矿区土壤重金属污染及治理研究进展

张耀文　邸利

摘要 对矿区重金属污染的来源进行阐述，介绍了矿区重金属的污染分布及化学形态，并提出了治理矿区重金属污染的对策及今后的发展方向，以期降低矿区重金属污染的潜在危害，对矿区生态环境的保护具有重要意义。

关键词 矿区；土壤重金属污染；治理；发展趋势

中图分类号 X53；X751 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）01-0206-01

矿产资源是人类生产和生活的基本保障之一，而在矿山开采过程中产生的重金属元素严重污染了周边的生态环境[1-2]，这一现状使得重金属污染普遍受到学者的关注。

土壤中的重金属元素存在的潜在危害性较大，并且矿山资源开发引起的生态效应和毒理效应具有明显的滞后作用，因此土壤一旦受到重金属元素污染，治理和修复将十分困难。另外，土壤重金属可能导致植物出现生长问题，而且一些重金属元素会聚集在蔬菜中，人类食用后会对健康产生较大不利影响[3]。

1 矿区土壤重金属污染的来源

在开发矿山时，废弃的硫化矿物经过长期自然氧化和雨水淋滤，导致大量重金属进入矿区。硫化矿物氧化反应速率与温度、反应时间、外界环境、硫化矿物含量及其种类有关。酸性废水的产生是这些原生硫化矿物的氧化、风化和分解以及水、酸、气、矿物综合反应的结果[4]。矿石表面的酸化作用会引起矿石中重金属的损耗，酸性矿山废水会引起固体废弃物中重金属的活化及迁移[5]。

重金属污染的来源可通过其特征元素及组合进行判断，通过同位素法可追踪重金属的污染源[6]。如：云浮硫铁矿区土壤中铊与铅的相关性分析，结合其分布特征，结果表明通过测定矿区主要污染源中铅同位素的组成，可以探讨铊在土壤中的迁移规律[7]。

2 矿区土壤重金属污染状况研究

2.1 矿区重金属污染物分布研究

矿区重金属污染物在一定的时间和空间内会显现出含量的分布性，研究重金属污染物总量的分布，通过某些区域的富集性，体现出污染程度的大小。但矿山活动对周边的污染要考虑多样复杂因素的影响 。

李小虎[8]研究表明：不同区域环境中重金属呈现不同程度的累积，其中以Cu和Ni最为显著，含量从低到高依次为农田土壤、废渣堆、尾矿坝、尾矿坝排污沟，其不同地区的污染分别来源于尾矿、冶炼烟尘的排放和酸性废水的排放等。由此可见，由于污染区域的重金属含量不同，其影响的污染程度不同。

2.2 矿区重金属元素化学形态研究

重金属元素污染研究的重要内容是矿山重金属元素在矿山环境介质中的分布和化学形态特征。不同化学形态的重金属具有不同的生物有效性，因此研究重金属的形态对于应对矿山开采过程中重金属的生态环境污染有重要意义，可以较好地评价重金属在矿区环境中的生态效应。

采用逐级连续化学浸提技术，根据Tessier五步连续提取法，认为重金属元素按照活性的大小可分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态[9]。G.Rauret等[10]在1999年对四步提取BCR再次提出了改进方法，该法被称为修正的BCR法，认为金属形态可以分为酸可交换态、易还原态、可氧化态和残渣态。刘恩玲等[11]认为水溶及可交换态可以被生物直接利用，主要是通过扩散作用和外层络合作用非专一性地吸附于土壤表面。

不同的重金属形态，其生态效应不同，研究矿区开采时周边的重金属污染现象，不仅要考虑到重金属含量的分布情况，更重要的是利用形态的分析反映重金属元素潜在的危害因素，以便提出可行性的治理对策。

3 治理对策

矿山在开采过程中会产生污染的原因主要有酸性排放废水、尾矿库、尾矿渣等。因此，污染区域治理主要侧重于这些方面。治理的方法涉及物理、化学和生物等有关领域。

一是改变重金属在土壤中的赋存形态，使其稳定和固定。二是利用各种防渗材料，阻止重金属的迁移和扩散[12]。三是利用各种技术将重金属从土壤中去除，以回收和减少土壤中重金属含量。

植物修复技术是目前应用最为广泛的方法，相比较其他方法而言，具有经济、环保、简易方便、对环境扰动小的优点，而且不存在二次污染的因素。植物修复是利用植物及其根际微生物体系的吸收、挥发和转化、降解等来清除污染物的治理技术[9]。该技术分为植物提取、植物挥发、根际过滤、植物固定。其中植物提取是植物修复技术中最主要的方法[13]。植物提取是利用某些特定植物对重金属的超富集能力来清除土壤重金属污染。目前，已经发现多种植物可以作为超累积植物，而且选择超累积植物必须考虑到其是否适合于修复重金属污染区域的条件[14-15]。

应该进一步加强对矿区污染源—水系—沉积物及土壤—植物体系的重金属环境生态污染影响，考虑多方面综合因素，建立起时间和空间立体的研究系统。此外，在综合多种环境评价体系的基础上，应加强治理修复的实际应用。目前，应用最广泛的是植物生态修复技术，但对于其超富集植物的筛选和吸附效果方面需要大量工作[16]。

4 参考文献

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