): 199-201 (in Chinese).
[22] 蒋仲安, 曾发镔, 王亚朋. 我国金属矿山采运过程典型作业场所粉尘污染控制研究现状与展望[J]. 金属矿山, 2021(1): 135-153. JIANG Z A, ZENG F B, WANG Y P. Research status and prospect of dust pollution control in typical working places during mining and transportation of metal mines in China[J]. Metal Mine, 2021(1): 135-153 (in Chinese).
[23] 李刚, 吴将有, 金龙哲, 等. 我国金属矿山粉尘防治技术研究现状及展望[J]. 金属矿山, 2021(1): 154-167. LI G, WU J Y, JIN L Z, et al. Study status and prospect of dust control technology for metal mines in China[J]. Metal Mine, 2021(1): 154-167 (in Chinese).
[24] 龚亮. 矿山土壤重金属污染特征及其潜在生态风险评价[J]. 世界有色金属, 2023(1): 226-228. GONG L. Characteristics of heavy metal pollution in mine soil and its potential ecological risk assessment[J]. World Nonferrous Metals, 2023(1): 226-228 (in Chinese).
[25] 李星. 矿山重金属废渣场地污染问题及治理方法[J]. 低碳世界, 2022, 12(12): 34-36. LI X. Pollution problems and treatment methods of mine heavy metal waste[J]. Low Carbon World, 2022, 12(12): 34-36 (in Chinese).
[26] 王先华. 金属矿山污染土壤的重金属迁移特性研究[J]. 节能与环保, 2021(1): 61-62. WANG X H. Migration characteristics of heavy metals in contaminated soil of metal mines[J]. Energy Conservation & Environmental Protection, 2021(1): 61-62 (in Chinese).
[27] 闫海祥, 贺腾. 金属矿山开采中重金属污染对生态环境的影响[J]. 世界有色金属, 2022(14): 57-59. YAN H X, HE T. Influence of heavy metal pollution on ecological environment in metal mining[J]. World Nonferrous Metals, 2022(14): 57-59 (in Chinese).
[28] SHAHAN M R, SEAMAN C E, BECK T W, et al. Characterization of airborne float coal dust emitted during continuous mining, longwall mining and belt transport[J]. Mining Engineering, 2017, 69(9): 61-66. doi: 10.19150/me.7746 [29] JOHANN-ESSEX V, KELES C, REZAEE M, et al. Respirable coal mine dust characteristics in samples collected in central and northern Appalachia[J]. International Journal of Coal Geology, 2017, 182: 85-93. doi: 10.1016/j.coal.2017.09.010 [30] ALEXANDER K, BIAGIO D M, ROBERTO G, et al. Retrieval of dust properties from spectral snow reflectance measurements[J]. Frontiers in Environmental Science, 2021, 9: 810-821. [31] 符浩南, 王孝东, 兰林, 等. 某铅锌矿巷道型采场粉尘扩散特性研究[J]. 有色金属工程, 2021, 11(6): 118-125,145. FU H N, WANG X D, LAN L, et al. Research on dust diffusion characteristics of roadway type stope in a lead-zinc mine[J]. Nonferrous Metals Engineering, 2021, 11(6): 118-125,145 (in Chinese).
[32] 葛宇. 综掘工作面长压短抽通风粉尘扩散特征分析[J]. 江西煤炭科技, 2023(3): 156-158. GE Y. Analysis on dust diffusion characteristics of long pressure short extraction ventilation in fully mechanized excavation face[J]. Jiangxi Coal Science & Technology, 2023(3): 156-158 (in Chinese).
[33] 李博. 煤峪口采煤面粉尘扩散特征和降尘效果实践[J]. 煤, 2023, 32(8): 99-101. LI B. Dust diffusion characteristics and dust suppression effect practice in Meiyukou coal face[J]. Coal, 2023, 32(8): 99-101 (in Chinese).
[34] 那喜双. 回收大巷保安煤柱综采面粉尘扩散特性研究[J]. 煤, 2022, 31(11): 62-63,83. NA X S. Study on dust diffusion characteristics in fully mechanized mining face of recovery gateway in Taitou Qianwan mine[J]. Coal, 2022, 31(11): 62-63,83 (in Chinese).
[35] 滕海旭. 煤矿井塔内粉尘的扩散与分布特性的研究[D]. 徐州: 中国矿业大学, 2022. TENG H X. Study on the diffusion and distribution characteristics of dust in the coal shaft tower[D]. Xuzhou: China University of Mining and Technology, 2022 (in Chinese).
[36] Ebelia Manda(艾比丽). 基于气候影响的露天矿粉尘浓度和扩散机理研究 [D]. 徐州: 中国矿业大学, 2022. EBELIA M. Study on dust concentration and diffusion mechanism of open pit Mine based on climate influence [D]. Xuzhou: China University of Mining and Technology, 2022 (in Chinese).
[37] 张嘉旺, 陈忠海, 刘龙飞, 等. 掘进面通风降温与粉尘扩散数值模拟研究[J]. 河北建筑工程学院学报, 2021, 39(4): 98-102. ZHANG J W, CHEN Z H, LIU L F, et al. Numerical simulation of ventilation cooling and dust diffusion in heading face[J]. Journal of Hebei Institute of Architecture and Civil Engineering, 2021, 39(4): 98-102 (in Chinese).
[38] 张国梁, 蒋仲安, 陈记合, 等. 打磨作业过程金属粉尘扩散特性及集尘罩除尘效果[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2021, 52(11): 3813-3825. ZHANG G L, JIANG Z A, CHEN J H, et al. Metal dust diffusion characteristics and dust hood effect during grinding operation[J]. Journal of Central South University (Science and Technology), 2021, 52(11): 3813-3825 (in Chinese).
[39] 沈斌, 周子涵, 刘新蕾, 等. 煤矿三维可视化粉尘污染扩散规律研究[J]. 煤, 2020, 29(10): 1-4,24. SHEN B, ZHOU Z H, LIU X L, et al. Research on three-dimensional visualization of dust pollution diffusion in coal mine[J]. Coal, 2020, 29(10): 1-4,24 (in Chinese).
[40] 钱松. 基于FLUENT的粉尘扩散分析[J]. 电气防爆, 2019(2): 12-14,18. QIAN S. Dust diffusion analysis based on FLUENT[J]. Electric Explosion Protection, 2019(2): 12-14,18 (in Chinese).
[41] 卢洁, 雷少刚. 露天煤矿粉尘环境影响及其扩散规律研究综述[J]. 煤矿安全, 2017, 48(8): 231-234. LU J, LEI S G. Research overview of effect of dust on environment and its diffusion laws in open-pit coal mine[J]. Safety in Coal Mines, 2017, 48(8): 231-234 (in Chinese).
[42] 郭帅伟, 邹树梁, 唐德文, 等. 开放空间中自由下落粉尘随水平风流运移扩散的数值模拟[J]. 安全与环境学报, 2015, 15(2): 266-271. GUO S W, ZOU S L, TANG D W, et al. Numerical simulation of free-floating dust migration and diffusion in a horizontal wind in the open space[J]. Journal of Safety and Environment, 2015, 15(2): 266-271 (in Chinese).
[43] 阿布拉·吐合提. 中亚咸海干涸湖床粉尘扩散的时空特征、影响因素及其健康效应[D]. 乌鲁木齐: 新疆大学, 2021. TOHOTI A. Spatial-temporal potential transportation characteristics, influence factors and health effects of dust from the playa of the Aral Sea, central Asia[D]. Urumqi: Xinjiang University, 2021 (in Chinese).
[44] 贾兰, 宋子岭, 赵光. 大高差溜槽粉尘颗粒扩散运动规律数值模拟[J]. 环境工程学报, 2016, 10(3): 1406-1411. JIA L, SONG Z L, ZHAO G. Numerical simulation of dust particle diffusion elevation movement during a process of large height difference chut[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2016, 10(3): 1406-1411 (in Chinese).
[45] WANG H, CHENG W M, SUN B, et al. The impacts of the axial-to-radial airflow quantity ratio and suction distance on air curtain dust control in a fully mechanized coal face[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2018, 25(8): 7808-7822. doi: 10.1007/s11356-017-1106-8 [46] TANG W J, CAI Q X. Dust distribution in open-pit mines based on monitoring data and fluent simulation[J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2018, 190(11): 632. doi: 10.1007/s10661-018-7004-9 [47] GUO L D, NIE W, YIN S, et al. The dust diffusion modeling and determination of optimal airflow rate for removing the dust generated during mine tunneling[J]. Building and Environment, 2020, 178: 106846. doi: 10.1016/j.buildenv.2020.106846 [48] HU S Y, GAO Y, FENG G R, et al. Characteristics of dust distributions and dust control measures around road-header drivers in mining excavation roadways[J]. Particuology, 2021, 58: 268-275. doi: 10.1016/j.partic.2021.03.017 [49] 张明浩, 赵廷宁, 肖辉杰. 内蒙古乌海粉尘浓度时空分布及影响因素探析[J]. 地学前缘, 2021, 28(4): 118-130. ZHANG M H, ZHAO T N, XIAO H J. Temporospatial distribution and influencing factor analysis of dust concentration in Wuhai, Inner Mongolia[J]. Earth Science Frontiers, 2021, 28(4): 118-130 (in Chinese).
[50] ZHANG Z Y, XU X Y, SONG Y Z, et al. Study on the ablation of the glacier covered by mineral dust in alpine regions[J]. Water, 2022, 14(13): 1982. doi: 10.3390/w14131982 [51] KIM B Y, LEE S K, JO Y D, et al. Study on Simulation of Dust Diffusion at Open Pit Mines [J]. Tunnel and Underground Space , 1998, 8(3):194-199. [52] TOMINAGA R T, TAKAHASHI S Z, INUTSUKA S I. Revised description of dust diffusion and a new instability creating multiple rings in protoplanetary disks[J]. The Astrophysical Journal Letters, 2019, 881(1): 53. doi: 10.3847/1538-4357/ab25ea [53] LIU F, HONG Y. Applications of the dust diffusion model method in China[J]. Journal of Aerosol Science, 1996, 27: S93-S94. doi: 10.1016/0021-8502(96)00119-X [54] 宝银昙, 田坤, 陈德勇, 等. 基于同位素追踪的煤矿通风粉尘含量变化模拟研究[J]. 环境科学与管理, 2020, 45(9): 90-93. BAO Y T, TIAN K, CHEN D Y, et al. Simulation analysis of dust content change in coal mine ventilation based on isotope tracing[J]. Environmental Science and Management, 2020, 45(9): 90-93 (in Chinese).
[55] 方英, 赵琼, 台培东, 等. 芒颖大麦草对菱镁矿粉尘污染的生态适应性[J]. 应用生态学报, 2012, 23(12): 3474-3478. FANG Y, ZHAO Q, TAI P D, et al. Ecological adaptability of Hordeum jubatum to magnesite dust[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2012, 23(12): 3474-3478 (in Chinese).
[56] 蒋仲安, 陈雅, 王佩. 双尘源耦合下呼吸性粉尘扩散的紊流系数求解[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2017, 49(8): 129-134. JIANG Z A, CHEN Y, WANG P. Solution of turbulence coefficient in the diffusion of respirable dust under the coupling of two dust sources[J]. Journal of Harbin Institute of Technology, 2017, 49(8): 129-134 (in Chinese).
[57] 陶子夜, 舒晓春, 杨红刚, 等. 面源爆破拆除工程粉尘扩散模型研究[J]. 爆破, 2017, 34(2): 144-147. TAO Z Y, SHU X C, YANG H G, et al. Research of dust diffusion model of non-point source demolition blasting[J]. Blasting, 2017, 34(2): 144-147 (in Chinese).
[58] 李晓健, 贾敏涛, 任甲泽, 等. 巷道爆破有毒有害气体及粉尘扩散规律探究[J]. 现代矿业, 2021, 37(8): 200-203. LI X J, JIA M T, REN J Z, et al. Study on diffusion law of blasting toxic and harmful gas and dust in roadway blasting[J]. Modern Mining, 2021, 37(8): 200-203 (in Chinese).
[59] 李军胜. 基于Realizable k-ε模型煤巷综掘工作面粉尘运移规律研究[J]. 陕西煤炭, 2021, 40(增刊2): 6-10. LI J S. Research on the dust migration law in fully mechanized excavation face based on Realizable k-ε model[J]. Shaanxi Coal, 2021, 40(Sup 2): 6-10 (in Chinese).
[60] GLACIOLOGY; Reports from RWTH Aachen University Advance Knowledge in Glaciology (Impact of supraglacial deposits of tephra from Grimsvotn volcano, Iceland, on glacier ablation) [J]. Science Letter, 2016. [61] MÖLLER R, MÖLLER M, KUKLA P A, et al. Impact of supraglacial deposits of tephra from Grímsvötn volcano, Iceland, on glacier ablation[J]. Journal of Glaciology, 2016, 62(235): 933-943. doi: 10.1017/jog.2016.82 [62] 尤晓妮, 王长青, 王莉霞, 等. 乌鲁木齐河源区颗粒有机碳的产出输移及冰川消融的影响机制研究[Z]. 天水: 天水师范学院, 2021. YOU X N, WANG C Q, WANG L X, et al. Study on the production and transport of particulate organic carbon and the influencing mechanism of glacier ablation in Urumqi River source area[Z]. Tianshui: Tianshui Normal University, 2021 (in Chinese).
[63] ZHANG Z Y, SONG Y Z, XU X Y, et al. Enhanced effect of mining dust diffusion on melting of the adjacent glacier: A case study in Xinjiang, China[J]. Water, 2023, 15(2): 224. doi: 10.3390/w15020224 [64] 许泰, 鄂崇毅. 高原高寒露天煤矿区土壤重金属污染及潜在生态风险评价[J]. 广西科学, 2022, 29(3): 584-594. XU T, E C Y. Soil heavy metal pollution and potential ecological risk assessment in plateau alpine open-pit coal mining area[J]. Guangxi Sciences, 2022, 29(3): 584-594 (in Chinese).
[65] 刘瑞平, 徐友宁, 权国苍, 等. 西北地区高寒生态脆弱区典型金属矿山地质环境问题与恢复治理关键技术研究: 德尔尼铜矿山[J]. 地质论评, 2015, 61(增刊1): 87-88. LIU R P, XU Y N, QUAN G C, et al. Study on geological environment problems and key technologies of restoration and management of typical metal mines in cold and fragile ecological areas in northwest China—Delny copper mine[J]. Geological Review, 2015, 61(Sup 1): 87-88 (in Chinese).
[66] 倪明霞, 段峥嵘, 夏建新. 新疆南疆周边高山冰川融化及其未来水资源安全风险[J]. 山地学报, 2022, 40(3): 329-342. NI M X, DUAN Z R, XIA J X. Melting of mountain glacier and its risk to future water resources in southern Xinjiang, China[J]. Mountain Research, 2022, 40(3): 329-342 (in Chinese).
[67] 王欣, 丁永建, 张勇. 冰川融水对山地冰冻圈冰湖水文效应的影响[J]. 湖泊科学, 2019, 31(3): 609-620. doi: 10.18307/2019.0301 WANG X, DING Y J, ZHANG Y. The influence of glacier meltwater on the hydrological effect of glacial lakes in Mountain Cryosphere[J]. Journal of Lake Sciences, 2019, 31(3): 609-620 (in Chinese). doi: 10.18307/2019.0301
[68] 张九天, 何霄嘉, 上官冬辉, 等. 冰川加剧消融对我国西北干旱区的影响及其适应对策[J]. 冰川冻土, 2012, 34(4): 848-854. ZHANG J T, HE X J, SHANGGUAN D H, et al. Impact of intensive glacier ablation on arid regions of northwest China and its countermeasure[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2012, 34(4): 848-854 (in Chinese).
[69] 文宇博. 广西岩溶地质高背景地区土壤重金属的富集机制和生物有效性研究[D]. 南京: 南京大学, 2020. WEN Y B. Enrichment mechanism and bioavailability of heavy metals in soils with high geochemical background in the Karst region of Guangxi Province, China[D]. Nanjing: Nanjing University, 2020 (in Chinese).
[70] 戎念杭, 黎军英, 洪健. 几种重金属元素在动植物细胞内积累的X-射线能谱分析[J]. 电子显微学报, 2014, 33(6): 564-569. RONG N H, LI J Y, HONG J. X-ray energy spectrum analysis of heavy metals distribution in the cells of animal and plants[J]. Journal of Chinese Electron Microscopy Society, 2014, 33(6): 564-569 (in Chinese).
[71] 白宇明, 李永利, 周文辉, 等. 典型工业城市土壤重金属元素形态特征及生态风险评估[J]. 岩矿测试, 2022, 41(4): 632-641. BAI Y M, LI Y L, ZHOU W H, et al. Speciation characteristics and ecological risk assessment of heavy metal elements in soils of typical industrial city[J]. Rock and Mineral Analysis, 2022, 41(4): 632-641 (in Chinese).
[72] 茅思雨, 李百球, 樊燕, 等. 石灰岩山地淡竹林“岩石-土壤-植物”系统的重金属元素迁聚规律[J]. 西南农业学报, 2019, 32(4): 872-877. MAO S Y, LI B Q, FAN Y, et al. Transportation and accumulation of heavy metals in rock-soil-plant system of Phyllostachys glauca forest in limestone mountain[J]. Southwest China Journal of Agricultural Sciences, 2019, 32(4): 872-877 (in Chinese).
[73] 周瑾艳, 保志娟, 杨亦, 等. 生物体中重金属元素分析方法的研究进展[J]. 中国测试, 2012, 38(1): 56-59. ZHOU J Y, BAO Z J, YANG Y, et al. Progress in determination methods of heavy metals in biological samples[J]. China Measurement & Test, 2012, 38(1): 56-59 (in Chinese).
[74] 赵舒婷. 工业企业重金属污染防控区域划分及政策研究[D]. 西安: 西安建筑科技大学, 2014. ZHAO S T. Industrial enterprises heavy metal pollution prevention zoning control of and policy research[D]. Xi'an: Xi'an University of Architecture and Technology, 2014 (in Chinese).
[75] 田祎, 叶旌, 王玉晶, 等. pH值对重金属元素形态的影响及污染防治建议[C]//第十届重金属污染防治技术及风险评价研讨会论文集. 长沙, 2020: 88-90. WANG H F, TIAN Y, YE J, et al. Effects of pH value on the form of heavy metals and pollution control suggestions [C]//Proceedings of the 10th Symposium on Heavy Metal Pollution Control Technology and Risk Assessment, Chinese Society of Environmental Sciences, Central South University, Central South University of Forestry and Technology, Hunan Agricultural University, 2020: 88-90 (in Chinese).
[76] 张兆永, 吉力力·阿不都外力, 姜逢清, 等. 天山地表水重金属的赋存特征和来源分析[J]. 中国环境科学, 2012, 32(10): 1799-1806. ZHAO Z Y, ABODUWAILI J L L, JIANG F Q, et al. Contents and sources of heavy metals in surface water in the Tianshan Mountain[J]. China Environmental Science, 2012, 32(10): 1799-1806 (in Chinese).
[77] COWIE L L, SONGAILA A. Heavy-element enrichment in low-density regions of the intergalactic medium[J]. Nature, 1998, 394(6688): 44-46. doi: 10.1038/27845 [78] AMMAR A A, SYAFEI A D, SANTOSO M, et al. Analysis of the characteristics of heavy metal elements in soil around the smelting area of pasuruan industrial estate, Indonesia[J]. IOP Conference Series:Earth and Environmental Science, 2022, 1013(1): 012013. doi: 10.1088/1755-1315/1013/1/012013 [79] HUSSAIN M, JAMIR L, SINGH M R. Assessment of physico-chemical parameters and trace heavy metal elements from different sources of water in and around institutional campus of Lumami, Nagaland University, India[J]. Applied Water Science, 2021, 11(4): 1-21. [80] 张沁瑞, 李欢, 邓宇飞, 等. 北京东南郊土壤重金属元素分布及其在表层土壤中的富集特征[J]. 物探与化探, 2022, 46(2): 490-501. ZHANG Q R, LI H, DENG Y F, et al. Distribution of heavy metal elements in soil of the Southeastern suburbs of Beijing and their enrichment characteristics in surface soil[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2022, 46(2): 490-501 (in Chinese).
[81] 王硕, 罗杰, 蔡立梅, 等. 土壤-水稻系统中重金属的富集特征及对土壤元素标准限的判定[J]. 环境化学, 2018, 37(7): 1508-1514. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2017112904 WANG S, LUO J, CAI L M, et al. Enrichment characteristics of heavy metals in soil-rice system and determination of the standard range of soil elements[J]. Environmental Chemistry, 2018, 37(7): 1508-1514 (in Chinese). doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2017112904
[82] 余丹. 吉林黑土区耕地土壤重金属元素转化富集效率及其对耕地利用的制约[D]. 长春: 吉林大学, 2019. YU D. Biotransformation and bioaccumulation of soil heavy metals and their constraints on the cultivated land use in the black soil region of Jilin Province[D]. Changchun: Jilin University, 2019 (in Chinese).
[83] 张开军, 魏迎春, 徐友宁. 小秦岭某金矿区土壤-农作物重金属元素富集规律[J]. 地质通报, 2015, 34(11): 2018-2023. ZHANG K J, WEI Y C, XU Y N. The discussion on heavy metal accumulation regularity in the soil and crop of the Xiaoqinling gold mining area[J]. Geological Bulletin of China, 2015, 34(11): 2018-2023 (in Chinese).
[84] 汪碧玲, 陈碧珊, 刘发耀, 等. 雷州半岛土壤-水果作物系统重金属元素潜在生态风险评价及富集特征研究[J]. 生态环境学报, 2021, 30(5): 1076-1083. WANG B L, CHEN B S, LIU F Y, et al. Potential risk assessment and enrichment characteristics of heavy metals in soil fruit crop system of Leizhou peninsula[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2021, 30(5): 1076-1083 (in Chinese).
[85] 付蓉洁, 辛存林, 于奭, 等. 石期河西南子流域地下水重金属来源解析及健康风险评价[J]. 环境科学, 2023, 44(2): 796-806. FU R J, XIN C L, YU S, et al. Analysis of heavy metal sources in groundwater and assessment of health risks: An example from the southwest sub-basin of the Shiqi River[J]. Environmental Science, 2023, 44(2): 796-806 (in Chinese).
[86] 张时珍. 某地下水水源地重金属元素健康风险研究[J]. 淮海工学院学报(自然科学版), 2017, 26(2): 30-33. ZHANG S Z. Study on health risk of heavy metal elements in a groundwater source[J]. Journal of Huaihai Institute of Technology (Natural Science Edition), 2017, 26(2): 30-33 (in Chinese).
[87] 李全莲, 张成龙, 武小波, 等. 中国西部冰川冰尘中重金属元素的地球化学特征[J]. 地球化学, 2015, 44(3): 238-244. LI Q L, ZHANG C L, WU X B, et al. Heavy metal geochemistry characteristics of cryoconite in glaciers in Western China[J]. Geochimica, 2015, 44(3): 238-244 (in Chinese).
[88] 刘亚军, 张玉兰, 康世昌, 等. 青藏高原东南部冰川雪冰重金属元素特征[J]. 冰川冻土, 2017, 39(6): 1200-1211. LIU Y J, ZHANG Y L, KANG S C, et al. Characteristics of heavy metal elements deposited on glaciers in the southeastern Tibetan Plateau[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2017, 39(6): 1200-1211 (in Chinese).
[89] 孔利锋, 陈勇, 张琳, 等. 新疆准东煤矿开采区域植物对重金属元素富集能力的探讨[J]. 新疆环境保护, 2018, 40(1): 42-46. KONG L F, CHEN Y, ZHANG L, et al. Study on the accumulate capacity of plant on heavy metal in the mining area of Zhundong coal mine in Xinjiang[J]. Environmental Protection of Xinjiang, 2018, 40(1): 42-46 (in Chinese).
[90] 王文祎, 杨瑶珺, 吕晓娜, 等. 关于水蛭药材重金属元素富集原因的研究[J]. 西部中医药, 2016, 29(8): 29-32. WANG W Y, YANG Y J, LYU X N, et al. Study on the reason of enrichment of heavy metal elements of medicinal leech[J]. Western Journal of Traditional Chinese Medicine, 2016, 29(8): 29-32 (in Chinese).
[91] 王哲, 周铜, 赵莹晨, 等. 内蒙古白云鄂博矿区优势植物重金属和稀土元素富集特征[J]. 中国稀土学报, 2022, 40(3): 512-522. WANG Z, ZHOU T, ZHAO Y C, et al. Enrichment characteristics of heavy metals and rare earth elements in dominant plants in Bayan Obo mining area of Inner Mongolia[J]. Journal of the Chinese Society of Rare Earths, 2022, 40(3): 512-522 (in Chinese).
[92] 佘新松, 甘卓亭, 姚婷, 等. 安茶产区典型茶园土壤-茶树系统重金属元素富集与分配[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2020, 44(4): 102-110. SHE X S, GAN Z T, YAO T, et al. Bioconcentration and distribution of heavy metal elements in the soil-tea plant systems of An-tea producing areas[J]. Journal of Nanjing Forestry University (Natural Sciences Edition), 2020, 44(4): 102-110 (in Chinese).
[93] 赵泽阳. 海南岛东部不同土地利用方式土壤重金属元素富集特征及其影响因素[D]. 海口: 海南师范大学, 2020. ZHAO Z Y. Enrichment characteristics and influencing factors of heavy metals in different agricultural land use types in eastern Hainan Island[D]. Haikou: Hainan Normal University, 2020 (in Chinese).
[94] 孙晓, 钱枫, 魏新鲜, 等. 添加CaO对燃煤重金属元素富集效果的影响[J]. 化工环保, 2016, 36(2): 205-210. SUN X, QIAN F, WEI X X, et al. Effects of CaO on enrichment of heavy metal elements in coal ashes[J]. Environmental Protection of Chemical Industry, 2016, 36(2): 205-210 (in Chinese).
[95] 陈莲. 重金属元素在互花米草盐沼湿地的富集、迁移及循环规律[D]. 南京: 南京大学, 2015. CHEN L. The regular pattern of enrichment, migration and circulation of heavy metals in Spartina alterniflora marsh[D]. Nanjing: Nanjing University, 2015 (in Chinese).
[96] 周健南. 四类锅具在模拟酸性食品烹饪条件下的重金属元素迁移规律研究[D]. 沈阳: 沈阳农业大学, 2022. ZHOU J N. Study on four types of pots in the migration law of heavy metal elements under simulated acid food cooking conditions[D]. Shenyang: Shenyang Agricultural University, 2022 (in Chinese).
[97] 肖蓓, 王正海, 申晋利, 等. 内蒙古钱家店铀矿区土壤-植物中重金属元素迁移富集特征[J]. 浙江大学学报(农业与生命科学版), 2022, 48(5): 625-634. XIAO B, WANG Z H, SHEN J L, et al. Migration and enrichment characteristics of heavy metal elements in soil-plant system in Qianjiadian uranium mining area of Inner Mongolia[J]. Journal of Zhejiang University (Agriculture and Life Sciences), 2022, 48(5): 625-634 (in Chinese).
[98] 李政, 张珩琳, 范书伶, 等. 金属元素与环境微生物的互作关系研究进展[J]. 应用与环境生物学报, 2020, 26(4): 836-843. LI Z, ZHANG H L, FAN S L, et al. Interactions between metals and environmental microbes[J]. Chinese Journal of Applied and Environmental Biology, 2020, 26(4): 836-843 (in Chinese).
[99] 栾常慧. 人工电场下土壤中重金属元素迁移规律研究[D]. 长春: 吉林大学, 2022. LUAN C H. Research on migration law of heavy metal elements in soil under artificial electric field[D]. Changchun: Jilin University, 2022 (in Chinese).
[100] 夏伟, 吴冬妹, 袁知洋. 土壤—农作物系统中重金属元素迁移转化规律研究: 以湖北宣恩县为例[J]. 资源环境与工程, 2018, 32(4): 563-568. XIA W, WU D M, YUAN Z Y. Study on the migration and transformation law of heavy metals in soil-crop system[J]. Resources Environment & Engineering, 2018, 32(4): 563-568 (in Chinese).
[101] 万丽娟, 孟宝航, 郑坤. 浅谈重金属元素在土壤中的迁移及黏土矿物对其修复作用[J]. 广东微量元素科学, 2015, 22(2): 56-59. WAN L J, MENG B H, ZHENG K. Shallowly discussed migration of the heavy metals in soil and the repair effect of clay minerals[J]. Guangdong Trace Elements Science, 2015, 22(2): 56-59 (in Chinese).
[102] 乔鹏炜, 周小勇, 杨军, 等. 土壤重金属元素迁移模拟方法在矿集区适用性比较[J]. 地质通报, 2014, 33(8): 1121-1131. QIAO P W, ZHOU X Y, YANG J, et al. The comparison of simulation methods for soil heavy metal movement in the ore concentration area[J]. Geological Bulletin of China, 2014, 33(8): 1121-1131 (in Chinese).
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