有色金属矿山土壤环境污染治理方式探讨

徐松 樊艳云

摘要：矿产资源不仅是社会经济发展的重要物质保障，矿产资源在开发过程中也会带来严重的矿山环境污染问题，特别是土壤污染。在以往的矿山开采中，存在“重采矿、轻保护”的思想，对废弃物处理不当致使重金属元素直接或间接进入土壤中，并在土壤中累积、迁移、转化，改变了土壤原有的性质。现阶段重金属重大污染事件呈高发态势，对自然生态和群众健康造成严重威胁和影响。由于矿山土壤受到污染后，重金属污染具有隐蔽性、潜伏性、不可逆性、长期性和后果严重性等特点，所以全面加强矿山土壤重金属污染治理是十分重要的。

关键词：矿山;有色金属;土壤环境污染;治理

前言

在社会经济发展中，矿产资源是十分重要的元素，由于矿产资源在开发过程中，会带来严重的土壤环境污染，如土地退化、肥力衰退、农作物减产等，对人体健康及矿产行业的持续发展带来了较大影响。土壤污染属于“看不见的污染”，像大气污染会通过黑烟滚滚、臭气熏天等外在形式来警告人们，但是土壤污染很难被人们及时发现，而一旦出现土壤污染情况，就会对污染区域的持续发展带来极大影响。在治理土壤污染中，单纯依靠切断污染源是很难保证土壤的自我修复，还需要采用合理的土壤污染治理手段，以此保证污染土壤的良好恢复。

1.矿山开采对土壤环境的影响

近年来，伴随着我国社会经济的快速发展，矿业也迎来了良好的发展机遇，在我国，有90%的一次性能源、80%的工业原料、30%的工农业用水及城乡用水来源于矿产资源，可以说矿产资源的开发情况将会直接影响到我国国民经济建设。而矿产资源在开发过程中，特别是露天开采，会产生大量的废渣、废弃物、矿石，其堆放会占据大量的土地資源，而没有经过处理的废石、尾矿堆，由于其本身结构不稳定，会造成相应的水土流失，甚至还有可能引起地质灾害。在矿石、废渣等中采矿废物中，具有相应的毒性、酸碱性、放射性，有的还有很多重金属，这些物质会通过水体、大气等扩散，对矿山及周围的土壤造成极大的破坏，使得生态系统的稳定性受到极大的影响。矿山废弃地的土壤结构都比较差，缺乏相应的有机质含量及植物生长所需的养分，重金属含量过高，PH值偏低，生物种类少，不利于动植物的生长、活动。在金属矿山尾矿废弃地，经常会有重金属污染问题，而在植物生长中，绝大多数的重金属都不是植物生长的必须物，铜、汞、铂、砷、铀等重金属不仅会制约植物的正常生长，同时当这些重金属的含量超标后，还会对植物造成巨大的伤害。另外，在矿山开采过程中，还会有放射性污染物产生，裸露矿石中的金属元素会在长期接触自然条件下出现衰变形成放射性元素，从而随着雨水冲刷、废弃物堆积造成土壤污染。

针对有色金属矿山，土壤污染主要表现在开采、运输、选矿过程导致矿石及围岩中的重金属元素通过废水、废气、粉尘被带入到矿区及周边的土壤。大多矿山在建设初期由于我国对区域重金属污染防控、重金属污染的控制水平总体较低，导致矿山在发展历程当中，形成了重金属污染为主、沿流域污染突出、历史遗留问题较多的污染格局。有色金属污染常以某一种元素为主要污染，并伴随有其他元素的复合污染的情况，以土壤、地表水、大气为媒介相互又造成影响。

2.矿山土壤环境污染治理技术

由于有色金属矿山大多集中于人口稀少、交通不便的山区，在治理矿山土壤环境污染时，未大多是采用工程措施、物理化学修复技术、植物修复技术及农艺调控措施。工程措施是指通过机械工程的方式降低土壤中重金属含量;物理化学修复技术主要是对土壤中的重金属赋存状态进行改变，将其重金属的活性，钝化重金属，使其可以脱离食物链，降低重金属的毒性;植物修复技术主要是通过特殊植物对土壤中的重金属进行吸收，随后在去除该植物;农艺调控措施主要指采取农艺方法控制农田重金属污染。

2.1工程措施

利用物理的方法进行污染土壤的修复，主要包括客土法、翻耕混匀法、去表土法、表层洁净土壤覆盖法等。客土法（换土法）指重污染土壤则多采用客土或换土的方式，但换出的土壤应进行妥善处理;稀释法（翻耕混匀）指在污染土壤中加入大量未被污染的土壤来降低重金属含量;去表土法指将受到重金属污染的表层土壤清除，然后进行翻耕;深耕翻土法（旋耕法）指污染程度轻、土层厚、面积小的污染场地可采用深耕翻土的方法。农田重金属污染工程治理技术由于涉及工程量大，费用高，只适宜用于小面积的、污染严重的土壤修复;对于大面积农田重金属污染修复不仅需要大量的人力、物力，成本高，而且容易引起农田肥力减弱，耕层破坏。

2.2 物理化学修复技术

2.2.1 化学固化

对于化学固化，主要是在土壤中加入相应的添加剂、固化剂，使得土壤的理化性质发生改变，通过重金属吸附、沉淀作用，改变土壤中的重金属存在形态，降低重金属的迁移。当污染土壤中的重金属得到固定后，一方面可以减少重金属向土壤深层、地下水的迁移，另一方面还可以促进植被重建。化学固化的关键在于选择哪种固化剂，常用的固化剂有沸石、石灰、钢渣、磷肥、海绿石等，对于不同的固化剂，其固定重金属的机理是有所不同的，如石灰主要是利用重金属的水解反应，与碳酸钙共沉淀反应机制，来降低土壤中的重金属。化学固化可以将重金属固化在原位，能极大的降低成本。但是化学固化并不是一种长久的方法，这种方法只是改变了重金属在土壤中的形体，但重金属依然是存在与土壤中，土壤依然无法恢复到最初状态，还需要采用后续的方法对其进行处理。

2.2.2 土壤淋洗

主要是利用提取剂，将土壤固相中的重金属转移到相应的液相中，土壤经过提取剂淋洗后，使用清水进行冲洗，可以去除残留的提取剂，然后将土壤归还原位进行利用，而还有重金属的液相废水，则需要进一步进行处理，重新收回重金属、提取剂。在土壤淋洗中，提取剂的选择是最为关键的，目前，常用的土壤重金属提取剂有盐酸、硝酸、硫酸、草酸、磷酸、氢氧化钠、EDTA等，其中EDTA的使用范围很广，几乎可以应用在所有的重金属污染治理中，但是EDTA的成本比较高，其回收也比较困难。而有机酸，如草酸则是天然的提取剂，对环境没有污染，同时容易被生物降解，在清除重金属上也比较稳定，值得推广。

2.2.3 电动修复

对于电动修复，主要是通过直流电压对受到污染的土壤进行处理，在土壤的导电性下，形成相应的电场梯度，而土壤中的污染物质会在电场作用下，出现电渗流、电迁移、电泳等情况，进入到电极两端，从而达到去除土壤中重金属的目的。实际中，土壤中的铅、锌、铜、镍、铀等重金属及有机化合物都可以通过电动力学进行去除，特别是在低渗性土壤中，去除效果更加。目前常用的电动修复技术有Lasagna技术、电动力学生物修复、阳极陶土外罩法等。

2.3 植物修复技术

植物修复技术主要是利用部分植物的能忍耐、超量积累重金属的性质，通过植物对土壤中的污染物进行提取、挥发、根际过滤等，随后再对植物进行灰化处理，根据不同的作用机理，可以将植物修复技术分成植物提取、植物挥发、植物稳定等几种情况。

2.3.1 植物提取

主要是通过超级累植物，在土壤中富集一种、多种重金属，将其转移到植物的地上茎叶、根部可收割部位，对其进行收割集中处理。植物提取可以分成持续性植物提取和诱导植物提取两种类型，对于前者是利用超级累植物吸收土壤中的重金属，达到降低重金属含量;对于后者主要是通过螯合剂来促进普通的植物吸收重金属。植物提取可以将土壤中的锌、铅、镉、镍、铜、钼、234U、238U、239Pu、137Cs等重金屬和放射性元素去除。目前可用于植物提取的植物有很多种，如蜈蚣草、鲁白、酸模、龙葵、东南景天、大叶井口边草等。

2.3.2 植物挥发

主要是利用植物将环境中的一些挥发性污染物去除，植物通过吸收这些污染物，将其转变成气态物体从土壤中溢出，然后再进行处理。自然界有狠毒哦植物可以将污染土壤中的毒性化合态硒转变成误读的二甲基硒，减轻了硒对土壤系统的毒性。而对于植物挥发技术，只能应用在处理挥发性污染物中，所以其应用范围比较狭小，同时污染物转移到大气中，依然会对人体带来一定的风险，其应用比较受限制。

2.3.3 植物稳定

主要是利用植物根系的吸收能力、巨大表面积将土壤中的重金属去除，从而降低重金属的生物有效性，防止其进入到食物链、地下水中。利用植物稳定性可以有效的去除土壤中的铅、铬，同时还可以有效的通过根际环境的改变来改变土壤中污染物的化学形态，如将高毒性的六价铬转变成无毒性的三价铬。目前，植物稳定这种技术在废弃矿山复垦工程、尾矿库植被重建中有比较广泛的应用。

2.4农艺调控措施

农艺调控措施主要指采取农艺方法，如水分管理、施肥调控、低累积品种替换、调节土壤pH值、调整种植结构等措施来控制农田重金属污染，直接或间接达到修复农田重金属污染的目的。主要包括更改种植模式、施肥调控等。更改种植模式可一定程度上调剂重金属离子的有效性，进而降低中暑的危害。例如为了降低土壤镉的毒性，一般修复措施可采用旱地改水田种植模式。施肥调控是指施用的肥料降低重金属的有效性，减少其对作物的危害和降低植物体内的吸收。农艺调控措施具有操作简单、费用较低、技术较成熟，缺点是修复效果有限，仅适应于农田重金属轻微和轻度污染的修复;其中，种植结构调整有可能导致农民难以接受及影响粮食数量安全。

总结

综上所述，矿山土壤环境污染不仅会对矿业经济持续发展带来极大影响，同时还会对矿区周围的土壤环境带来极大威胁。因此，在实际修复工作中需考虑多方面的因素，如修复目标、修复周期、修复成本、土壤性质、修复后土壤用途、污染物种类和性质、污染物浓度水平等，从而选择科学、合理的治理手段，对其进行高效的治理。有色金属矿山土壤重金属多呈复合性污染，在选择修复技术的时候除针对造成污染的元素进行治理外，还要考虑修复技术对其他元素的治理效果，尽可能选取可对多种重金属元素进行治理的技术，考虑采取多种修复技术相结合的方式进行修复治理，弥补各种治理技术的缺点，才能进一步取得好的治理效果。

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