礦山重金屬污染的研究及治理概述

李亞韜 柴佳興

摘要：礦山的不合理開采勢必會帶來環(huán)境污染問題，在眾多污染問題中，由于重金屬污染物穩(wěn)定且難以遷移，并且可對生物造成不可逆轉(zhuǎn)的影響，目前已成為研究的熱點。礦山重金屬污染物的來源較多，但主要來自于礦山生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的尾砂、尾礦以及廢水的排放。本文在物理、化學(xué)以及生物三個方面，對重金屬污染治理方法進行了概述，從而為礦山重金屬污染治理提供合理思路。

關(guān)鍵詞：重金屬污染 污染治理

目前，我國正處于工業(yè)化后期，對礦產(chǎn)資源的需求日益提高[1]，如此巨大的需求量推動了礦山企業(yè)對于礦產(chǎn)資源的找尋與開發(fā)力度，為企業(yè)及當?shù)厝嗣駧砹私?jīng)濟效益。但隨著經(jīng)濟效益一同到來的，還有礦山開采所帶來的污染問題。如若這些問題得不到及時解決，將會對當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)以及人民群眾的身體健康造成無法挽回的損害。因此，對于礦山地區(qū)重金屬污染的研究對于當?shù)丨h(huán)境以及礦山的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

一、礦山重金屬污染來源

礦產(chǎn)開采區(qū)的重金屬污染物來源有很多，包括采、選以及資源的運輸過程，但主要來自以下兩方面：

礦山生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的尾砂、尾礦[2]：尾砂、尾礦中可能含有大量的重金屬元素，若不能對此類物質(zhì)及時進行處理，這些尾砂、尾礦中的重金屬污染物便會滲入土壤中，隨著地下水系統(tǒng)在礦區(qū)附近擴散，尤其是在雨季，雨水的沖刷加速了其中重金屬污染物的擴散，使污染程度進一步惡化。張靜等[3]對北方某地區(qū)尾礦庫周圍的污染問題進行了調(diào)查，研究結(jié)果表明，尾礦庫附近的重金屬濃度可達到足以危害植物正常生長以及兒童的神經(jīng)系統(tǒng)的程度。

礦山生產(chǎn)過程中廢水的排放：采礦以及浮選過程中廢水的排放不當[4]，可能會導(dǎo)致該地的淡水資源重金屬超標。某些黑心礦山企業(yè)為節(jié)省成本，將生產(chǎn)用水直接排入附近的湖、河甚至地下水資源富集區(qū)，這種排放方式將會對當?shù)氐沫h(huán)境及百姓的健康造成不可逆轉(zhuǎn)的危害。

二、礦山重金屬污染的危害

重金屬不同于其它污染物，它比較穩(wěn)定，難以遷移，具有一定的隱蔽性，因此容易發(fā)生富集作用[5]長期保存在土壤中，對土壤造成污染，而土壤又是農(nóng)作物的搖籃，不能降解的重金屬勢必會被農(nóng)作物吸收，造成農(nóng)作物大量減產(chǎn)，極大地影響了農(nóng)民的收入來源。上世紀日本發(fā)生的足尾銅山事件，就是由于重金屬銅的污染，從而導(dǎo)致了當?shù)剞r(nóng)民種植的農(nóng)作物全部枯死。有些情況下，農(nóng)作物或其它植物中吸收的重金屬量不多，雖對其生長發(fā)育有一定的影響，但部分農(nóng)民礙于知識匱乏，無法對其是否收到重金屬污染進行判斷，因此繼續(xù)將受到污染的草料、植物提供給牲畜食用，牛、羊等牲畜進食大量的含重金屬的植物之后，重金屬污染物就會在牲畜體內(nèi)富集，導(dǎo)致牲畜的死亡。同樣，人食用含有過量重金屬的蔬菜、水果以及肉制品等也會導(dǎo)致重金屬在體內(nèi)的富集，輕則導(dǎo)致食欲不振、腹瀉嘔吐，重則導(dǎo)致智力下降，甚至死亡[6]。因此，礦區(qū)重金屬污染的治理應(yīng)得到重視。

三、重金屬污染的治理方法

目前，對于重金屬污染的治理思路主要由三種：第一種是直接在土壤中將其去除，第二種是降低其活性，第三種思路就是直接將重金屬排放源隔離，根據(jù)其具體治理方法，可分為物理方法、化學(xué)方法以及生物方法三種。

1.物理方法

物理方法主要包括電動修復(fù)法及工程修復(fù)法等。電動修復(fù)法通過在被污染的土壤兩側(cè)加上直流電，使帶有不同種電荷的重金屬離子根據(jù)電荷的不同而向不同的電極一側(cè)運動，從而使重金屬污染物進入到處理室中，達到回收或處理重金屬離子的目的。該方法成本低，基本沒有二次污染，因此今年來廣受歡迎。而工程修復(fù)法，主要是通過在污染區(qū)周圍開挖溝槽，并在溝槽內(nèi)填充滿低滲透性黏土，或直接對該地重金屬傳播渠道進行阻擋處理，甚至將收到重金屬污染的土壤直接鏟除，從而達到減少礦區(qū)污染的目的。此方法雖耗費人力較多，但操作簡單，仍為人所用。

除此之外，某些物質(zhì)可直接對水中的重金屬進行吸附。李藝[7]等利用活性劑以及化合物對沸石進行了改性處理，得到的產(chǎn)物可直接對重金屬離子進行吸附，為重金屬污染的處理提供了新思路。

2.化學(xué)方法

化學(xué)方法主要包括淋洗法以及化學(xué)穩(wěn)定法。其中，淋洗法又包括原位淋洗以及異位淋洗[8]。

原位淋洗法是將淋洗劑直接加入到受污染的土壤中，淋洗劑以溶解或絡(luò)合的方式與污染物結(jié)合，形成一定量的化合物，該化合物繼續(xù)下滲，排到收集區(qū)，再經(jīng)人工處理，即可達到處理重金屬污染物的目的;異位土壤淋洗是將受污染的土壤直接挖出并對其進行篩分，去除垃圾等雜物，再通過水等溶液將污染物洗出，再對溶液進行處理，最后將土壤回填或轉(zhuǎn)移到別處的一種處理方法，由于需要將土壤進行轉(zhuǎn)移，因此異位淋洗僅適用于輕質(zhì)土壤。淋洗法中所用的淋洗液，若選擇不當，會造成成本過高以及二次污染的問題，因此在該種方法中，淋洗劑的選擇至關(guān)重要。

3.生物方法

生物方法包括植物治理法以及微生物治理法。

礦山重金屬污染植物治理中主要采用植物萃取、植物固定以及植物揮發(fā)三種。

植物萃取使用超積累重金屬植物[9]，如遏藍菜等，將土壤中的重金屬物質(zhì)通過根部吸收，再利用植物體內(nèi)的輸送系統(tǒng)輸送至植物生長在地表以上的部分，最后再通過收割將富集有重金屬污染物的植物的地上部分斬斷，從而達到處理重金屬污染物的目的。植物萃取法綠色環(huán)保，操作簡單，且其成本相對較低，宜廣泛推廣。而植物固定技術(shù)則是利用植物根部對于重金屬物質(zhì)的富集作用，降低重金屬的可移動性，從而將重金屬物質(zhì)保留在根部，大幅度降低其擴散程度，該方法雖能有效減少礦區(qū)的重金屬污染，但仍存在著重金屬物質(zhì)二次擴散的風險。芥菜等植物可將土壤中的重金屬物質(zhì)吸收并轉(zhuǎn)為揮發(fā)分于空氣中釋放，這便是植物的揮發(fā)作用，但該作用釋放與空氣中的氣體物質(zhì)仍帶有重金屬毒性，所以其處理實際上并不徹底，但也有效地降低了礦區(qū)的重金屬污染程度。

微生物治理法主要是依靠微生物對重金屬的吸附作用以及微生物分泌物與重金屬離子之間的反應(yīng)來實現(xiàn)的，且該方法中所用的微生物可重復(fù)利用，因此其開銷較小，但由于需要培育特殊類型的微生物種，所以仍存在著一定的條件限制。

部分學(xué)者將植物修復(fù)方法和微生物修復(fù)方法的優(yōu)點相結(jié)合[10、11]，以提高重金屬處理效率，為重金屬污染處理提供了新的研究思路，目前已成為重金屬處理領(lǐng)域的研究熱門。

四、結(jié)語

礦山的生態(tài)修復(fù)和污染治理是礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的前提和基礎(chǔ)，采用單一的方法不可能輕易地完全恢復(fù)已破壞的礦山生態(tài)環(huán)境。因此在治理礦山重金屬污染的過程中，需根據(jù)礦山的具體生態(tài)條件，對治理方法進行選擇與結(jié)合，從而大大提高重金屬污染治理效率，進而推動礦山的可持續(xù)發(fā)展。

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華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院 河北省 唐山市 063210