第1章 研究区概况
1.1 自然地理概况
攀枝花市(东经101°08′～102°15′，北纬26°05′～27°21′)地处四川省西南部川滇交界，金沙江与雅砻江的交汇处，是长江经济带上的重点资源保护开发区和生态环境建设区。全市辖三区两县，城区由河谷或山岭隔开，分成相对独立的三个区域，即东区、西区和仁和区，城区北部与米易县、盐边县相接，南边、西边与云南省永仁县、华坪县相连。全市面积为7414km2，人口为121.2万人，人口密度为164人/km2，是一个人口高度集中的城市。
攀枝花市地处攀西大裂谷中南段，地势呈东西走向，地形则是典型的干热河谷地貌。山脉纵横，地形崎岖，高低悬殊，河流纵横交错，地形切割强烈，矿区海拔为1000～3000m，相对高差一般为1000～2000m，岩坡陡峭，多直形坡(李玉昌，2000)。金沙江在此自西向东流过，切割山地成一高山深谷，谷深达1000m，而山高谷深有利于逆温层形成，厚度达400～500m，逆温天数每年长达215天，旱季逆温出现频率在90%以上，严重影响了大气污染物的扩散、稀释等自然净化作用。
攀枝花市的气候属于干热河谷气候，具有四季不分明、旱雨季分明、日照时数多(2300～2900h/a)、太阳光辐射强、垂直气候差异显著、局地小气候复杂多样等特点。攀枝花市年平均气温为19.7～20.5℃，具有年平均气温变化小且日平均气温变化大的特点。气候环境有利于岩土物理风化和化学风化作用的进行。旱雨季分明，一般6～10月为雨季，其他时间为旱季，年降水量为760～1200mm，全年约90%的降水集中在雨季，且多为夜雨、阵雨，降水强度大(张玉琴等，2013)。常年以西南季风为主但冬天有北风，地形的影响使风向随局部地形差别而异，全年平均风速为1.7m/s，静风频率高。
攀枝花市矿产开发区的植被覆盖较差，尤其是市区内的矿山，如宝鼎矿区、兰尖和朱家包包矿采区，东区和西区境内的砂石矿山植被较少，固沙固土能力有限(李玉昌，2000)，矿山地质环境先天脆弱。区域内河流水系发育，水能资源丰富，区内河网稠密，具有山地河流的特征，主要河流有干流金沙江及其一级支流雅砻江、二级支流安宁河，金沙江由东向西流经攀枝花市市区。
1.2 区域地质概况
攀枝花地区位于川滇南北向构造带，大地构造上属扬子地台西缘、康滇地轴中南段。区域内地层发育齐全，以元古界、古生界和中生界*发育，新生界分布少且零星，尤以巨厚的中生界地层占主要地位，另有少量新近纪及第四纪沉积零星出露(喻凤莲，2007；徐争启，2009；马玉孝等，2001)。区域地质环境复杂，岩性多样，主要有太古宇—下元古界高级变质岩——康定杂岩，震旦系白云岩、大理岩、砂岩、页岩，二叠系玄武岩、灰岩、黏土岩、粉砂岩，三叠系泥岩、砂岩、砾岩；新近系到第四系昔格达组钙质砂岩到泥页岩，第四系松散堆积物(喻凤莲，2007)。
攀枝花地区的岩浆岩十分发育，包括晋宁期、华力西期、燕山期的岩浆岩，除东南边缘较少外，呈大面积分布，以前寒武纪及晚二叠世两大岩浆旋回为主。岩石类型以基性、超基性岩为主，其中以基性火山岩分布*广。华力西期岩浆岩主要分布在元谋—昔格达南北向断裂带和攀枝花断裂带之间，即从米易的白马一直延伸到攀枝花红格、新九一带，形成北东走向的岩浆岩带，这个时期的岩浆岩是攀枝花市多金属共生矿的主要成矿岩体，岩浆活动以玄武岩的喷发为特征，其次是超基性、基性和碱性岩浆入侵，形成断续出露的橄榄岩、辉岩、辉长岩、正长岩等岩体。攀枝花辉长岩岩体为著名的攀枝花钒钛磁铁矿的母岩，呈北东—南西向展布，面积*广。辉长岩岩体中普遍具有原生层状构造，岩浆分凝作用清晰，矿物成分配比规律，岩体含矿性高。因受断裂切割分为朱家包包、兰家火山、尖包包、倒马坎、公山、纳拉箐6个矿段。
攀枝花地区变质岩分布并不是很广，但变质岩类型齐全，有前震旦系、震旦系的千枚岩、片岩、片麻岩、榴辉岩等，并含有钒钛磁铁矿；古生界为页岩、砂岩、灰岩和低变质的大理岩(雍章弟，2014)。各类岩体集中分布在金河—箐河断裂东南的南北向构造带内，形成南北向延展的“杂岩带”。元古界的前震旦系变质岩主要分布在盐边新坪、渔门、橘子坪一带及米易北部的普威和市区中部的仁和区。攀枝花的接触变质岩主要分布在华力西期—印支期的岩浆岩与震旦系巴关河组、观音崖组、灯影组，二叠系梁山组、阳新组的接触带附近。
研究区内构造复杂，褶皱发育，有大小断裂250多条，发育多组深大断裂。区内发育以近南北—北东向线型褶皱与兼具左行走滑的逆冲(推覆)断裂为主要特征，形成于喜马拉雅期，第四纪以来仍然有较明显的活动。区内构造可分为基底构造和盖层构造两大构造层。断裂构造特征是以南北向或北东向的深大断裂为主干构造，控制了区内岩浆活动、盆地演化及沉积作用。
1.3 矿产资源概况
攀枝花市是我国西南地区矿业城市的典型代表，是我国矿产资源*富集的地区之一。攀枝花市矿产资源具有种类多(图1-1)、储量大、分布集中、埋藏浅、选矿性能好、综合利用价值高、组合配套能力强等特点，被誉称为“矿产资源聚宝盆”“天然地质博物馆”等。现已发现矿种76种，已探明储量并得到开发利用的有45种，探明储量的矿产有39种，矿产地有490余处(含矿点、矿化点)，其中大型、特大型矿床有45个，中型矿床有31个，累计探明钒钛磁铁矿石储量790415万吨，伴生的钛储量43125万吨、钒储量1054万吨，探明的钛资源储量居世界第一位，钒资源储量居全国第一位、世界第三位，拥有全国98%的钪和1/3的钴、铬、镍、镓资源。现攀枝花已成为我国西南地区*大的铁矿石原料基地和全国*大的钛原料基地，是全国四大铁矿区之一。
攀枝花市的金属矿产主要有著名的钒钛磁铁矿，共有两个超大型钒钛磁铁矿矿床，即红格钒钛磁铁矿和攀枝花钒钛磁铁矿。攀枝花钒钛磁铁矿矿石中的Fe含量为31%～35%，TiO2含量为8.98%～17.05%，V2O5含量为0.28%～0.34%，Co含量为0.014%～0.023%，Ni含量为0.008%～0.015%，属高钛高铁矿石，攀枝花市的朱家包包和兰尖矿是攀钢集团有限公司(简称攀钢)的主要矿山。红格钒钛磁铁矿属低铁高钛型矿石，TiO2含量达9.12%～14.04%，其他组分平均品位Fe为36.39%，V2O5为0.33%，同时矿石中含镍量比较高，平均为0.27%。化学光谱分析表明，攀枝花钒钛磁铁矿矿石中含有各类化学元素30多种，有益元素达10多种，若按矿物含量进行排序，依次为Fe、Ti、S、V、Mn、Cu、Co、Ni、Cr、Sc、Ga、Nb、Ta、Pt；若以矿物经济价值排列，则排序为Ti、Sc、Fe、V、Co、Ni。因而，攀枝花市被称为我国的“钒钛之都”。
攀枝花市的非金属矿产资源丰富，主要有溶剂用白云石矿、石灰石矿、黏土矿、水泥用石灰石矿、大理石矿、硅藻土矿、花岗石等，种类多样，是四川乃至全国非金属矿产资源富集区之一。煤矿为攀枝花市的重要矿种，是攀钢和攀枝花市的主要能源，煤矿已探明储量的有12处，保有储量达10.9亿吨，主要分布在宝鼎—太平煤田。炼焦用煤储量达4亿吨，主要分布在攀枝花市的宝鼎矿区。
经过50多年的发展，矿业和以矿业为基础的冶金、化工、建材和能源等产业都已形成攀枝花市的支柱产业，厂矿房舍沿金沙江两岸呈梯度分布，工矿区和居民区相互交错，无明显功能区之分，人居环境相对较差。以攀钢为代表的重工业坐落在东区的弄弄坪片区，该片区建成区面积为10.5km2，人口有10余万，是全国钢铁基地之一；以煤炭、电力、建材、冶金为主的大、中型工业坐落在西区河门口片区，是第二个主要工业片区，该片区建成区面积为8.5km2，人口约为10万；仁和区则主要是商业和居住聚集区。市区内交通运输频繁，多以重型柴油车为主，交通运输过程中产生的大量扬尘严重影响当地居民的生活。
1.4 大气环境概况
攀枝花地区矿业开发造成的大气环境影响类型多样，表现为采矿、爆破、运输、堆存、冶炼等过程中造成的烟尘、粉尘及矿业活动等物理污染和采矿、炼焦等过程中有机、有毒、有害及酸性气体物质释放造成的化学污染(徐争启，2009)。由于攀枝花市建设之时正是我国百废待兴的发展时期，当时我国经济非常困难，矿山和炼铁厂的设计弃繁就简，除主体工程外，其他工程(如废气处理和防治等工程)建设严重滞后，为后期的环境建设和治理留下了隐患(徐争启，2009)。
攀枝花市开发初期的理念是“先生产，后生活”，环保措施缺失，城市布局也是根据资源分布进行沿江布局，导致工矿企业与城市混杂，工厂车间与生活区相互交织在一起，市区沿金沙江河谷形成一个条状城市带。由于排放源地处高山峡谷之中，加之逆温严重(逆温层厚、距地面低、逆温时间长)，不利的地形和气象条件使污染物难以扩散，并随着风向向其他片区蔓延，所以城市上空逆温层中滞留明显的污染带。住在海拔1500m处的大宝顶矿居民可以长年累月地观察到山下“雾”笼山城绵延数里的景观，特别是在秋冬季节，这种现象几乎整天可见，污染(主要是飘尘)十分严重(贺锡泉，1984)。而那个时候的攀枝花人都沉浸在鼓足干劲、多快好省的建设热潮中，环境污染被忽略了。
攀钢一期工程建成投产后，在开采、加工、生产和生活过程中，年排放废气总量达429亿标立方米，其中燃煤排出的占51%左右，生产工艺产生的占49%左右，随废气排出的烟尘、粉尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物等10多种污染物，共计28万吨左右。排放量*多的是攀钢，占62%，其次是电力，占21.8%。主要排污行业冶金、电力、水泥、煤炭四大行业占全市污染物总排放量的94.9%。2000年排放量为799亿标立方米，废气中污染物排放量为10万吨，工业废气污染源主要集中在黑色金属冶炼业、电力和建筑材料制品业，分别为64.3%、19.9%、9.6%。与1980年相比，2000年废气排放总量增加了370亿标立方米，增加率为86.2%。
工业向大气排放的烟、粉尘每年有十几万吨，其中含有大量重金属的飘尘是攀枝花市的主要污染物。1979年，许欧泳等(1984)利用富集系数法和元素比值法对攀枝花市飘尘中重金属的迁移能力的研究表明，Cu、Pb、Zn、Cd向大气中迁移的能力*强，就区域分布特征来看，各片区飘尘中的重金属来自各自的母体，它们相互没有充分地混合，作者认为这是由研究区气象和地形条件所致。陈大飞(1985)对攀枝花不同片区空气质量与居民健康状况调查的研究表明，工业污染区儿童尿钒含量明显高于对照区，污染区儿童体重较轻与钒的负荷有关。李书隆等(1986)对攀钢不同生活区385名儿童尿钒的测定结果表明，污染区儿童尿钒含量明显高于对照区，而轻污染区与重污染区之间则无明显差异，这与各区大气中钒质量浓度的分布规律基本一致。说明大气钒污染对儿童尿钒有一定影响。李顺品等(2004)对攀枝花市各县(区)482名儿童进行血铅、钒、钛水平的测定结果表明，儿童血铅中毒发生率为62.28%，且市区(东区、西区)高于郊县(区)(盐边、米易、仁和)，3～6岁儿童血铅、钒、钛水平均高于1～2岁儿童。
2004年，李玉昌(2004)对攀枝花市环境地球化学的研究表明，攀枝花市弄弄坪、河门口等工矿活动集中分布区大气污染*严重，污染物主要为可吸入颗粒物，其次为SO2，酸雨发生的频率比较大；同年，原国家环保总局通报了全国十大空气污染城市，攀枝花市榜上有名；2005年6月，攀枝花市被国家环保总局列为全国空气污染*严重的10个城市之一。谭德彪(2005)对攀枝花市的空气质量及污染因素进行的分析研究表明，从1999年开始攀枝花市的环境空气达标率呈逐年递减的趋势，颗粒物污染十分严重，尤其是大气可吸入颗粒物的污染问题日益凸显。冯银厂(2009)对攀枝花市PM10中多环芳烃的污染特征及来源展开了研究，对攀枝花市PM10的化学组成及源解析表明，燃煤飞灰、钢铁冶炼尘、汽车尾气和二次污染物是攀枝花市PM10的主要来源。此外，钢铁冶炼过程也会产生各种有害气体，包括SO2、NO2和CO等。而SO2和NO2作为二次颗粒硫酸盐和硝酸盐的前体物
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