淺談煤礦區(qū)周邊土壤重金屬污染及其綜合防治

王智慧

摘 要：在煤的開發(fā)、開采以及洗選過程中，會產(chǎn)生大量廢棄物，如矸石、粉煤灰等。這些廢棄物通常堆積在煤礦周邊地表，導(dǎo)致重金屬污染日趨嚴重，尤其是土壤中的重金屬污染，直接影響農(nóng)作物產(chǎn)品的質(zhì)量安全，威脅著人們的生命健康。針對這種情況，論述了礦區(qū)周圍土壤中重金屬的污染危害、污染源、污染現(xiàn)狀，探討了土壤重金屬污染的防治措施。希望通過分析，對煤礦周圍的污染形成更深入的了解，為礦區(qū)周邊土壤重金屬污染的防治提供方向和思路。

關(guān)鍵詞：煤礦;土壤;重金屬污染;防治

煤炭是世界上的主要能源之一。世界能源消費的27%左右來自煤炭燃燒，煤炭消費正以2%/年的速度增長。在煤的開發(fā)、開采以及洗選過程中，會產(chǎn)生大量廢棄物，如矸石、粉煤灰等。這些廢棄物通常堆積在煤礦周邊地表。由于其含有大量硫化鐵等礦物，在自然環(huán)境中很容易被氧化和風(fēng)化，礦物中的重金屬元素，如Ni、Zn、Pb、Al和Mn等被釋放出來。因此，煤礦區(qū)周圍的污染一直是一個亟待解決的大問題，特別是土壤中的重金屬污染，對土壤本身造成了極大的破壞，嚴重損害了土壤生產(chǎn)力，對地下水和農(nóng)作物造成了極大的污染，破壞了人們的生存環(huán)境。如何治理礦區(qū)周圍的土壤已成為一個必須解決的問題。希望通過本研究的分析，讓人們對煤礦周邊的土壤污染有更深入的認識，并為礦區(qū)周邊土壤的重金屬污染防治提供方向和思路。

1?重金屬污染的危害

在自然狀態(tài)下，土壤中存在大量的重金屬。重金屬會在動植物中積聚，并通過食物鏈逐漸累積，濃度會增加數(shù)千倍，對人體造成嚴重危害。例如鉛（Pb）經(jīng)食物鏈進入人體[1-3]，被腸道吸收，通過血液擴散到全身器官和組織、進入骨骼[4]，而鉛化合物的排出速度很慢，導(dǎo)致慢性中毒;鎘（Cd）攝入過量，導(dǎo)致人體無法吸收鈣，骨質(zhì)疏松，骨骼也會變軟。嚴重者會引發(fā)水腫和骨痛病（也稱痛風(fēng)）[5];砷（As）化合物通過血液積聚在人體組織中，導(dǎo)致人體中毒，被視為最毒物質(zhì)[6];汞危害不僅影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和腎臟，對呼吸系統(tǒng)、皮膚、血液和眼睛也有一定的影響[7]。鉻是人體必需的微量元素，缺鉻可引起動脈硬化，但過量攝入會損害腎臟和肝臟組織，并導(dǎo)致癌癥。

2?煤礦區(qū)土壤重金屬污染來源

采煤礦區(qū)周邊土壤的重金屬污染主要來源包括以下? ? ? 3種。（1）在采煤過程中形成的粉塵被風(fēng)吹散，然后隨著降雨逐漸沉降在土壤中[8];（2）在開采過程中產(chǎn)生的煤矸石中重金屬含量較高，在煤矸石的堆積過程中，重金屬隨地表徑流流入土壤，對土壤和地下水造成污染[9];（3）在煤礦開采過程中形成的酸性廢水，滲入土壤，腐蝕土壤中的礦石，使大量重金屬滲入土壤，污染水體[10]。由于采礦過程中的廢棄物處理不當(dāng)，大部分重金屬在風(fēng)雨交加的作用下進入土壤。

3?礦區(qū)土壤重金屬污染現(xiàn)狀

淮南地處安徽省中部、淮河中游，是一座“緣礦而建、因煤而興”的典型資源型城市?；茨厦禾績淞空及不帐∶禾靠們α康?0%、華東地區(qū)煤炭總儲量的32%，被稱為“華東工業(yè)糧倉”。學(xué)者對淮南礦區(qū)周邊土壤重金屬污染的研究較多。

劉旭等[11]對淮南潘集礦區(qū)內(nèi)農(nóng)田土壤和小麥中重金屬的污染狀況進行了研究，發(fā)現(xiàn)淮南潘集礦區(qū)內(nèi)農(nóng)田土壤中的Cu、Cd、As濃度平均值分別是背景濃度的1.03、4.17、? ? ? 1.81倍，礦區(qū)農(nóng)田土壤重金屬綜合潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)處于輕度或中度等級，相對較輕，主要貢獻重金屬是Cd。李洪偉等[12]通過系統(tǒng)收集和分析淮南新集礦區(qū)土壤樣品中的CO、Cr、Cu、Pb、Zn含量，研究了礦區(qū)煤矸石和粉煤灰堆積引起的重金屬污染。研究表明，煤矸石和粉煤灰長期風(fēng)化淋溶等原因?qū)е轮車寥乐亟饘倮鄯e污染。熊鴻斌等[13]對淮南礦區(qū)內(nèi)新莊孜礦、潘一礦和顧橋礦3個礦區(qū)周邊的表層土壤進行了重金屬污染研究，結(jié)果表明，As、Cr的含量遠超淮南土壤背景值，煤礦長期進行采礦和治煉，使As在土壤中嚴重累積。此外，礦山開采中的伴生礦是導(dǎo)致As污染的主要因素。郭旻欣[14]研究表明，淮南土壤中Cu、As、Zn、Cr的平均值均高于背景值，存在污染，Zn的污染程度較高。邢雅珍等[15]通過文獻研究，對新莊子礦、古橋礦、番一礦和大同礦的土壤微量元素污染進行分析，其中Cd、As含量超過背景值，污染較為嚴重。

從以上研究結(jié)果來看，煤礦的開采會給礦區(qū)周邊土壤帶來不同程度的重金屬富集，其中以Zn、As和Cd元素的污染較為嚴重，其余元素也有不同程度的污染，因此，對煤礦區(qū)周邊土壤重金屬污染的防治尤為重要。

4?煤礦區(qū)土壤重金屬污染的防治措施

4.1? 預(yù)防措施

根據(jù)土壤中重金屬的來源，可采取以下防治措施。 （1）根據(jù)煤塵的特點，有針對性地采取措施，減少煤塵的排放。（2）積極挖掘煤矸石的綜合利用方法，提高煤矸石的綜合利用率，減少煤矸石的堆放;對不能綜合利用的煤矸石，要選擇合理的堆放地點，通過覆土綠化等措施，降低已達到堆放高度的矸石淋溶對土壤重金屬的影響。（3）煤礦酸性廢水經(jīng)礦井水處理系統(tǒng)處理后，才能作為灌溉用水，水質(zhì)要符合有關(guān)標準的要求。

4.2? 修復(fù)措施及對比分析

土壤重金屬污染的修復(fù)可采用物理、化學(xué)、農(nóng)業(yè)和生物等方法。其中，植物修復(fù)技術(shù)廣受關(guān)注，是近年來發(fā)展起來的土地污染原位修復(fù)技術(shù)。

4.2.1? 物理治理方法

物理治理主要有換土、客土、去表土、翻土等方式，這種方法效果十分穩(wěn)定，而且治理過程較為完善，缺點在于治理費用比較高，土壤的肥力容易下降，而且開展過程較為復(fù)雜。

4.2.2? 化學(xué)治理方法

化學(xué)治理是投入一些改良劑、抑制劑，減弱重金屬的生物有效性。治理效果、費用處于中等水平，但是問題在于容易反復(fù)。

4.2.3? 農(nóng)業(yè)治理方法

農(nóng)業(yè)治理方法是通過改變一些農(nóng)業(yè)治理制度，選擇不進入食物鏈的植物在被污染的土壤中生長，減少或阻斷重金屬對人體的危害。對于不能在短時間內(nèi)修復(fù)的土壤，如廢棄礦區(qū)和重金屬污染區(qū)的土壤，可以采取農(nóng)業(yè)處理的方法。農(nóng)業(yè)治理方法操作簡單、成本低，但周期長，效果不顯著。

4.2.4? 生物治理方法

生物治理是指利用一定的生物習(xí)性來適應(yīng)、抑制和改善重金屬污染。目前，廣泛應(yīng)用的是植物管理，主要篩選出能吸收和積累大量重金屬的超積累植物。它是一種利用植物吸收土壤中過量的重金屬，然后回收利用植物來解決土壤中重金屬超標問題的方法。該技術(shù)實施簡便、投資少，對壞境破壞小，治理效果較好，是一種新興的綠色安全修復(fù)技術(shù)，也是目前最有前途的土壤修復(fù)技術(shù)。

5 結(jié)語

煤礦的開采活動對煤礦區(qū)周邊土壤造成了不同程度的重金屬污染，一旦富集就很難在短時間內(nèi)清除，這將在很長一段時間內(nèi)造成影響。因此，對礦周邊土壤重金屬污染的預(yù)防尤為重要，應(yīng)以預(yù)防為主、修復(fù)為輔，從污染源上切斷污染途徑，減少対土壤的影響。同時要因地制宜地采取合適的措施，對已經(jīng)受到影響的土壤進行及時修復(fù)治理。生物治理法中的植物修復(fù)治理法將成為一種治理效果好、費用低和治理周期較短的優(yōu)選治理方法，為煤礦區(qū)周邊土壤重金屬污染治理提供很好的技術(shù)方向。

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