辽宁柴河流域镉污染及防治建议

谢文然，于 琅，程秀峰

（1.辽宁省地质环境监测总站，辽宁 沈阳 110032；2.辽宁省地质矿产调查院有限责任公司，辽宁 沈阳 110031；3.辽宁省地质矿产研究院有限责任公司，辽宁 沈阳 110032）

辽宁柴河铅锌矿山从1966年投产到1992年底资源枯竭，累计探采铅锌资源量约370余万吨，开采期间，采选矿过程中由于早期矿山开采环境治理技术手段落后，导致区域内柴河流域土壤及水质镉元素超标，使流域内地球化学环境发生改变，对周边的生态环境产生了一定的污染。本文着重通过对前人文献的收集整理，对相关数据进行提取，阐明辽宁铁岭地区柴河流域的镉污染的严重性，提出相应的治理措施，逐渐减轻镉元素污染在相关流域所产生的负面作用，并逐步消除镉污染对矿区及柴河流域居民生活的影响[1,2]。

1 污染区概况

1.1 污染源区地质特征

柴河铅锌矿区是柴河流域镉污染的源头，该矿区赋矿围岩为长城系高于庄组白云岩,赋存含镉元素较高的铅锌矿体及其氧化带[3]。矿石主要成分为方铅矿、闪锌矿及黄铁矿等，含S、Cd成分较高，经前人研究，矿区内Cd元素主要赋存于闪锌矿及方铅矿中，在闪锌矿中Cd最高含量0.621%，最低含量0.370%,平均含量0.478%；在方铅矿中Cd最高含量0.058%，最低含量0.013%,平均含量0.0303%[2]。

1.2 柴河流域概况

柴河发源于抚顺市清原满族自治县，是辽河的主要支流，于铁岭市城北汇入辽河。河流总长142.8km，流经铁岭市区，流域面积约1500km2，是辽北地区人民群众饮水、农田灌溉的主要水源。柴河水库位于柴河下游，它是铁岭市人民饮水的最主要水源。

1.3 柴河铅锌矿开采情况

柴河铅锌矿是一个历史悠久的大型的铅锌矿床，位于柴河流域上游。新中国成立前就已经开采，新中国成立后经过20多年开采，矿山于1989年闭坑[3]。

开采期间，坑道用水直接排入柴河及其支流。开采和冶炼形成的尾矿渣露天堆放在矿山附近的沟谷内，离支流河道均在50-100m之间。

1.4 柴河流域污染状况

在辽河流域农业地质土壤质量调查中，经土壤测试分析，Cd元素在柴河流域土壤样品中含量非常高，值域变化区间较大。

其中，Cd平均含量16.25×10-6，为在全国土壤平均 值 的16.25倍；最 低0.15×10-6，为1.67倍 ；最 高216.00×10-6，达到2400.00倍。

柴河流域水系沉积物中Cd的含量较高，平均含量为0.95×10-6，是全国水系沉积物平均含量的6.77倍。最高则达到109倍。

经研究分析，水系沉积物中Cd元素的变化规律具有如下特点：首先Cd在铅锌矿床所在支流汇入后含量未立即升高，到达中游后明显升高，随后逐渐降低，至下游迅速回落。

农作物中镉元素的含量使用铁岭—沈阳地区的区域平均含量值作为参考值，通过比较发现，柴河流域水稻中Cd元素含量高于参考值，Cd的含量水平是参考值的2.56倍。玉米中Cd元素含量略高于参考值，Cd的含量是参考值的1.12倍。人发样品中元素含量使用辽河流域人发中元素含量平均值作为参考值，经比较发现矿区居民人发样品中Cd的含量极高，达到参考值的18.07[1]。

2 镉元素污染的危害

镉元素可在生物体内富集，通过食物链在人体内形成镉硫蛋白，蓄积于肝和肾脏中，引起慢性中毒，久之会导致人体贫血，软骨病及骨质疏松，并产生周身疼痛，即所谓“痛痛病”。

3 镉元素污染治理防护措施

3.1 废弃矿山治理

圈闭污染源，使其无法进入土壤和水域：由于柴河铅锌矿各个坑口及矿点的铅锌矿（化）体虽然被采出，但其围岩富含镉元素，甚至局部氧化带中富集程度远大于铅锌矿体中镉元素的含量，因此在雨季，随着坑道涌水，镉元素会集中排泄于土壤和水系中。

主要解决办法：封闭坑口，通过人工坝防护，使污染源控制在局部范围内。

3.2 土壤治理

种植十字花科植物蔓田芥，吸附土壤中的镉元素，使土壤不断净化。该项技术是由日本农村工学研究所的研究小组发现的，通过种植蔓田芥，可以逐渐消除土壤中的有害金属镉，使之降至安全范围，而且蔓田芥收割后经高温燃烧后，其中所含的镉不会挥发，可以回收利用。而且蔓田芥原产地为我国吉林省长白山地区，适宜本区域种植。

3.3 水域治理

投放烧碱和石灰。该项技术主要是运用“弱碱性化学沉淀应急除镉干化技术”，在污水中投放烧碱或石灰，同时投放聚合氯化铝，使镉元素形成化合物沉淀，消除镉元素的毒副作用，并且可以使用专用设备将镉化合物自水体中清出。

3.4 选择性种植粮食作物

通过辽河流域农业地质调查，发现农作物对镉的吸收能力超强的为水稻，较弱的为玉米，因此建议在镉元素超标区域应减少水稻的种植，而改种玉米等作物，从而减轻镉元素对作物的深度污染，避免镉元素通过食品进入人体。

4 结论

①柴河铅锌矿矿山开采是造成其下游柴河流域土壤、水系沉积物中Cd元素的高度累积的主要因素，尤其在流域的中段形成局部富集。②镉元素对人体的危害是巨大的，严重影响人的骨骼代谢，最终导致骨质疏松及周身疼痛，需引起高度重视。③通过有效地治理防护手段，镉污染的危害是可以逐步降低的，最终消减至安全范围内。

[1]马力等，矿山开采对辽宁柴河流域生态环境的影响，岩矿测试，2007,26（4）：50-54.

[2]杨敏之，关门山铅锌矿床氧化带内镉的超常富集地球化学及其资源-环境利用方向，2003（4）：5-7.

[3]杨占兴、田立臣.辽宁省铅锌矿床成矿作用研究[J],辽宁地质，1998（1）:1-19.