有色金属尾矿库对周边土壤环境污染特征评价及治理

史国武

（临汾市核与辐射安全中心， 山西 临汾 041000）

有色金属资源为我国社会经济的发展作出了非常重要的贡献。最近几年以来，随着国民经济的快速发展，社会对有色金属的依赖程度越来越高，这使得有色金属的开采、冶炼及加工变得更加活跃，以顺应社会发展需求[1]。但是有色金属矿中包含有大量的重金属，所以在有色金属开采和冶炼过程中，会对附近的土壤造成严重的污染，使得土壤中的重金属含量出现急剧上升[2]。随着我国对生态环境保护力度的不断增加，以及人们环境保护意识的不断增强，人们越来越关注有色金属尾矿对周边土壤环境造成的污染问题[3，4]。针对该问题，一方面需要采用先进的管理思想，另一方面需要充分利用最先进的科学技术手段进行处理，只有这样才能够更好的防治重金属污染问题，促进有色金属开发的可持续发展，提升生态环境质量[5，6]。本文主要结合具体案例，对有色金属尾矿库对周边土壤环境污染的特征进行评价，在此基础上提出针对性治理措施。以期本文的研究能在一定程度上降低有色金属开发对环境造成的不良影响，提升矿区环境质量。

1 有色金属尾矿库概况

在对有色金属矿区进行开采时，需要设置围地或者筑坝拦截谷口，形成尾矿库。主要作用就是在进行矿石选别之后，将尾矿以及其他的工业废料堆放在该场地。本文所述的有色金属尾矿库海拔高度在100 m 左右，整个尾矿库占据的面积超过了150 hm2，尾矿库内部存储了大量的有色金属尾矿。受到技术水平的限制，现有的技术水平还无法有效对尾矿中的重金属等污染物进行有效处理，不仅导致了大量的资源流失，同时还会对附近的水质、土壤、空气等造成严重的污染。一般而言，尾矿库对环境造成的污染主要分成两大部分，分别为工业废水和固体弃渣。选矿过程中会用到大量的药剂，这些包含有药剂的工业废水排放后会与土壤中的其他物质发生作用产生污染；固体弃渣中则包含有大量的重金属，甚至可能包含有放射性金属，这些重金属会对附近土壤造成污染，还可能通过土壤渗透到地下水中对附近区域的水质造成污染。

2 尾矿库周边土壤污染情况

2.1 土壤样本采集

为了对尾矿库周边土壤的污染情况进行检验，需要在附近土壤中采集样本进行检测。本研究中共采集得到了5 份尾矿库周边的土壤样本，其中1 份样本取自于尾矿库中心位置，另外4 份样本取自于尾矿库东南西北4 个方向，与尾矿库距离150 m 的位置。样本选取会对检测结果产生重要的影响，在采集样本时应该遵循随机的原则，降低人为因素的干扰。对采集得到的土壤样本进行烘干处理后对其重金属进行全面检测。通过直接火焰原子吸收光谱检测法对土壤中的重金属及其含量进行检测。已有的实践经验表明，这种检测方法能够快速、准确的检测到土壤中包含的重金属类型及其含量大小。为了降低检测过程对检测结果的影响，在开展实验过程中，严格遵循相关操作规范标准。

2.2 土壤样本检测结果

对采集到的土壤样本进行水磨精选后，其整体上呈现出白色特征。如下页表1 所示为检测得到的土壤中包含的重金属类型及其含量。为了横向对比尾矿库周边土壤中重金属含量与本地区其他位置土壤中重金属含量情况，表中还给出了本地区土壤中重金属含量的背景值。从表中数据可以看出，重金属砷、汞、铬的含量与本地区其他位置对应元素的含量相比较而言略高，但是高出的幅度不大。说明尾矿库对周围土壤中砷、汞、铬含量的污染不是非常严重，在可以接受范围内，对于这几种重金属只需要采取简单措施处理即可。但是铅、镉元素的含量却非常高，与本地区其他位置的土壤相比较而言，这两种元素含量高出10 多倍。由此可以看出，尾矿库对周围土壤中的铅和镉含量的污染非常严重。在治理土壤污染情况时，需要对这两种元素进行重点整治，以降低这两种重金属元素对土壤的污染程度。

表1 尾矿库周边土壤重金属含量检测结果 mg/kg

3 尾矿库土壤环境污染特征

本研究中基于地质累积指数法对尾矿库周围土壤中的重金属污染情况进行评价，该种方法最开始被提出时，主要作用是对沉积物中的重金属污染情况进行定量评价。基于该种方法进行评价时，考虑到了本地区自然成岩作用下的元素含量背景值，同时还考虑到的可能对元素含量造成影响的各种外界影响因素，包括人为因素的影响。污染评价指数的计算公式如下：

式中，B和C分别表示沉积物中的元素含量背景值以及对应的实际检测值，k表示外部因素可能对元素含量背景值造成影响的系数，本研究中取0.7。根据污染评价指数大小可以将其划分成为不同的等级，具体见表2。

表2 污染评价指数等级划分情况

基于尾矿库周围土壤中重金属的含量，定性分析了几种重金属的污染程度。将表1 中的相关检测参数代入到以上公式中，就可以计算得到各重金属元素对土壤的污染评价指数，进而实现重金属对土壤污染程度的定量评价。如表3 所示为尾矿库周边土壤重金属污染评价指数。由表3 中数据可以看出，所得结果基本与前文中的定性分析一致。砷、铬、汞三种重金属的污染程度并不是非常严重，其污染指数的平均值均介于0~1 范围内，根据表2 中的标准，属于轻度污染。只有很少一部分样本的污染指数介于1~2 之间，属于中度污染。对于铅元素，除1 个样本的指数为2.90，属于中强度污染外，其他样本的指数均介于3~4 之间，属于强度污染。铅的污染评价指数平均值为3.45，属于强度污染范围。对于镉元素的污染评价指数，介于3.90~6.27 范围，平均值为4.86，介于强度污染和非常严重污染之间的范围，个别样本污染评价指数达到了6.27，属于非常严重污染。

表3 尾矿库周边土壤重金属污染评价指数

4 尾矿库对土壤环境污染的治理

4.1 合理利用植物修复

已有的研究表明，部分植物对重金属污染具有很好的修复作用。比如景天的根系可以对土壤中的锌元素进行很好的富集，苎麻可以有效富集铅、镉元素等。此外，植物根系还能够加固土壤的稳定性。由于尾矿库附近的土壤比较特殊，所以很难直接在土壤中种植以上植物，需要在地面覆盖一层耕土，并添加适量的微生物后再种植对应的植被。对尾矿库周边土壤污染问题进行治理的最终目的是提升环境质量，确保相关区域的土壤能够进行再利用。所以，进行土壤污染治理时，可以考虑对这些区域进行复垦，种植一些农作物，提升区域生态系统的稳定性。

4.2 基于先进技术提取尾矿中的重金属

基于上文分析可以看出，尾矿库对周边土壤的污染主要是重金属污染。所以如果能够对尾矿库中重金属的含量进行有效控制，就能够显著降低对土壤的污染程度。重金属本来就属于重要的资源，主要是受技术水平限制，无法对尾矿中的重金属进行有效提取。随着科学技术水平的不断发展，对于尾矿库中包含的大量重金属，可以利用最先进的技术手段对其进行提取再利用。通过这样的方式不仅能够保护生态环境，同时也能够提升资源的利用率，促进有色金属开发的可持续发展。

4.3 强化监督和管理

本文所述的有色金属尾矿库已经停止使用，但是其对周边土壤、空气、水质的污染将会持续很长一段时间，对生态环境保护造成了非常不利的影响。对于生态环境保护问题，政府部门是监督和管理的主体，有必要成立专门的部门或委托专业的第三方机构对尾矿库周边环境污染进行综合评估，强化监管。根据“谁污染，谁治理”的基本原则，通过法律手段和行政手段责令相关企业对其进行治理。

5 结语

尾矿库是进行有色金属开发中的伴随产物，主要作用是对选矿中产生的固体弃渣进行堆积。受技术水平限制，有色金属选矿产生的固体弃渣中包含有大量的重金属，时间长久后，固体弃渣中的重金属就会慢慢渗透到尾矿库附近的土壤中，对土壤造成严重的污染。对某有色金属尾矿库周边土壤进行检测发现，铅和镉元素严重超标，分别属于强度污染、介于强度污染和非常严重污染之间。结合笔者实践经验，提出尾矿库周边土壤环境污染问题治理措施，对于保护土壤环境具有重要的实践意义。