廣西錳礦區重金屬污染現狀及治理對策研究綜述

黃春霞，黃立幸

(1.廣西民族師范學院，廣西 崇左 532200； 2.廣西理工職業技術學院，廣西 崇左 532200)

0 引言

錳在國民經濟中具有十分重要的戰略地位。錳及其化合物是冶金、建筑、化工、航空航天等領域不可或缺的基本材料，在國民經濟建設中的應用較為廣泛[1]。

廣西錳礦儲量居中國之最，近年來，隨著錳礦資源大力開發，采礦遺留下的尾礦、廢渣、廢棄地等導致重金屬對生態系統破壞較為嚴重，礦業活動集中區域及周邊土壤重金屬污染問題備受關注[2-4]。由于重金屬污染具有潛在累積及不可逆等特點，其危害往往呈現出滯后性。重金屬通過食物鏈從土壤-農作物-人體遷移富集，會導致生態系統破壞，人類健康遭到危害[5]。因此研究解決重金屬污染的修復與治理問題迫在眉睫。

1 廣西錳礦區重金屬污染現狀

1.1 礦區土壤及植被重金屬污染現狀

廣西不同錳礦區土壤和植被重金屬污染情況已有相關學者進行研究。李藝等[6]調查分析了廣西思榮錳礦復墾區重金屬的污染現狀及生態系統恢復情況，發現Pb、Cd、Mn及Cr是研究區土壤和植被的主要污染元素；唐文杰等[7]對廣西三錳礦區的土壤和農作物進行調查，并分析了重金屬含量特征，發現Cr、Pb、Cd元素污染最嚴重，尤其是Cd對人體健康存在較高的潛在風險；賴燕平等[8]分析評價了錳礦恢復區土壤重金屬污染情況，發現Cd是恢復區土壤的主要污染元素，錳礦廢棄地生態恢復初期應當排除選用農作物恢復模式；孫杰等[9]研究廣西某典型錳礦區中不同地域土壤重金屬污染，發現土壤中Cr為輕度污染，Cd為嚴重污染，Mn的污染區域差異性較大。

廣西多個錳礦區因地域不同、開采技術方法不同，重金屬污染程度也大不相同。廣西主要錳礦區的污染現狀和易受污染植物見表1。由表1可見，廣西錳礦區的土壤和植被均受到重金屬不同程度的污染，且屬于多種重金屬元素的復合污染。通過多種污染評價方法進行綜合評價對比，發現不同礦區均呈現出Mn、Cd的重度污染，中、輕污染元素具有地域差異性。對于重金屬富集優勢植物如商陸、飛蓬、五節芒、油茶、鬼針草、紅麻等可以對多數重金屬有較強富集能力，并能在廣西大部分地區生長。另外，大量研究表明廣西河池礦區重金屬污染較嚴重[10-12]，屬于廣西污染最嚴重地區，Cd、As、Pb、Zn、Cu等元素均表現出重度污染。總體來看，廣西錳礦區的土壤和植被受重金屬污染較為普遍，應加快修復治理步伐，恢復原有的生態系統平衡環境。

表1 廣西主要錳礦區土壤及植被重金屬污染現狀

1.2 礦區重金屬污染分布

從重金屬污染分布來看，礦產儲量高、開發力度大的礦產開發區、廢棄地、恢復地及其周邊地區一般為重金屬污染高發區。結合蔡剛剛[26]、白松濤等[27]對廣西礦區及周邊土壤重金屬污染現狀進行調查，發現錳礦區重金屬污染主要集中分布在崇左、柳州、河池、百色等地區，污染嚴重區域主要為礦區周邊土壤、河流沿岸，污染元素主要有Mn、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、As、Hg，同一地區多種重金屬元素往往進行復合污染，表現出不同的污染程度。鄧齊玉[28]等系統研究了廣西境內的重金屬Cd的空間分布特征，發現Cd高含量地區以河池、崇左、百色、柳州、桂林等區域為主。廣西錳礦區土壤重金屬污染地域分布情況見表2。

表2 廣西錳礦區土壤重金屬分布及富集植物

2 廣西錳礦區重金屬污染危害

廣西主要錳礦區周邊土壤中Mn、Cd等元素普遍超標嚴重，對土壤及農作物造成嚴重的污染破壞。袁芳等[31]研究了崇左錳礦周邊地區的土壤和四種蔬菜(生菜、芥菜、韭菜、蒜苗)中的Mn、Cr、Cu、Zn、Pb元素的含量特征，發現該地區的土壤和四種蔬菜都受到嚴重的重金屬污染。土壤重金屬污染不僅可能導致農作物減產，而且可以通過食物鏈富集危害人體健康，引發一些慢性疾病和癌癥等。例如，Pb能破壞人體神經、免疫、造血、生殖和消化系統等，對人體各個系統和生理功能均能產生危害[32]；Cd會導致肺腺癌、肺癌、腎功能障礙和骨折等疾病發生[33]。

另外，重金屬元素也可通過水體、大氣等介質對人體健康造成威脅。近年來，廣西一些錳礦區將含有大量重金屬元素的尾砂、廢水直接排入礦區周邊的江河，導致礦區附近河段的水體受到嚴重的污染。黃智寧[34]對廣西某錳礦區周邊河流進行調查研究，發現錳礦開采加工對河流錳礦段造成嚴重的重金屬污染，其中水體中Mn含量超標嚴重，沉積物中的Mn、Pb、Zn及Cu含量表現出越靠近污染源重金屬濃度越大的特征。張麗娥[35]調查廣西大廠礦區下游某村水體、土壤、農作物中重金屬的含量水平，發現研究區河水受到了As和Cd的重度污染，飲用水受到了Pb的輕度污染。礦山開采所致的水體重金屬污染將使沿岸民眾的飲水受到嚴重影響，也會通過灌溉對耕地土壤造成污染，最終對沿岸居民身體健康造成危害，需引起重視。

錳礦資源的開發利用對生態環境的破環影響主要表現在破壞地表景觀和植被、重金屬污染、占用和破壞土地資源、誘發生物多樣性損失等多個方面。例如思榮錳礦區經過幾十年的露天開采，現遍布有幾米到幾十米深、大小不一的礦坑，地表景觀已是滿目瘡痍。礦區原有生態環境和自然景觀遭到嚴重破壞，土壤受到重金屬污染，耕地貧脊化，水土流失嚴重，農業發展受到較大的影響[36]。

3 廣西錳礦區重金屬污染治理措施

綜合研究發現，根據不同重金屬的污染性質，重金屬污染治理常用方法技術主要有工程物理技術、化學技術、生物修復技術、生態修復技術以及聯合修復技術[36-37]。

工程物理技術是指通過物理、理化原理來分解或固化土壤中的重金屬元素，主要包括客土法、土壤淋洗法、熱解吸法、電動修復等方法。工程物理法操作方便徹底，周期短，可用于多種重金屬的消除治理，但實施的工程量大、成本高，易破壞土壤肥力，故只適用于小面積的重度污染治理。

化學技術是指向被污染的土壤中施加改良劑，以改變土壤pH值、Eh及電導等物理化學性質，使土壤重金屬發生氧化、還原等一系列化學作用，以降低重金屬的毒害作用?；瘜W法和物理法均適用于小區域的重度污染，對大面積的污染治理費用高，且易導致添加劑對環境產生二次污染，故在實際應用中受到一定的限制。

生物修復法是通過生物的新陳代謝活動，削減降低土壤中的重金屬含量或使重金屬形態發生轉變，從而降低重金屬的毒性危害。生物修復法包括植物修復、微生物修復和動物修復三種形式。生物修復法效果良好，投資費用少，運行耗費低，易于操作管理，無二次污染，作用快速，但周期長、效率較低，易受環境影響。

生態修復技術是指通過因地制宜地調整農耕管理制度、在污染土壤中種植不易被重金屬侵入富集的植物的方式，避免重金屬向農作物食物鏈的遷移，以達到減輕重金屬污染的目的。這種技術方法廉價實用，易于操作。

聯合修復技術是指結合以上兩種或多種修復技術，聯合進行重金屬修復治理。聯合修復可以克服單一修復手段存在的缺點，可提高修復效率，降低成本，但是此技術操作較復雜。

對比以上五種修復技術，其中生物修復法中的植物修復可利用植物富集性對重金屬污染進行治理，植物修復具有實施方便、價格低廉、易被公眾接受等特點[38-39]，因此在重金屬污染治理中較為推廣。

利用重金屬超富集植被或潛在的超富集植被可吸收、揮發和降低重金屬的毒性，在廣西已經篩選確定的超富集植被種類較少，但潛在的超富集植被卻普遍存在(表2)。由表2分析發現，蜈蚣草不僅是As的超富集植物，還是多種重金屬元素的潛在超富集植物；另外，錳礦區污染程度較大的Mn元素，可通過超富集植物商陸以及潛在超富集植物飛蓬、五節芒、油茶等植物來進行消減[40]。超富集植物重金屬污染修復效果顯著，今后應加強對超富集植物的篩選及培育，并廣泛用于廣西錳礦區土壤重金屬污染的治理工作中。

4 展望及建議

(1)政府及相關部門應加強對錳礦區污染的監督和管理。堅持防治結合，從重金屬污染源頭進行預防，優化錳礦產業結構，加大落后產能淘汰力度；加強宣傳教育力度，提高礦區及周邊居民的防污意識。

(2)企業應改進重金屬提煉技術。將重金屬提取的新技術引入到礦產開發領域，用高新技術改造傳統產業，從源頭預防重金屬的污染危害。

(3)加強對廣西錳礦區重金屬污染的整體性調查，做到全區污染全面平衡治理。

(4)強化改進重金屬污染防治措施。加強對重金屬污染防治措施的研究，重點研究重金屬超富集植物的篩選與培育，另外應當加強對廣西錳礦區農作物對重金屬的敏感性和富集規律等方面的研究，以確保農田種植既不損失經濟效益又不危害人體健康。