有色金屬礦山土壤環境污染治理方式探討

徐松 樊艷云

摘要：礦產資源不僅是社會經濟發展的重要物質保障，礦產資源在開發過程中也會帶來嚴重的礦山環境污染問題，特別是土壤污染。在以往的礦山開采中，存在“重采礦、輕保護”的思想，對廢棄物處理不當致使重金屬元素直接或間接進入土壤中，并在土壤中累積、遷移、轉化，改變了土壤原有的性質。現階段重金屬重大污染事件呈高發態勢，對自然生態和群眾健康造成嚴重威脅和影響。由于礦山土壤受到污染后，重金屬污染具有隱蔽性、潛伏性、不可逆性、長期性和后果嚴重性等特點，所以全面加強礦山土壤重金屬污染治理是十分重要的。

關鍵詞：礦山;有色金屬;土壤環境污染;治理

前言

在社會經濟發展中，礦產資源是十分重要的元素，由于礦產資源在開發過程中，會帶來嚴重的土壤環境污染，如土地退化、肥力衰退、農作物減產等，對人體健康及礦產行業的持續發展帶來了較大影響。土壤污染屬于“看不見的污染”，像大氣污染會通過黑煙滾滾、臭氣熏天等外在形式來警告人們，但是土壤污染很難被人們及時發現，而一旦出現土壤污染情況，就會對污染區域的持續發展帶來極大影響。在治理土壤污染中，單純依靠切斷污染源是很難保證土壤的自我修復，還需要采用合理的土壤污染治理手段，以此保證污染土壤的良好恢復。

1.礦山開采對土壤環境的影響

近年來，伴隨著我國社會經濟的快速發展，礦業也迎來了良好的發展機遇，在我國，有90%的一次性能源、80%的工業原料、30%的工農業用水及城鄉用水來源于礦產資源，可以說礦產資源的開發情況將會直接影響到我國國民經濟建設。而礦產資源在開發過程中，特別是露天開采，會產生大量的廢渣、廢棄物、礦石，其堆放會占據大量的土地資源，而沒有經過處理的廢石、尾礦堆，由于其本身結構不穩定，會造成相應的水土流失，甚至還有可能引起地質災害。在礦石、廢渣等中采礦廢物中，具有相應的毒性、酸堿性、放射性，有的還有很多重金屬，這些物質會通過水體、大氣等擴散，對礦山及周圍的土壤造成極大的破壞，使得生態系統的穩定性受到極大的影響。礦山廢棄地的土壤結構都比較差，缺乏相應的有機質含量及植物生長所需的養分，重金屬含量過高，PH值偏低，生物種類少，不利于動植物的生長、活動。在金屬礦山尾礦廢棄地，經常會有重金屬污染問題，而在植物生長中，絕大多數的重金屬都不是植物生長的必須物，銅、汞、鉑、砷、鈾等重金屬不僅會制約植物的正常生長，同時當這些重金屬的含量超標后，還會對植物造成巨大的傷害。另外，在礦山開采過程中，還會有放射性污染物產生，裸露礦石中的金屬元素會在長期接觸自然條件下出現衰變形成放射性元素，從而隨著雨水沖刷、廢棄物堆積造成土壤污染。

針對有色金屬礦山，土壤污染主要表現在開采、運輸、選礦過程導致礦石及圍巖中的重金屬元素通過廢水、廢氣、粉塵被帶入到礦區及周邊的土壤。大多礦山在建設初期由于我國對區域重金屬污染防控、重金屬污染的控制水平總體較低，導致礦山在發展歷程當中，形成了重金屬污染為主、沿流域污染突出、歷史遺留問題較多的污染格局。有色金屬污染常以某一種元素為主要污染，并伴隨有其他元素的復合污染的情況，以土壤、地表水、大氣為媒介相互又造成影響。

2.礦山土壤環境污染治理技術

由于有色金屬礦山大多集中于人口稀少、交通不便的山區，在治理礦山土壤環境污染時，未大多是采用工程措施、物理化學修復技術、植物修復技術及農藝調控措施。工程措施是指通過機械工程的方式降低土壤中重金屬含量;物理化學修復技術主要是對土壤中的重金屬賦存狀態進行改變，將其重金屬的活性，鈍化重金屬，使其可以脫離食物鏈，降低重金屬的毒性;植物修復技術主要是通過特殊植物對土壤中的重金屬進行吸收，隨后在去除該植物;農藝調控措施主要指采取農藝方法控制農田重金屬污染。

2.1工程措施

利用物理的方法進行污染土壤的修復，主要包括客土法、翻耕混勻法、去表土法、表層潔凈土壤覆蓋法等。客土法（換土法）指重污染土壤則多采用客土或換土的方式，但換出的土壤應進行妥善處理;稀釋法（翻耕混勻）指在污染土壤中加入大量未被污染的土壤來降低重金屬含量;去表土法指將受到重金屬污染的表層土壤清除，然后進行翻耕;深耕翻土法（旋耕法）指污染程度輕、土層厚、面積小的污染場地可采用深耕翻土的方法。農田重金屬污染工程治理技術由于涉及工程量大，費用高，只適宜用于小面積的、污染嚴重的土壤修復;對于大面積農田重金屬污染修復不僅需要大量的人力、物力，成本高，而且容易引起農田肥力減弱，耕層破壞。

2.2 物理化學修復技術

2.2.1 化學固化

對于化學固化，主要是在土壤中加入相應的添加劑、固化劑，使得土壤的理化性質發生改變，通過重金屬吸附、沉淀作用，改變土壤中的重金屬存在形態，降低重金屬的遷移。當污染土壤中的重金屬得到固定后，一方面可以減少重金屬向土壤深層、地下水的遷移，另一方面還可以促進植被重建。化學固化的關鍵在于選擇哪種固化劑，常用的固化劑有沸石、石灰、鋼渣、磷肥、海綠石等，對于不同的固化劑，其固定重金屬的機理是有所不同的，如石灰主要是利用重金屬的水解反應，與碳酸鈣共沉淀反應機制，來降低土壤中的重金屬。化學固化可以將重金屬固化在原位，能極大的降低成本。但是化學固化并不是一種長久的方法，這種方法只是改變了重金屬在土壤中的形體，但重金屬依然是存在與土壤中，土壤依然無法恢復到最初狀態，還需要采用后續的方法對其進行處理。

2.2.2 土壤淋洗

主要是利用提取劑，將土壤固相中的重金屬轉移到相應的液相中，土壤經過提取劑淋洗后，使用清水進行沖洗，可以去除殘留的提取劑，然后將土壤歸還原位進行利用，而還有重金屬的液相廢水，則需要進一步進行處理，重新收回重金屬、提取劑。在土壤淋洗中，提取劑的選擇是最為關鍵的，目前，常用的土壤重金屬提取劑有鹽酸、硝酸、硫酸、草酸、磷酸、氫氧化鈉、EDTA等，其中EDTA的使用范圍很廣，幾乎可以應用在所有的重金屬污染治理中，但是EDTA的成本比較高，其回收也比較困難。而有機酸，如草酸則是天然的提取劑，對環境沒有污染，同時容易被生物降解，在清除重金屬上也比較穩定，值得推廣。

2.2.3 電動修復

對于電動修復，主要是通過直流電壓對受到污染的土壤進行處理，在土壤的導電性下，形成相應的電場梯度，而土壤中的污染物質會在電場作用下，出現電滲流、電遷移、電泳等情況，進入到電極兩端，從而達到去除土壤中重金屬的目的。實際中，土壤中的鉛、鋅、銅、鎳、鈾等重金屬及有機化合物都可以通過電動力學進行去除，特別是在低滲性土壤中，去除效果更加。目前常用的電動修復技術有Lasagna技術、電動力學生物修復、陽極陶土外罩法等。

2.3 植物修復技術

植物修復技術主要是利用部分植物的能忍耐、超量積累重金屬的性質，通過植物對土壤中的污染物進行提取、揮發、根際過濾等，隨后再對植物進行灰化處理，根據不同的作用機理，可以將植物修復技術分成植物提取、植物揮發、植物穩定等幾種情況。

2.3.1 植物提取

主要是通過超級累植物，在土壤中富集一種、多種重金屬，將其轉移到植物的地上莖葉、根部可收割部位，對其進行收割集中處理。植物提取可以分成持續性植物提取和誘導植物提取兩種類型，對于前者是利用超級累植物吸收土壤中的重金屬，達到降低重金屬含量;對于后者主要是通過螯合劑來促進普通的植物吸收重金屬。植物提取可以將土壤中的鋅、鉛、鎘、鎳、銅、鉬、234U、238U、239Pu、137Cs等重金屬和放射性元素去除。目前可用于植物提取的植物有很多種，如蜈蚣草、魯白、酸模、龍葵、東南景天、大葉井口邊草等。

2.3.2 植物揮發

主要是利用植物將環境中的一些揮發性污染物去除，植物通過吸收這些污染物，將其轉變成氣態物體從土壤中溢出，然后再進行處理。自然界有狠毒哦植物可以將污染土壤中的毒性化合態硒轉變成誤讀的二甲基硒，減輕了硒對土壤系統的毒性。而對于植物揮發技術，只能應用在處理揮發性污染物中，所以其應用范圍比較狹小，同時污染物轉移到大氣中，依然會對人體帶來一定的風險，其應用比較受限制。

2.3.3 植物穩定

主要是利用植物根系的吸收能力、巨大表面積將土壤中的重金屬去除，從而降低重金屬的生物有效性，防止其進入到食物鏈、地下水中。利用植物穩定性可以有效的去除土壤中的鉛、鉻，同時還可以有效的通過根際環境的改變來改變土壤中污染物的化學形態，如將高毒性的六價鉻轉變成無毒性的三價鉻。目前，植物穩定這種技術在廢棄礦山復墾工程、尾礦庫植被重建中有比較廣泛的應用。

2.4農藝調控措施

農藝調控措施主要指采取農藝方法，如水分管理、施肥調控、低累積品種替換、調節土壤pH值、調整種植結構等措施來控制農田重金屬污染，直接或間接達到修復農田重金屬污染的目的。主要包括更改種植模式、施肥調控等。更改種植模式可一定程度上調劑重金屬離子的有效性，進而降低中暑的危害。例如為了降低土壤鎘的毒性，一般修復措施可采用旱地改水田種植模式。施肥調控是指施用的肥料降低重金屬的有效性，減少其對作物的危害和降低植物體內的吸收。農藝調控措施具有操作簡單、費用較低、技術較成熟，缺點是修復效果有限，僅適應于農田重金屬輕微和輕度污染的修復;其中，種植結構調整有可能導致農民難以接受及影響糧食數量安全。

總結

綜上所述，礦山土壤環境污染不僅會對礦業經濟持續發展帶來極大影響，同時還會對礦區周圍的土壤環境帶來極大威脅。因此，在實際修復工作中需考慮多方面的因素，如修復目標、修復周期、修復成本、土壤性質、修復后土壤用途、污染物種類和性質、污染物濃度水平等，從而選擇科學、合理的治理手段，對其進行高效的治理。有色金屬礦山土壤重金屬多呈復合性污染，在選擇修復技術的時候除針對造成污染的元素進行治理外，還要考慮修復技術對其他元素的治理效果，盡可能選取可對多種重金屬元素進行治理的技術，考慮采取多種修復技術相結合的方式進行修復治理，彌補各種治理技術的缺點，才能進一步取得好的治理效果。

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