金属矿区地下水污染评价及防治措施

赵 龙，李应宗，韩兴勇

（云南地质工程勘察设计研究院有限公司，云南 昆明 650041）

以下主要从金属矿区开采对环境的主要影响、金属矿区对地下水产生的污染现象、造成污染的原因、地下水污染的防治措施和污染修复来论证。

1 金属矿区开采对水资源污染的途径

1.1 通过化学物质氰化物与汞

氰化物在金属开矿过程的主要作用是将岩石溶解，由于岩石中黄金的含量极低，杂质含量很高，为了得到纯度较高的金属，需要通过氰化物将岩石溶解、分离，从而得到初步的粗金。但众所周知，氰化物这一物质是含剧毒的，不足一米粒大小的氰化物就足以能够杀死一个成年人，并且能让人在没有知觉的情况下中毒。在提取金属的过程中，即便人们在使用氰化物过程中大多已防止泄漏，但大量的氰化化合物最终还是通过附着在金属表层而进入环境，存在着潜在危险。汞与氰化物性质相当，也常用于从岩石中提取纯度较高的金属，只是方法不同。通常将汞与研磨后的岩石、泥浆混合，借助汞的物理属性，汞容易与各种物质相互溶解，再根据岩石与金属的密度不同而出现分层现象，采取分液的化学操作，将上一个步骤得到的混合液分离成金属研磨液和岩石研磨液。也正是因为汞这种极易与其他物质融合的溶剂，才很容易被金属矿围绕的土壤吸收，造成许多大量使用的汞会随着土壤泄露到环境中。

1.2 通过空气间接污染

金属矿大部分是露天矿，开采时往往产生漫天的细尘，再由于氰化物和汞等有害物质的易挥发性，常常在开采的过程中挥发，以及开采中使用的大机械、器具等燃力机组运行过程中释放的大量尾气，金属的提纯和加工过程中，还会排放大量的气体。对空气造成了污染，这些污染物在空中漂浮，每当雨季时分，与水相融合。下渗到地表，形成被污染的地下水。

图1 地下水污染的污染源统计图

1.3 施工过程中对地下水的污染

在金属的提取过程中，一般挖掘的深度较高，导致地下渗透的纯净水沾满了杂质变得浑浊，一些易溶水的有害杂质还会趁机与地下水融合，对水环境造成了一定程度的破坏。后期金属的加工过程中，会产生大量的废弃物及废料，人们都将它们直接排入水中，造成了水资源的严重污染。最后废弃的矿山在雨水长年累月地冲刷下，会携带许多有毒化学物质和矿石，再汇入到各大河流中，形成污染。

2 金属矿区对地下水污染的扩散

2.1 酸性矿水排泄影响生态

大量的废弃矿物呈酸性，随着时间的积累，当雨水将其腐蚀、风化，再渗入到地下水中，这些汇入河流的地下水不仅会影响人类饮用水，还会杀死河流甚至海洋中的鱼类和野生动物，进而破坏稳定的生态系统。

2.2 影响地下水水质

金属矿尾矿、金属矿的废弃渣、以及金属矿液分离后的污水通过雨水的淋滤作用，将这些金属矿作业完成后的污染物溶入水，再经过渗透作用渗透至地下水层，对地下水质造成直接性的影响。还有一部分间接性的影响为：矿山排水会引起当地好的含水层水位降低，而堆积起来的污水水位较高，通过渗透作用，这些较高水位的污水层会将污水流入水位低的水层，导致地下水质及周边地下水径流条件发生改变，从而地下水不断恶化，在地下水径流的途径中，还会扩大污染面积。

2.3 影响地下含水层

在金属矿开采过程中，机械挖掘容易将巷道揭穿导致导水断裂、老窿积水，巷道底部的底板下有间接充水层，在长期地下水压力加上矿山压力作用下，底板隔水层遭到破坏，形成裂隙通道，使得下底部高压地下水不断涌入形成突水，我们也称之为矿井突水。

矿井突水使开采巷道被淹没，周围地下水位随之下降，甚至形成大面积降落漏斗，水位长期得不到合理恢复，农田会由此受损，农民无法耕种，附近村民喝水也成为了一种困难。

2.4 影响地下水水位

金属矿山开采会使用大量的水资源，而这些水资源则来源于当地的地下水层供应，对地下水的大量使用再加上一部分被污染的水需要被排走处理，直接导致了地下水水位的严重下降。使原地层的受力不平衡，被疏干的含水层在地面压力作用下压缩，从而下沉，建筑物也会由于此原因出现倾斜情况、严重的还会导致桥梁开裂、马路变形等。由金属矿带来的地下水位的下降还将导致咸水入侵、海水泛灌等现象。

3 金属矿污染地下水的原因

3.1 技术人员技术不精湛

金属矿事后最重要的部分是对污水的处理，一般采取排水措施，而技术人员在用解析法或者数值计算法的过程中，估算实际最小安全矿坑涌水量不准确、误差较大，排水力度出现问题。

采矿方式评估不准确。同时未考虑到矿层对地下水的具体破坏情况，地下采空即将塌陷区的面积也未计算准确。再加上使用各项技术设备不熟练、开采工作进展不熟悉，不能对具体情况问题进行分析全解决，而出现各方面情况的纰漏。集众多漏洞为一体，共同造成了金属矿开采中地下水的污染问题。

3.2 过度开采

近年来，过度开采金属矿带来的危害不仅在于矿山的破坏，更加在于地下水的污染和枯竭，已成为一些地区的地下水问题，如华北、西部干旱半干旱地区，还因此造成了水资源的严重缺乏问题。如今，地下水严重污染的后果也不断凸显。

据国家能源局报道，全国地下水的年均超采量达到215亿立方米，其中用于过度开采金属时的地下水占20%，占地下水供水量的20%，地下水超采区的总面积近19万平方公里，地下水由于过度开采金属而使得超采区的地下水总面积近5.1万平方公里。金属矿区地下水的超采占据了主要，由此带来了一系列严重的后果。导致地下水水位的快速下降，严重的地区以每年下降2～7分米的速度进行。以某地区调查数据为例，由于该地区每年的金属矿区地下水的不断开采以及对地下水的污染不断累积造成地下水资源匮乏。长此以往，造成平原区地下水平均埋深19.3米，与2013年同期相比，下降0.2米，地下水储量减少1.1亿立方米，其中由于水污染引发的地下水含量减少占15%；而与开始超采前的1998年同期相比，地下水位下降11米，地下水储量减少55亿立方米其中由于水污染引发的地下水含量减少占18%。此外，超采金属矿而带来的水污染现象严重的50多个城市都发生了不同程度的地面沉降，累计沉降量超过200毫米的总面积超过7.9万平方公里。

3.3 法律制度不健全

缺乏完整的、有系统的法律制度是金属矿造成地下水污染的一个极其重要的原因。即便我国现如今颁布了许多有关这方面的法律法规，比如水法、水污染防治法、水土保持法、金属矿区地下水开发利用和保护管理规定等都对保护金属矿区的地下水资源、抑制金属矿区地下水污染方面起着一定的作用，也在建立法律制度时制定了一系列惩罚措施，如规定了一些原则性的条款和赔款，但由于各个法规之间链接效果不强，使得法律效果的体现不明显也不具体，特别是在管理金属矿区地下水资源方面，仍存在着立法滞后，或者索性忽略金属矿区这一特殊地带的水污染情况。有些地方政府制定的法律体系在权利与义务方面失衡，操作不实际无实用，有时甚至只能纸上谈兵。

4 金属矿区地下水污染的防治措施

4.1 从对地下水污染途径切断

4.1.1 减少氰化物与汞的使用

氰化物和汞有剧毒，且化学性质特点为极溶于水，因此若在金属开采过程使用氰化物与汞来作为提纯金属的材料，很难避免地下水污染现象。可以优先选取浮选的手段来提取金属，现如今多数浮选剂已经符合环保的要求也被提倡。若在特殊情况下需要用到氰化方法时，可以用环保浸金剂来代替氰化物。

在条件允许情况下，可以先将金属矿采集，利用不同金属之间的不同性质，让多种金属在一定条件下进行置换达到提纯目的。

4.1.2 通过保护土壤来切断地下水污染

不管是漫天沙尘、还是金属施工过程中排放的尾气、还是有害物质的挥发，一旦它们浮在空气中被雨水融合，其最终的走向都是通过沉落到土壤然后下渗形成水污染的。因此我们在施工过程中，要注重对土壤的保护。具体措施有，用隔绝效果强的材料，铺在土壤上，根据不同污染物的浓度，选择不同厚度的隔离材料，采用隔离法将土壤与大气相隔。

4.1.3 通过污染物沉淀法

将产生的污染物加入化学成分，使污染物转化为难溶于水的物质，而后将它清除。

4.2 从施工过程中的污染着手

对地下水径流强度较大的地区，要设计排水系统，金属开采前，用集水设备将地下水抽干收集。等到工程施工完毕后，再采用土壤修复措施，将有污染物的土壤净化，等到土壤净化程度达到一定标准时，再将收集的地下水排回到原处。

也可以考虑用淋滤冲洗法清除土壤包气带的污染物，根据污染物的物理化学性质，用清水或加入化学剂对土壤灌注淋洗，回收的淋洗液还可以通过活性炭再加工，成为纯净水或原始化学物质。

4.3 其它方面

由上述所说，倘若法律制度建立不完善，过渡开采金属矿过程中滥用地下水资源造成不同程度地污染和后果等不良现象会屡屡发生。因而法律法规的制定是实现保护地下水资源免受污染的关键。

在立法中，要对地下水资源保护的基本立法原则进行反复推敲，突出三项基本原则，对肆意污染者要进行惩罚措施使其承担相应责任，将预防和防治这两项原则相结合，将开发利用与保护改善的原则相结合。应当尽快把地下水资源保护法立法工作列入议事日程，重新分配政府各部门间的权责，健全水资源管理体制。

5 已被污染的地下水的修复

5.1 铺设有效物资

在矿山区中，先对矿渣地进行清理。全面清除尾矿和残渣。再分别按顺序铺设三合土隔离层、净土压实层、净土根植层。

有机重构矿渣对有效改善土壤起重要作用。大自然是一个生态系统，当土壤不受到污染时，雨水冲刷土壤时就不会浸透有害物质。

5.2 原位电动修复技术

原位电动修复技术的是运用电化学动力理论来设计的修复技术，分为三类：电渗析方式、电迁移方法、电泳方式，主要处理埋在地下污染水中的非离子态污染物、清理地下水中污染物的带电离子、处理依附在能移动的物体上的污染物。在电场的作用之下，金属离子受到电场力的影响，在电场力的影响下金属带正电的离子向电解池的阴极移动，金属带负电的离子向阳极移动，从而将这些污染物聚集在一起形成聚沉，进行集中处理。达到移除地下水中污染物的作用。

5.3 抽取处理修复污水

采取手段将已经污染了的地下水抽出地表，这种抽取处理的方式大都被应用处理地下水中的易溶污染物质。可以利用自然衰减修复技术配合处理地下水污染，比如：通过微生物降解、地下水天然的氧化作用等等。这种方式是通过抽取被污染的地下水，这样还可以使地下水被污染的范围受到控制、减小地下水的污染程度等。

6 结语

总之，全文从金属矿开采对环境的主要影响、金属矿对地下水产生的污染现象、造成污染的原因、地下水污染的防治措施和污染修复着手，深入分析了地下水污染的现象及原因，从不同方面提出了相应的整治措施。