有色金屬尾礦對環境的污染特點及治理措施研究

褚彥辛

(忻州市環境保護研究所，山西 忻州 034000)

引 言

我國幅員遼闊，蘊藏有大量的有色金屬礦石。但是我國很多有色金屬礦藏呈現出富礦少、貧礦多的特點，在對有色金屬礦藏進行開采和加工過程中產生了大量的尾礦庫[1]。這些尾礦庫不僅占用了大量的土地面積，且還對附近的土壤、空氣和水質等造成了嚴重的污染，打破了原本平衡的生態環境[2-3]。受技術水平限制，在對有色金屬礦產資源進行開發利用時，無法對內部包含的重金屬進行有效提取分離。時間長久后這些重金屬元素會緩慢發生遷移，滲透到土壤、水體中。目前我國越來越重視生態環境保護工作，對尾礦庫對環境的污染問題進行治理已經勢在必行。深入分析和研究有色金屬尾礦對環境的污染特點，在此基礎上制定針對性的污染治理措施，具有重要的理論意義和實踐意義。

1 有色金屬尾礦庫概述

尾礦庫的作用是用來堆積有色金屬開發和加工過程中產生的尾礦及其各種工業廢渣。某地區的有色金屬尾礦庫海拔高度大約為109 m，占地面積超過了150 hm2，內部堆積的有色金屬尾礦體積超過了1億 m3。對該地區的氣候條件進行調查后發現，尾礦庫附近的風速大小平均為2.35 m/s，每年平均溫度大約為17 ℃，有太陽照射的日期超過50%。環境中的相對濕度大約為72%，降雨季節主要集中在每年的4月至9月，每年降雨量大約為1 400 mm。每千克有色金屬尾礦中包含的鉛和鋅分別在80 g～200 g和120 g～250 g范圍內。受技術水平限制，尾礦中包含的這些重金屬元素無法進行提取利用，而是隨尾礦一起堆積在尾礦庫中。不僅造成了資源的浪費，同時對周圍環境造成了不可挽回的損壞。

2 尾礦庫周圍環境樣品采集與檢測

有色金屬尾礦庫的污染源一般可以劃分成為兩大類，分別為廢水污染和固體廢棄物污染。對有色金屬礦石進行選礦時，會使用大量的藥劑，比如氯化物、紊凝劑等。這些藥劑隨尾礦一起堆放在尾礦庫中，在長時間太陽光照射下，不斷向外部環境中擴散，同時還會與尾礦中其他礦物質發生化學作用形成二次污染。固體廢棄物污染主要是廢棄物中包含的重金屬元素對土壤、水質和環境輻射造成的污染。本文主要對尾礦庫周圍的水質、土壤和輻射污染情況進行分析。

1) 水樣采集。在尾礦庫附近的河流和井水中共采集4份水樣，采得的水樣分別采用無色玻璃瓶進行密封保存。在元素種類和和含量測試時，首先向玻璃瓶中加入適量鹽酸進行酸化處理，然后再通過原子熒光分光光度計對水中包含的各種重金屬元素含量實施檢測，將檢測結果與本地區其他區域的水質情況進行對比分析。

2) 土壤采集。為了保證土壤采集的有效性，采用隨機方法在尾礦庫及其附近區域采集樣本5份。對采集得到的土壤樣本首先進行風干，然后基于火焰原子吸收光譜檢測法，嚴格按照相關操作規范標準對土壤中包含的各類重金屬元素含量進行檢測，并將其與該區域其他位置的土壤重金屬含量進行對比。

3) 尾礦庫周圍環境輻射性測量。利用先進的便攜式射線檢測儀，型號為INSPECTOR，對尾礦庫附近環境中的X射線和γ射線實施測量。此外，還對該地區遠離尾礦庫環境中的輻射情況進行測定，將兩者進行對比。

3 尾礦庫對環境的污染特征研究

3.1 尾礦庫對水質的污染特征

對尾礦庫附近水質情況進行采樣，并通過一定的技術手段測量得到水質中各類重金屬元素的含量，結果如表1所示。表1中還給出了本地區水質的背景值，方便進行對比。基于表1中數據可以發現，與本地區背景值相比較而言，尾礦庫附近水質中包含的各類元素含量都相對較高，但高出的程度有限，且與國家水質標準相比較，仍然在標準范圍以內。基于上述結果可以認為有色金屬尾礦庫雖然對附近水質造成了一定程度的污染，但水質仍然在國家相關標準范圍以內，污染程度相對較小。

表1 尾礦庫周圍水質的污染情況統計表 mg/L

3.2 尾礦庫對土壤的污染特征

對尾礦庫及附近土壤進行采樣，并對土壤中的重金屬元素進行檢測，結果如表2所示。同時表2中還給出了該地區其他區域的重金屬元素含量情況，以便對比。從表2中數據可以看出，尾礦庫附近土壤中的鉛、鎘和銅元素含量與背景值相比要高出很多(超過背景值的10倍以上)，說明尾礦庫附近中鉛、鎘和銅元素出現了嚴重的污染。砷和鋅元素含量與背景值相比較差別不是很大，只是略高于背景值，說明雖然存在砷和鋅元素污染，但污染程度相對較輕。錫元素含量比背景值略低，說明尾礦庫中不存在錫元素污染問題。基于以上分析可知，鉛、鎘和銅元素污染相對較為嚴重，是污染治理的重點對象。

3.3 尾礦庫對附近區域輻射污染特征

利用專業的射線檢測儀對尾礦庫附近區域及其他區域的輻射情況進行檢測，結果如表3所示。由表中數據可知，尾礦庫附近區域的X射線和γ射線與背景值相比較都相對較高，但是與人類生存的安全閾值相比較越低。因此認為尾礦庫對附近環境造成了一定程度的輻射，但是仍然在人類能夠正常生活的范圍以內，造成的污染程度相對較輕。

表2 尾礦庫周圍土壤的污染情況統計表 mg/kg

表3 尾礦庫周圍環境輻射情況統計表 mSv

4 尾礦對環境污染的治理措施分析

4.1 管理方面的治理措施

1) 強化尾礦污染防治能力。政府部門在治理尾礦庫污染問題時，應該遵循“誰污染、誰治理”的原則。采礦企業前期為追求經濟效益，而忽視尾礦對環境的污染，當前在治理尾礦庫污染問題時，應該追究相關企業的責任，通過法律和行政手段強制企業投入資金對環境進行修復。

2) 強化監督管理能力。基于上文所述的調查研究結果可知，尾礦庫對周圍環境造成了一定程度的污染，所以政府部門有必要成立專門的監督機構，對尾礦庫的安全性進行系統全面的評估，并監督有色金屬企業對其進行修復。

4.2 技術方面的治理措施

1) 對尾礦庫中的重金屬提取利用。如果可以基于先進的技術手段對尾礦中包含的各類重金屬元素進行提取利用，重金屬元素本身屬于重要的資源，對其提取利用能夠發揮其應有的價值，提升礦產資源開發利用的經濟效益和生態效益。

2) 基于先進的植物修復技術降低污染。已有的很多實踐經驗都表明，部分植物和微生物能有效吸收土壤和水體中包含的各種重金屬元素。但是生物修復技術也存在一定缺陷，因為不同植物能夠吸附的重金屬元素類型存在差異，這就要求結合尾礦庫具體情況，有針對性的選用合適的植物。

5 結語

本文以某有色金屬尾礦庫為例，調查研究和分析了尾礦庫對周圍環境水質、土壤以及空氣輻射的影響特征。發現鉛、鎘和銅三種重金屬元素對土壤造成了嚴重的污染，針對尾礦庫對環境造成的污染，結合筆者實踐經驗，從管理層面和技術層面提出綜合治理措施，可有效防范和治理有色金屬尾礦庫對環境造成的污染問題。