铅锌矿中重金属的淋滤作用对环境的影响综述

张静思　廖敏　常丹

摘要：本文以铅锌矿中重金属研究做综述对象，重点总结有关铅锌矿重金属的淋滤实验成果，研究显示铅锌矿中不同重金属元素的淋出率随时间的延长，由高到低变化，但淋出量不断增加。环境中不断富集的重金属元素，最终会对生态环境造成严重影响。

关键词：铅锌矿；淋滤实验；环境污染

1、前言

铅锌矿开发对周围地区带来的环境影响是巨大。从找矿勘探到矿山开采、选炼过程所产生的、暴露于地表的矿山脉石、废石和尾矿中的重金属元素因淋滤作用迁移到环境中，并富集于矿区周边土壤、河流及其沉积物中，这些都极大地影响了矿山环境和生态系统[1]。淋滤过程中，认识元素行为是理解地表岩石中重金属元素释放、迁移的第一步。自然环境下，雨水降落在废石上，对其表面进行淋洗，之后经由废石中的孔隙与废弃物中的重金属接触，再经过一系列复杂的物理化学作用，如风化作用，使淋出水含有一定浓度的重金属元素。

2、国内外研究现况

潘自平等以贵州牛角塘铅锌矿床两种不同富锡锌石为研究对象，用pH值为7.50去离子水代替雨水进行风化淋滤模拟实验。实验结果发现，淋滤液呈碱性，并产生大量以石膏为主的沉淀物。淋滤实验保持每天滴定8h，蒸发量1500ml，每隔10 d取一次淋滤液样品，整个实验持续50 d。用PE5100原子吸收光谱仪测定淋滤液中Zn、Cd、Fe，Ca、Mg等的含量，其中，黄铁矿、闪锌矿石中Zn、Cd的淋滤率分别为0.03%和0.01%，而半氧化閃锌矿石Zn、Cd的淋滤率则高得多，分别0.10%和O.60%[2]。

广东大宝山尾矿造成的重金属污染严重影响了矿区环境。将矿区不同采样点的尾矿样进行风化淋滤实验。淋滤实验采用间歇淋滤法，每淋滤0.5 h间歇1h，淋滤量根据大宝山的实际降雨量来控制。每6 d取一次淋滤液样品，并及时测定其pH值和电导率。实验持续30 d，共采集样品15个。实验取出的淋滤液经0.45 μm滤膜过滤成两份，分别用等离子体光谱法和铬酸钡分光光度法测定重金属浓度和SO42-浓度。结果表明，淋滤液的pH值很低（2.5～4.8）并随着淋滤的进行继续降低，而电导率不断升高，SO42-浓度变化不大。经过30d的淋滤，Mn的淋滤率最大、可迁移性最强，Pb的淋滤率最小、沉积性最强[3]。

铅锌尾矿堆放和淋滤造成的环境污染在世界各地相当普遍，仅针对风化淋滤的研究，不足以全面的表明矿山废弃物淋滤作用对环境的危害，因此自然淋滤，即在风化作用之前就一直进行着的常温常压下因降雨，包括酸性和近中性的普通降雨，而发生的水淋滤作用的研究也在进行。

在寺沟铅锌矿区废渣的淋滤实验中，为了更接近矿山废渣中有害重金属的真实淋出状况，研究采用动态柱式淋滤试验。用四分法对样品进行处理，取粒径<50mm的废渣颗粒进行淋滤实验。在实验进行的12h中，淋滤液浓度与弃渣组分成正相关。Pb、Cd浓度呈逐渐增加的趋势，Pb、Zn在淋滤前期均存在一个先下降后上升的现象。淋滤进行到2～3.5h，Pb的淋出率出现最小值；到4.5～5.5h，Zn的淋出率出现最大值。但随着淋滤时间、弃渣厚度的增加，以及淋滤环境pH值的降低，淋滤液实际浓度可能高出试验结果[4]。

李航对云南金鼎铅锌矿矿区两个典型的富镉氧化矿石样品进行了长时的自然淋滤实验研究。淋滤实验每天连续淋滤12 h，每4d取一次淋出液，同时测定其pH值。20 d共采集样品10个。用离子色谱仪（Dionex ICS-90）测试淋出液中阴离子浓度。提取液中Pb、Zn、Al、Ca、Mn、Mg、Fe的浓度用火焰原子吸收光谱仪（PE5100PCAAS）测定，Cd的质量浓度用无火焰原子吸收光谱仪（PE5100PC GFAAS）测定。分析表明溶解态Cd和其它主要元素Pb、Zn、Cu和Mn质量浓度变化随时间呈降低趋势。铅锌氧化矿石易淋出释放Cd等有害元素。两个不同矿石Cd的淋出量有所差别，矿石中菱锌矿质量分数是影响Cd淋出的主要因素；矿区富镉岩石和矿物的淋滤作用对矿区流域水生态环境造成潜在危害[5]。

3、结论

综上所述，对于重金属在环境中的迁移、转化规律的研究，前人研究多利用模拟淋滤实验测定重金属元素淋出规律的方法。实验表明，尽管不同重金属元素因本身性质、矿石氧化程度等原因造成重金属元素淋出速率等的区别，但是总体来说Pb、Zn、Mn、Cr等主要重金属元素的淋出率会呈现由高到低的变化，而且随着时间延长，重金属元素的淋出量确实是不断增加的。而重金属含量在环境中的长期富集，势必会影响到人类的正常生活。可见铅锌矿开采过程中，因矿石、废石等暴露地表发生淋滤作用而对环境造成的影响是巨大且深远的。

在现实环境中，重金属元素的移转化过程非常复杂，会受到不同研究区地球化学背景、水文环境、年降雨量、矿石成分等的差异性和特殊性的影响，但是通过测试废石、暴露堆积的矿石和地表水中重金属含量，并设计不同的分析测试手段，多方面考量，来综合分析重金属污染物在环境中迁移、转化规律，是可以为研究区铅锌矿重金属污染治理提供一定的理论依据的。

参考文献：

[1]倪师军， 张成江， 滕彦国， et al.矿业环境影响的地球化学研究[J].矿物岩石， 2001， 21（3）：190-3.

[2]潘自平， 叶霖， 钟宏， et al.近中性溶液条件下富镉铅锌矿矿石的风化淋滤实验研究[J].矿物学报， 2008， 27（3）：558-62.

[3]李媛媛， 吴平霄， 邢宁， et al.大宝山尾矿重金属风化淋滤实验研究[J].矿物学报， 2010， 2）：235-41.

[4]常冬寅， 程从坤， 张红梅， et al.矿山废弃地重金属污染及酸性废水防治分析——以铜陵新桥硫铁矿为例[J].中国国土资源经济， 2013， 26（9）：35-40.

[5]李航， 双燕， 朱长生， et al.金顶铅锌矿区铅锌氧化矿石中镉的风化淋滤实验[J][J].生态环境， 2007， 16（4）：1121-4.

作者简介：张静思（1991-），女，汉族，四川省成都市人，硕士研究生，理学学士，单位：成都理工大学地球科学学院，研究方向：地球化学。