銅礦開采對水質的影響綜述

許潔瑋 趙景宇 吳光平

摘要：銅及其合金在文字出現前就為人類所利用，是人類最早發現的古老金屬之一，它與人類關系非常密切，現已被廣泛地應用于電氣、輕工、機械、制造、建筑工業、國防工業等領域，在我國有色金屬材料的消費中僅次于鋁，其在國際、國內市場需求也很強勁。因此，開發銅礦具有重要的現實意義。在礦產資源開發過程中，人們在獲得有價值礦產同時，也排放了大量的污染，這些污染物大部分被送到尾礦庫堆存，不僅占用大量的土地，而且礦渣中的重金屬通過各種介質向周圍環境緩慢釋放，對周圍的生態系統造成了嚴重的影響，如何才能使資源開發與環境保護協調發展已成為政府，社會，礦山共同關注的問題。合理分析與評價銅礦尾礦庫區土壤及水環境質量，全面掌握尾礦庫周邊環境的污染現狀是環境污染治理、生態恢復必不可少的前提。

關鍵詞：銅礦;污染;水資源

一、前言

礦產資源的開發與利用促進了社會經濟、科學技術等的發展和基礎建設的不斷完善，但對礦山區域的生態環境也帶來了負面影響，如植被、生態平衡破壞、土質、水質污染等問題隨之而來。金屬礦山周邊的重金屬元素污染現象日益嚴重，影響著土壤、水體等的質量，進而使得植物、飲用水等中的重金屬元素含量超標。銅礦開采促進了我國社會建設的發展，但是，隨著開采利用時間的增長，使得周邊的重金屬污染問題更為突出，嚴重的威脅著人類社會的正常生活。尤其是銅礦對于礦區附近水體的影響極為嚴重，銅礦資源的開采和加工不僅對地表水和地下水造成大面積的污染，還會導致地下水位降低、礦山周圍水資源枯竭，甚至加劇土地退化。礦山廢水的排放、滲漏導致周邊河流受到一定程度的污染， 據相關研究表明由于尾礦的堆存，在礦區附近的河流的沉積物銅含量異常高，而一些有毒金屬，比如鎘，鉛和汞也發現存在與當地的河流中，在影響人們身體健康的同時也制約了區域經濟的可持續發展。目前我國已制定多個標準，用于判定礦區附近水體是否達到國家標準[1]。

二、防治銅礦污染水體的手段

水體污染（超過水體自凈能力所造成的污染）的概念：當進入水體的污染物質超過了水體的環境容量或水體的自凈能力，使水質變壞，從而破壞了水體的原有價值和作用的現象，稱為水體污染的原因有兩類：一是自然的，二是人為的。特殊的地質條件使某種化學元素大量富集、天然植物在腐爛時產生某些有害物質、雨水降到地面后挾帶各種物質流人水體等造成的水體污染，都屬于自然污染[2]。

一般來說，采礦場廢水包括采坑地下水、大氣降雨及采礦生產廢水。礦場廢水匯入坑底后，由排水管排入采選工業場地廢水收集池，經中和、沉淀后，引入酸堿廢水中和設施，可大大降低廢水對于地面水體的污染，酸堿廢水中和可使酸性廢水中的重金屬離子形成大量氫氧化物沉淀，酸堿廢水中和治理可大大降低受納地表水體底泥中沉淀的重金屬量，從而改善受污染地表水體水質。還可以通過廢石堆場防滲來進一步確保不會對當地水質造成影響，由于采礦過程中廢石的各組分存在很大的不確定性，為了確保廢石堆存不對周邊環境帶來隱患，一般廢石堆場進行防滲處理且在廢石堆場周圍設置圍堤、截排水溝，雨水沖刷廢石后產生的廢水經截留排放，少量匯水在溝谷經過一段地表徑流后蒸發，大量匯水由采礦區排水溝從工程區兩側引導至工程區下游排放。確保廢石堆存不會對區域水環境的帶來影響。

三、污染的監測手段

在查閱相關資料后，發現我國目前對于水質污染檢測手段分為兩種：理化技術和生物技術

化學和物理技術：對環境樣品中污染物成分及其狀態的分析，目前多采用化學分析法和儀器分析法。

3.1化學分析法：包括重量分析法，容量分析法等。其中重量分析法多用于殘渣，降塵，油類，硫酸鹽等的測定。容量分析法廣泛用于水中酸度，堿度，化學需氧量，溶解氧，硫化物，氰化物的測定。

3.2儀器分析法：以物理和物理化學為基礎，包括了光譜分析法，色譜分析法，電化學分析法，放射分析法和流動注射分析法等。

生物技術：采用生物反應監測技術，對水中生物的行為仔細觀察，搜集和整理信息，確保水污染防治工作有嚴格的參考依據。其中生物技術又分為以下五種應用。

3.3底棲動物的應用

與其他生物相比較而言，底棲動物的生活史比較長而且體型大，行動能力差，對水體污染物的辨別能力比較強，例如蛻這種生物，通過監測河蛻體內的汞含量就可知道水體是否收到污染，通過河蛻體內汞含量的差異表現，即可知道河蛻與污染源的距離遠近，為研究者提供一定的參考借鑒。

3.4原生生物的應用

原生生物分布廣泛，不管是種類方面還是數量上都比較多，原生生物受水中物質比如藻類、菌類等影響的程度較大，使得群落結構發生大的變化。原生生物在進食時，也會加大藻類或者細菌等的繁殖力度，增強了水環境中物質循環的速度，使得有機物的分解速度不斷加快，在水環境監測中，原生生物的作用不容小覷。

3.5藻類生物監測

藻類生活在水中，也是水環境中最早的生產者，不同類型的藻類其對水中各營養物質的需求也是存在一定差異的。由此可根據藻類的類型以及化學成分等，實現對水環境的監測。比如赤潮這種現象形成的原因就是水中污染物增多，水中的有害物質會隨著水流最終流入到海洋中，在海邊極易發生赤潮現象。值得注意的是，在水環境監測中如需使用藻類生物進行監測，藻類生物種類的選擇很關鍵，特別是當水環境中重金屬含量超標時，藻類的生理功能會嚴重下降，其生物代謝也會受到不同程度的影響，導致體內細胞色素含量下降，不能進行光合作用，長此下去會造成藻類細胞發生病變甚至死亡。

3.6兩棲動物的應用

兩棲動物在生物監測中的應用變得越來越普遍，由于兩棲動物的生活史周期的特殊性以及生理學特性，一方面可對水體污染起到實時監測，另一方面也能對陸地污染情況起到一定的監測。青蛙是水環境監測中使用率較高的一種兩棲動物，青蛙的皮膚具有良好的滲透性，一旦水體受到污染，可宜接從青蛙的皮膚表面顯現出來。此外，鍬鮮也是比較常用的一種動物，鍬鮮是以水中的腐殖質為食，當其食用了污染程度較小的水體生物時，在水中的分布以及進食都會減小，如果食用了污染程度大的水體生物，則進食量會急劇下降，水中分布的數量也會減少，可更好的起到監測水體的效果。但由于我國在該方面的研究還比較淺顯，在水環境監測中兩棲動物的應用還比較少，后期仍需開展更深入的研究，以提高兩棲動物的應用率。

3.7魚類生物的應用

水環境污染監測中，卿魚是使用較為廣泛的一種魚類，這種魚對環境的適應能力較強而且在水中的分布面比較廣泛。當水中污染物比如二氯苯酚含量過高時，卿魚肝臟的抗氧化系統會受到嚴重的影響，通過這些現象可實現對水環境的動態監測，為工作人員提供一定的借鑒。斑馬魚的基因特征與人類基因特征相似，以其為指示物進行的水域環境監測結果，大多數情況也適用于人類。研究人員在重金屬對斑馬魚生存影響上的研究工作，一般會使用半靜態法，采用Cd、Cu等重金屬離子，這是因為斑馬魚體內所含有的CAT（氧化氫酶）活性與以上重金屬濃度有很大關系，通過對斑馬魚監測可以掌握水域重金屬污染情況 [3]

四、結語

綜上所述，在開采工作中，要高度重視有可能帶來的污染的監測，合理運用監測技術，對現有的監測方法進行改進和優化，提高水污染監測質量。要制定針對性的防范措施，保證水資源的質量符合國家的要求，滿足當地居民基本生活的需求。要提高人們對水污染的重視，嚴格保障監測質量，積極響應國家政策要求，確立“綠水青山就是金山銀山”的中心思想！

參考文獻：

[1]彭虹，張旭 .水質監測與分析[M].鄭州：黃河水利出版社，2012

[2]李鐵峰.環境地質學：高等教育出版社，2003

[3]馬云霞，王偉，魏杰.生物監測在水環境污染監測中的現狀與展望[J]，學與信息化，2019

基金項目：本文受到安徽省大學生創新創業訓練計劃項目（編號：S202110379183）;國家級大學生創新創業訓練計劃項目（編號：202110379012）;宿州學院大學生科研項目（編號：KYLXYBXM21- 129）的支持。