西南巖溶區(qū)礦山與水污染問題探討及建議

覃政教, 林玉石, 袁道先, 潘勇邦, 王明章

1)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所, 廣西桂林 541004;2)國(guó)土資源部巖溶動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣西桂林 541004;3)廣西地質(zhì)勘查總院, 廣西南寧 530023;4)貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘察開發(fā)局, 貴州貴陽(yáng) 550004

西南巖溶區(qū)礦山與水污染問題探討及建議

覃政教1,2), 林玉石1,2), 袁道先1,2), 潘勇邦3), 王明章4)

1)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所, 廣西桂林 541004;2)國(guó)土資源部巖溶動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣西桂林 541004;3)廣西地質(zhì)勘查總院, 廣西南寧 530023;4)貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘察開發(fā)局, 貴州貴陽(yáng) 550004

我國(guó)西南石山連片分布的巖溶區(qū), 總面積約100萬(wàn)km2, 其中裸露巖溶區(qū)面積約62萬(wàn)km2, 這里雖然年降水量在1000 mm以上, 但由于巖溶強(qiáng)烈發(fā)育, 降水很快轉(zhuǎn)化為地下徑流, 通過眾多巖溶地下河排入位于深切峽谷的大江大河里。該區(qū)地形西高東低, 西部為云貴高原, 東部為低山丘陵區(qū), 中部是過渡的斜坡地帶。云貴高原處于生態(tài)屏障區(qū), 是長(zhǎng)江和珠江的分水嶺。該區(qū)礦產(chǎn)資源豐富, 如貴州的煤礦、稀有金屬、磷礦等; 廣西的有色金屬、錳礦、鋁土礦等。采、選礦產(chǎn)生的尾砂及廢水, 如果處理不當(dāng), 會(huì)污染地表水和地下水, 北面影響長(zhǎng)江流域, 南面影響珠江流域。2008—2010年間, “西南巖溶石山地區(qū)重大環(huán)境地質(zhì)問題及對(duì)策研究”項(xiàng)目專家組先后幾次對(duì)巖溶石山區(qū)部分礦產(chǎn)開采點(diǎn)引發(fā)的水環(huán)境污染問題進(jìn)行考察, 認(rèn)為由于不規(guī)范、不合理的礦產(chǎn)開發(fā)帶來(lái)的水環(huán)境問題依然比較嚴(yán)重, 是影響該地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的重大環(huán)境地質(zhì)問題之一。

巖溶石山區(qū); 礦山污染; 水環(huán)境; 典型實(shí)例

西南巖溶區(qū)分布面積廣, 其中裸露巖溶區(qū)面積約62×104km2(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局, 2003)。該區(qū)可溶巖中以泥盆系、二疊系及中下三疊系巖溶最為發(fā)育。由于氣候濕熱, 降水充沛, 巖溶水循環(huán)交替作用強(qiáng)烈, 溶孔、溶隙、溶洞及暗河水系十分發(fā)育, 巖溶地下水資源豐富(蔣忠誠(chéng)等, 2006)。

由于地質(zhì)構(gòu)造不同, 巖溶地質(zhì)環(huán)境和水文生態(tài)特征具有區(qū)域相似性和差異性。新生代大幅度抬升造成巖溶水、土空間格局呈雙層結(jié)構(gòu)即“土在樓上、水在樓下”的基本國(guó)土資源格局(袁道先等, 2008),其基本特征是土壤貧瘠、水易漏失, 生態(tài)環(huán)境脆弱。由于土少地薄, 水土流失, 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)多為“廣種薄收”, 為了生存, 或所謂發(fā)展, 有些地方就以犧牲環(huán)境為代價(jià)來(lái)謀取生產(chǎn)生活資料。在不具備環(huán)保條件、無(wú)完善的配套措施情況下, 大量進(jìn)行礦產(chǎn)資源的開發(fā)而導(dǎo)致非常嚴(yán)重的環(huán)境問題, 部分地方的水環(huán)境惡化就是其中之一。

1 礦業(yè)廢水對(duì)環(huán)境的污染特征

過去的二十多年來(lái), 許多學(xué)者在不斷地開展由于采礦所帶來(lái)的環(huán)境污染問題及防治對(duì)策的研究,如於方等(2004)“中國(guó)礦產(chǎn)業(yè)的廢水污染現(xiàn)狀分析與防治對(duì)策”; 周永章等(2005)“河流對(duì)礦山及礦山開發(fā)的水環(huán)境地球化學(xué)響應(yīng)——以廣西刁江水系為例”; 類似的文獻(xiàn)還很多, 說明許多年來(lái)礦山開采引發(fā)的環(huán)境污染問題已廣泛受到重視, 在防治方面也取得顯著成效和成功的經(jīng)驗(yàn)。但是, 目前我國(guó)的礦產(chǎn)資源綜合利用的水平還相對(duì)較低, 某些多金屬礦大量采、選、冶粗放, 既造成資源浪費(fèi)也造成更多的環(huán)境污染及嚴(yán)重環(huán)境地質(zhì)問題, 加上歷史舊帳, 治理的速度總趕不上治理污染和保護(hù)環(huán)境的速度。

以廣西為例(潘勇邦等, 2011), 目前總體來(lái)說地下水水質(zhì)以良好級(jí)為主, 其次是優(yōu)良級(jí)水, 較好級(jí)水較少, 較差、極差級(jí)水呈零星點(diǎn)狀分布于少數(shù)工業(yè)較發(fā)達(dá)的縣(市)及重點(diǎn)礦山區(qū)。地下水主要超標(biāo)組分為pH值、鐵、錳、氨氮和亞硝酸鹽氮等, 礦業(yè)廢水對(duì)環(huán)境的污染尤為突出。

根據(jù)廣西地質(zhì)勘查總院收集到的資料(潘勇邦等, 2011)礦業(yè)廢水主要包括礦坑水、選礦廢水、堆浸廢水和洗煤水等, 2005年統(tǒng)計(jì)全區(qū)礦山年產(chǎn)出廢水 40471.86萬(wàn) m3, 年排放 18704.17萬(wàn) m3, 年治理量27739.29萬(wàn)m3, 年循環(huán)利用量27739.29萬(wàn)m3, 綜合利用率為 68.54%, 礦業(yè)廢水排放量占工業(yè)廢水排放量的18.04%。每年排放的礦業(yè)廢水絕大多數(shù)排入地表河流, 少部分排入消水洞或溶洞中, 成為地表水和地下水的重要污染源。

1.1 礦坑水

廣西礦坑廢水年產(chǎn)出 7548.94萬(wàn) m3, 年排放6792.8萬(wàn) m3, 年治理 4813.21萬(wàn) m3, 年循環(huán)利用1319.72萬(wàn)m3, 綜合利用率17.48%。其中以能源礦山(煤礦)和有色金屬礦山年排放量最多, 分別為2942.5萬(wàn)m3和2445.9萬(wàn)m3, 占礦坑年排水總量的43.32%和36.01%。能源礦產(chǎn)的礦坑水排放主要是煤礦的礦坑水, 以富含 F-、SO42-、Fe3+和 Mn 為特征, 并含有Cu、Pb、Zn、As、Cr、Hg等有毒離子以及顆粒物, 該類型水由礦坑抽取直接排放地表, 對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞, 并給周邊群眾生活飲用水帶來(lái)極大困難。

1.2 選礦廢水

廣西選礦廢水年產(chǎn)出 32701.84萬(wàn) m3, 年排放11874萬(wàn) m3, 年治理 22759.35萬(wàn) m3, 年循環(huán)利用19634.53萬(wàn)m3, 綜合利用率60.04%。其中以化工原料非金屬礦山洗礦廢水排放最多, 為8068.15萬(wàn)m3,約占礦坑年排水總量的67.95%; 其次為有色金屬和黑色金屬礦山, 分別為2084.27萬(wàn)m3、1480.1萬(wàn)m3,占礦坑年排水總量的17.55%和12.47%。

金屬類礦山產(chǎn)生的選礦廢水主要含As、Pb、Cd、Hg、Zn、Cr、Mn、Cu及氰化物、懸浮物、鐵、錳等有毒有害物質(zhì)組分。金屬類礦石入選前經(jīng)粉碎并按一定比例添加化學(xué)藥劑, 因此選礦水顆粒濃度一般可達(dá)2585～10000 mg/L, 主要的伴生元素嚴(yán)重超標(biāo)。這些廢水直接排入河道, 懸浮物中較粗顆粒便大量沉淀于平緩處, 淤高河床。而細(xì)顆粒則呈凝膠體狀隨水遷移, 這種凝膠體吸附力很強(qiáng), 可將廢水中有毒元素大量吸附, 使水質(zhì)惡化。

1.3 堆浸廢水、洗煤水

堆浸廢水、洗煤水年產(chǎn)出分別為 211.07萬(wàn) m3和 10.01萬(wàn) m3, 年排放分別為 27.36萬(wàn) m3和10.01萬(wàn)m3; 堆浸廢水年治理166.73萬(wàn)m3, 年循環(huán)利用192.58萬(wàn)m3, 綜合利用率91.24%。堆浸廢水、洗煤水年排放量分別占礦山廢水廢液年排放總量的0.15%、0.05%, 其分別是處理金礦和煤礦時(shí)產(chǎn)生,前者主要含有氰化物、As、Pb、Zn、Cu、Cd、Cr6+等有毒有害物質(zhì), 其危害與上述的金屬類礦山的洗礦廢水相似; 后者主要含有 F-、SO42-、Fe3+、Mn, 其危害與煤礦的礦坑排水一樣。

1.4 礦業(yè)尾礦廢渣對(duì)環(huán)境的影響

廣西礦業(yè)廢渣包括采礦廢石(土)、煤矸石、尾礦、選冶廢渣等。礦業(yè)廢渣對(duì)環(huán)境的污染主要表現(xiàn)為淋濾污染(秦燕等, 2008; 王俊桃等, 2006)。據(jù)已有資料,全區(qū)約有 1299處礦山存在較突出的廢渣排放污染問題, 其中金屬礦山 555處, 能源(煤)礦山 112處,建材及非金屬類礦山 632處。主要分布于百色、梧州、河池、桂林、崇左、來(lái)賓等市。礦山廢砂年排放總量占全年礦山年排放總量 82.10%, 廢渣累計(jì)積存量占全區(qū)廢渣累計(jì)積存總量 85.67%, 以梧州飾面用花崗巖區(qū)、河池、百色金屬礦區(qū)的廢渣對(duì)環(huán)境污染最突出。

2 典型的礦山與水污染現(xiàn)狀

據(jù)收集的有關(guān)資料, 上述問題在西南各省區(qū)不同程度存在, 以貴州、廣西尤為突出, 其主要根源之一是黔桂兩省巖溶多為裸露型, 地表地下巖溶均發(fā)育, 形成雙重的排水系統(tǒng), 地表土層防滲能力極弱(嚴(yán)明疆等, 2007), 地下水與地表水、降水的關(guān)系轉(zhuǎn)換頻繁, 地下水對(duì)水環(huán)境極為敏感(馬振民等,2000)。礦山開發(fā)產(chǎn)生大量的污水, 在未經(jīng)處理的情況下隨意排放, 極易造成地表和地下水的污染。

以貴州省為例(王明章等, 2011)。目前貴州全省礦山有5265個(gè)。按經(jīng)濟(jì)類型分, 國(guó)有礦山203個(gè), 集體企業(yè) 276個(gè), 個(gè)體4287個(gè), 合資113個(gè), 外商獨(dú)資 8個(gè), 其它 378個(gè)(表 1)。按生產(chǎn)規(guī)模分, 大型31個(gè)、中型48個(gè), 小型礦山5186個(gè)(表2)。

從表 1可以看出: 在經(jīng)濟(jì)成分上, 省內(nèi)開采礦山以非國(guó)有企業(yè)礦山為主(97.97%)。在開采的礦種上, 表2反映出省內(nèi)2394座煤礦山占了礦山總數(shù)的45.47%, 并且大型礦山主要為煤礦山。

調(diào)查表明, 除國(guó)有大型礦山企業(yè)在礦山開采、煤電煤化工企業(yè)的生產(chǎn)中建有較系統(tǒng)的礦井水處理系統(tǒng)外, 其余企業(yè)對(duì)礦井水處理、坑口電站和煤化工廢水的處理均處于非常低級(jí)的狀態(tài), 相當(dāng)部分煤礦山和煤化工企業(yè)基本上都將礦坑排水和煤化工生產(chǎn)廢水直接排放, 或簡(jiǎn)單處理后直接排放。因此, 一座礦山, 實(shí)際上也就成為一個(gè)“點(diǎn)狀”的污染源。基于此, 貴州省開采礦山的空間分布, 實(shí)質(zhì)上也就代表了礦山污染源的空間分布(圖1、圖2)。

根據(jù)煤礦勘探資料統(tǒng)計(jì)分析, 由于成煤環(huán)境控制, 貴州煤炭中含硫量總體較高, 具有從西向東含硫量逐漸升高的趨勢(shì), 特別是黔北高硫煤在煤炭資源總量中占有較大的比重。石炭統(tǒng)、中二疊統(tǒng)、上二疊統(tǒng)、上三疊統(tǒng)等幾套含煤巖層中與煤伴生的硫鐵礦在省內(nèi)分布也較為廣泛, 特別是中二疊統(tǒng)和上統(tǒng)含煤層底部的硫鐵礦, 成為貴州省主要的硫鐵礦開采對(duì)象。另一方面, 黔西北煤炭中有害元素氟(F)、黔西南煤炭中有害元素砷(As)含量也較高。煤礦山礦坑排水、大氣降水對(duì)煤與矸石淋濾, 對(duì)水環(huán)境造成的影響極大, 氟、砷已成為貴州省煤礦山對(duì)水環(huán)境的主要污染組分。

貴州磷化工尾渣磷石膏中氟(F)、硫酸根(SO42-)、磷(P)含量均較高, 廢液中pH值1~2, 巖溶地區(qū)尾礦庫(kù)及渣場(chǎng)的滲漏較為嚴(yán)重, 造成周邊和下游地表和地下水體嚴(yán)重的污染。如近年來(lái)發(fā)生的貴州開磷集團(tuán)息烽磷石膏堆渣庫(kù)滲漏, 造成烏江中下游水質(zhì)嚴(yán)重污染, 烏江電站下游至重慶境內(nèi)河段水中氟(F)、硫酸根(SO42-)、磷(P)含量升高。

表1 貴州省礦山經(jīng)濟(jì)類型及生產(chǎn)現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)(單位: 個(gè))Table 1 Economic types and producing situation of mines in Guizhou Province

表2 貴州省主要礦種礦山規(guī)模統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistics of main ores and mine scales in Guizhou Province

圖1 貴州省礦山污染源分布圖Fig. 1 Distribution of mine pollution sources in Guizhou Province

圖2 貴州省地下水污染程度圖Fig. 2 Degree of underground water pollution in Guizhou Province

其它礦種如金礦和鉛鋅礦中有毒有害元素砷(As)、錳礦中鐵(Fe)和錳(Mn)等成分, 均成為礦山開采對(duì)水環(huán)境污染的主要污染成分。目前對(duì)全省礦山企業(yè)的礦坑排水量、礦產(chǎn)化工加工企業(yè)的廢水排放量暫無(wú)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)資料, 根據(jù)貴州省地礦局 114地質(zhì)大隊(duì)收集的資料(王明章等, 2011), 《貴州省礦井水利用規(guī)劃》中預(yù)測(cè)2006—2010年間僅六盤水市境內(nèi)的礦井總涌水量11853.77萬(wàn)m3/a, 2011至 2020年間礦井總涌水量18647.77萬(wàn)m3/a。區(qū)內(nèi)礦井水水質(zhì)中, 硫酸根離子(SO42-)含量 400~750 mg/L, 最高可達(dá)1000 mg/L以上; 氟(F)含量0.2~1.2 mg/L。

除礦坑排水外, 尚有矸石場(chǎng)受大氣降水淋濾排出大量的污染物質(zhì)。礦渣、煤矸石的淋濾水通過巖石裂隙、塌坑等通道進(jìn)入含水層, 使附近地下水水體中SO42-、F-、及Pb、Zn、Mn等重金屬元素含量嚴(yán)重超標(biāo), 地下水污染情況加劇, 被污染范圍擴(kuò)大。同時(shí)工礦區(qū)大量廢氣的排放使區(qū)內(nèi)部分地帶的大氣降水pH值可達(dá)3.6, 并且雨水中含大量的重金屬元素, 也成為地下水污染源之一。

上述污染物的排放量在貴州省礦山中僅占小部分, 但是卻有較強(qiáng)的代表性, 若有效地統(tǒng)計(jì)全省礦山開采礦井水排放以及礦渣等廢棄物的淋濾, 礦山污染物的排放量將是一個(gè)巨大的數(shù)據(jù)。目前貴州的水環(huán)境很嚴(yán)峻, 污染范圍越來(lái)越大, 出現(xiàn)地下河系統(tǒng)的污染(袁道先, 1990)。各種污染來(lái)源的疊加使污染更顯嚴(yán)重。

3 治理的典型實(shí)例——南丹大廠礦區(qū)

3.1 礦區(qū)概況

南丹大廠礦區(qū)位于廣西西北部南丹縣境內(nèi), 其中 100#、105#錫鉛鋅銻多金屬礦體為世界最富的大型礦床。目前礦區(qū)已探明的錫、銻、鋅等20多種有色金屬儲(chǔ)量達(dá)1100多萬(wàn)噸, 其中錫儲(chǔ)量144多萬(wàn)噸,居全國(guó)首位。錫、銻、鋅、銦在全國(guó)具有重要地位,錫鋅產(chǎn)量居全國(guó)第一, 銻、錫、銦精礦產(chǎn)量分別約占世界總產(chǎn)量的50%、30%和20%~30%, 產(chǎn)量直接影響國(guó)際市場(chǎng)交易價(jià)格。南丹縣 70%以上的工業(yè)產(chǎn)值、60%以上的財(cái)政收入來(lái)自礦產(chǎn)資源的開發(fā)。20世紀(jì)末, 礦區(qū)管理混亂, 爭(zhēng)搶資源、亂采濫挖嚴(yán)重, 給當(dāng)?shù)厮h(huán)境造成較大的破壞。

刁江發(fā)源于南丹縣車河鎮(zhèn)、大廠鎮(zhèn), 于都安縣百旺鄉(xiāng)那浩村匯入紅水河。刁江上游眾多支流中,規(guī)模較大的支流有平村河和車河河。大廠、車河錫多金屬礦分別分布于這兩條支流的匯水區(qū)內(nèi), 是刁江主要污染源頭, 主要污染源是大廠及車河的選礦廠, 主要污染物是砷, 而廢水中的砷主要來(lái)源于選礦的尾礦砂。雖然經(jīng)過了多次整治, 但沒有得到徹底治理。據(jù)1996—1998年水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示, 大部分項(xiàng)目超標(biāo), 有的項(xiàng)目超標(biāo)達(dá)上百倍甚至上千倍。如1996年10月2日監(jiān)測(cè)豐塘與刁江交匯處, 砷濃度145.822 mg/L, 1998年治理前平村河拉盤斷面砷濃度 26.825 mg/L, 分別超標(biāo) 3096和 536倍。1998年治理前車河河金洞斷面砷濃度14.51 mg/L、鎘0.095 mg/L、鉛5.02 mg/L、鋅17.34 mg/L, 分別超標(biāo) 298、18、99、16倍。嚴(yán)重污染的 100多 km河段魚蝦絕跡, 人畜不能飲用, 沿岸的上萬(wàn)畝農(nóng)田嚴(yán)重污染, 逾千畝農(nóng)田無(wú)法耕種而廢異(潘勇邦等,2011)。

1998年8月至 2000年間對(duì)刁江水質(zhì)進(jìn)行了多次治理, 查封了一些效益低下的采洗礦企業(yè), 清除相關(guān)的尾砂庫(kù)進(jìn)行復(fù)墾, 加強(qiáng)對(duì)刁江上游流域植被種植和保護(hù), 水質(zhì)有了一定的好轉(zhuǎn)。水質(zhì)分析結(jié)果顯示, 大部分項(xiàng)目不超標(biāo), 但砷、鉛、硫酸鹽仍超標(biāo),濃度分別為 0.105、0.18和 764.6 mg/L, 分別超標(biāo)2.1、3.6和6.06倍, 水質(zhì)類別為Ⅲ～Ⅳ類, 屬中污染至重污染。

2003—2004年對(duì)刁江再次治理后, 上游的平村河拉盤 2#斷面, 砷和硫酸鹽濃度略超標(biāo), 濃度分別為0.15 mg/L和600 mg/L, 分別超標(biāo)3.0和2.4倍, 超標(biāo)率分別為16.7%和66.7%, 其余項(xiàng)目未超標(biāo)。平村河與車河河匯合后的 3#斷面總硬度、硫酸鹽、錳濃度超標(biāo), 濃度分別為560 mg/L、450 mg/L、0.45 mg/L,分別超標(biāo)1.2、1.8和 4.5倍, 水質(zhì)類別為Ⅳ～Ⅴ類,屬重污染-嚴(yán)重污染, 與 2000年治理整頓后監(jiān)測(cè)結(jié)果基本一致, 說明上游的車河河和平村河河段水質(zhì)污染仍嚴(yán)重。

3.2 礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境治理

從1998年4月開始對(duì)選礦廠(點(diǎn))進(jìn)行大規(guī)模清理整頓, 其中邊生產(chǎn)邊整改13家, 停產(chǎn)整頓50家,關(guān)閉22家, 取締選礦點(diǎn)291處。刁江源頭排污企業(yè)由原來(lái)376家減為整頓后的114家。取得了較好的結(jié)果, 根據(jù)河池水電水利局在刁江那浪橋斷面觀測(cè),一些重金屬污染已大為減小(據(jù)廣西地質(zhì)調(diào)查研究院資料(莫日生等, 2005), 河池地區(qū)環(huán)保局對(duì)刁江水質(zhì)污染整治前后的部分監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線見圖3)。

圖3 刁江那浪斷面觀測(cè)砷、鉛、鋅濃度Fig. 3 Concentrations of arsenic, lead and zinc in Nalang section of the Diaojiang River

2001年7月17日礦難事故后, 一些非法業(yè)主被懲處或已逃離, 礦山地質(zhì)環(huán)境責(zé)任主體已消失。據(jù)當(dāng)時(shí)的有關(guān)資料, 在采選煉礦產(chǎn)品過程中剩余下大量廢渣、尾砂(含有砷、鉛等有毒有害物質(zhì)), 堆積于尾砂庫(kù)。至 2004年有尾砂庫(kù) 48座, 其中已經(jīng)停用的23座, 還在使用的25座, 存儲(chǔ)著4200萬(wàn)噸礦砂。這些尾砂庫(kù)大部分未經(jīng)有資質(zhì)的正規(guī)單位設(shè)計(jì)施工,多數(shù)是“病危庫(kù)”。一方面, 尾砂亂堆亂放, 占用了大量土地; 另一方面, 由于庫(kù)壩、庫(kù)底防護(hù)簡(jiǎn)陋, 發(fā)生尾砂庫(kù)坍壩或尾砂溢庫(kù), 曾造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失(2000年10月18日的酸水灣尾砂壩坍塌, 瞬間奪走了28人的寶貴生命), 淹沒、污染了下游的田地。至2005年, 還有一些礦區(qū)尾砂庫(kù), 如大灣爛椏(22500 m3)、大福樓(4200 m3)、灰樂(10160 m3)、芭蕉林(3800 m3)、大海(180000 m3)、大宇(5000 m3)等尾砂庫(kù)尚未得到有效的治理, 任憑雨水沖刷淋濾后滲出的廢水及尾砂庫(kù)溢出的庫(kù)水直接進(jìn)入地表河流或滲入地下進(jìn)入地下水系統(tǒng), 造成地表水、地下水嚴(yán)重污染。

2006年 11月河池市和南丹縣人民政府重新啟動(dòng)了刁江水體污染源治理工程。連續(xù)三年共投入治理資金3.8億元。按照“堵住污染源、清河道淤泥、恢復(fù)生態(tài)”的工作思路, 整治的重要措施是一方面強(qiáng)行限制排污量, 另一方面通過工程措施對(duì)廢棄的堆積體進(jìn)行清理, 對(duì)尾砂庫(kù)壩進(jìn)行加固。對(duì)已回收搬空的尾砂庫(kù), 清除廢棄物, 平整土地, 進(jìn)行復(fù)墾,逐步恢復(fù)生態(tài)。由于各級(jí)政府加強(qiáng)了治理力度, 已經(jīng)取得了明顯的成效: 礦區(qū)企業(yè)的環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng), 投入治污經(jīng)費(fèi)逐年增加。近幾年來(lái)刁江流域的水質(zhì)有較大的改善。

3.3 治理結(jié)果

鑒于刁江上游支流分布及其與礦區(qū)的關(guān)系, 選擇刁江上游下考鄉(xiāng)河斷面進(jìn)行為期一水文年的每月取樣檢測(cè)。結(jié)果表明, 該斷面水體砷、鉛、鎘等指標(biāo)含量已低于三類水標(biāo)準(zhǔn)限值(0.05 mg/L), 但鋅含量(0～0.215 mg/L)有時(shí)還超標(biāo)。應(yīng)該說經(jīng)過2007年以來(lái)的大規(guī)模整治, 目前刁江干流的水質(zhì)是20年來(lái)最好的狀況, 當(dāng)?shù)乩习傩杖ツ觊_始集資購(gòu)買魚苗投入刁江放養(yǎng)。

4 對(duì)策建議

筆者認(rèn)為, 西南巖溶區(qū)礦山與水污染方面目前存在的主要問題是: ①礦產(chǎn)資源開發(fā)帶來(lái)的污染已由點(diǎn)向面發(fā)展; ②工礦業(yè)將廢水排入溪溝或?qū)⑽驳V堆積于巖溶洼地, 通過落水洞、地下河伏流直接灌入地下, 導(dǎo)致地下河流域范圍及下游地帶地表河水嚴(yán)重污染。當(dāng)前地球溫室效應(yīng)不斷加劇、極端干旱氣候頻發(fā), 礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與環(huán)境特別是水環(huán)境要求之間的矛盾越來(lái)越突出, 保護(hù)水源環(huán)境的戰(zhàn)略思考不可或缺。巖溶區(qū)礦山污染造成水環(huán)境惡化的問題,需要政府和企業(yè)都給予足夠的重視, 事實(shí)證明當(dāng)?shù)卣聸Q心治理, 就會(huì)很快見到成效(如本文所舉實(shí)例)。建議:

1)目前的污染事件為何層出不窮, 大部分源于當(dāng)?shù)卣蛘呃习傩諏?duì)造成污染后問題的嚴(yán)重性認(rèn)識(shí)不足。如何提高國(guó)民對(duì)水環(huán)境的保護(hù)意識(shí)是當(dāng)務(wù)之急。建議加大教育與宣傳。作為政府管理部門應(yīng)像重視地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估及治理那樣, 重視水環(huán)境的保護(hù)和治理。

2)從國(guó)家層面上完善或修訂更加嚴(yán)厲的礦產(chǎn)資源開采的政策法規(guī), 如提高“探”、“采”準(zhǔn)入的門檻。加大監(jiān)管力度, 對(duì)那些對(duì)資源利用率低, 環(huán)境污染嚴(yán)重的企業(yè)要堅(jiān)決關(guān)停、轉(zhuǎn)業(yè)。

3)根據(jù)西南巖溶區(qū)的資源特色、分布格局、環(huán)境地質(zhì)問題(覃政教等, 2011a, b)的現(xiàn)狀, 分片、分區(qū)、分地段(或流域)統(tǒng)籌規(guī)劃, 對(duì)易造成水源地污染的礦產(chǎn)資源應(yīng)嚴(yán)禁開采, 可制定生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制來(lái)對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)予以補(bǔ)償。

4)責(zé)成礦產(chǎn)資源開采企業(yè)加大技術(shù)改造的力度,提高礦產(chǎn)資源的綜合利用率,從源頭遏制污染。對(duì)已經(jīng)造成污染的地方, “誰(shuí)污染誰(shuí)治理”, 對(duì)于歷史遺留的污染問題, 政府應(yīng)及時(shí)安排資金進(jìn)行治理。

5)加強(qiáng)水文地質(zhì)基礎(chǔ)調(diào)查研究。據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局資料, 至今南方開展過 1:5萬(wàn)水文地質(zhì)調(diào)查工作的地區(qū)約有14萬(wàn)km2, 只占西南巖溶石山地區(qū)和紅層地區(qū)的 10%左右。建議進(jìn)一步加快推進(jìn)巖溶地區(qū)的水文地質(zhì)基礎(chǔ)調(diào)查工作, 針對(duì)重點(diǎn)地區(qū)、重點(diǎn)流域開展更高精度、更大比例尺的詳細(xì)調(diào)查, 特別是對(duì)表層帶巖溶水系統(tǒng)的調(diào)查、評(píng)價(jià)。對(duì)具有開發(fā)利用潛力的地下河、大泉、儲(chǔ)水構(gòu)造利用高分辨率定量示蹤技術(shù)查明地下水系網(wǎng)的分布及運(yùn)動(dòng)方向,水資源量及調(diào)蓄功能, 編制成圖, 建立數(shù)據(jù)庫(kù)或三維地質(zhì)可視化模型。為在保護(hù)巖溶水資源的前提下規(guī)劃、調(diào)整、審批土地利用方式提供科學(xué)依據(jù), 也為在巖溶水受到突發(fā)性污染時(shí)采取科學(xué)的應(yīng)急措施作好準(zhǔn)備。

蔣忠誠(chéng), 夏日元, 時(shí)堅(jiān), 裴建國(guó), 何師意, 梁彬. 2006. 西南巖溶地下水資源開發(fā)利用效應(yīng)與潛力分析[J]. 地球?qū)W報(bào), 27(5):495-502.

馬振民, 陳鴻漢, 劉立才. 2000. 泰安市第四系水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)淺層地下水污染敏感性控制作用研究[J]. 地球科學(xué)-中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào), 25(5): 472-476.

莫日生, 蒙榮國(guó), 劉技剛. 2004. 廣西典型地區(qū)巖溶地下水調(diào)查與地質(zhì)環(huán)境整治示范2004年度工作方案[R]. 南寧: 廣西地質(zhì)調(diào)查研究院.

潘勇邦, 黃秀鳳, 黃桂強(qiáng). 2011. 西南巖溶石山地區(qū)重大環(huán)境地質(zhì)問題及對(duì)策研究(附件 3)—廣西篇[R]. 南寧: 廣西地質(zhì)勘查總院.

秦燕, 徐曉春, 謝巧勤, 孫玉兵. 2008. 銅礦采礦廢石重金屬環(huán)境污染的淋溶實(shí)驗(yàn)研究——以安徽銅陵鳳凰山礦田藥園山銅礦床為例[J]. 地球?qū)W報(bào), 29(2): 247-252.

覃政教, 姜光輝, 郭芳, 汪進(jìn)良. 2011a. 西南巖溶石山地區(qū)重大環(huán)境地質(zhì)問題及對(duì)策研究報(bào)告[R]. 桂林: 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所.

覃政教, 林玉石, 高明剛, 周海, 韋軍. 2011b. 桂林甑皮巖遺址巖溶地下水水害成因及防治對(duì)策[J]. 地球?qū)W報(bào), 32(1): 107-113.

王俊桃, 謝娟, 張益謙. 2006. 礦山廢石淋溶對(duì)水環(huán)境的影響[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào), 28(4): 92-96.

王明章, 張林, 王偉, 陳革平, 陳萍, 王詩(shī)揚(yáng). 2011. 西南巖溶石山地區(qū)重大環(huán)境地質(zhì)問題及對(duì)策研究(附件 2)—貴州篇[R].遵義: 貴州省地礦局114地質(zhì)大隊(duì).

於方, 過孝民, 張強(qiáng). 2004. 中國(guó)礦產(chǎn)業(yè)的廢水污染現(xiàn)狀分析與防治對(duì)策[J]. 資源科學(xué), 26(2): 46-53.

袁道先. 1990. 人類活動(dòng)對(duì)巖溶水文系統(tǒng)的影響[J]. 地球?qū)W報(bào),11(1): 170-172.

袁道先, 曹建華. 2008. 巖溶動(dòng)力學(xué)的理論與實(shí)踐[M]. 北京. 科學(xué)出版社.

嚴(yán)明疆, 張光輝, 王金哲, 申建梅, 聶振龍. 2007. 地下水的資源功能與易遭污染脆弱性空間關(guān)系研究[J]. 地球?qū)W報(bào), 28(6):585-590.

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局. 2003中國(guó)巖溶地下水與石漠化研究[M]. 南寧:廣西科學(xué)技術(shù)出版社.

周永章, 宋書巧, 張澄博, 楊小強(qiáng), 劉春蓮. 2005. 河流對(duì)礦山及礦山開發(fā)的水環(huán)境地球化學(xué)響應(yīng)——以廣西刁江水系為例[J]. 地質(zhì)通報(bào), 24(10-11): 939-944.

China Geological Survey. 2003. Research on Chinese karst ground water and rock desertification[M]. Nanning: Guangxi Science and Technology Publishing House(in Chinese with English abstract).

JIANG Zhong-cheng, XIA Ri-yuan, SHI Jian, PEI Jian-guo, HE Shi-yi, LIANG Bin. 2006. The Application Effects and Exploitation Capacity of Karst Underground Water Resources in Southwest China[J]. Acta Geoscientica Sinica, 27(5):495-502(in Chinese with English abstract).

MA Zhen-min, CHEN Hong-han, LIU Li-cai. 2000. Controlling Effect of Quaternary Hydrogeological Structure on Contaminating Sensitivity of Shallow Groundwater, Taian City[J].Earth Science-Journal of China University of Geosciences,25(5): 472-476(in Chinese with English abstract).

MO Ri-sheng, MENG Rong-guo, LIU Zhi-gang. 2004. The Investigation of Karst Groundwater and the Demonstration of Geological Environment Improvement in Guang Typical Area—2004 Programme of Work[R]. Nanning: Institute of Guangxi Geological Survey(in Chinese).

PAN Yong-bang, HUANG Xiu-feng, HUANG Gui-qiang. 2011.Major Environmental Geological Problems and Countermeasures in Karst Mountain Areas in Southwestern China (Appendix 3)-GUANGXI[R]. Nanning: Institute of Guangxi Geological Survey(in Chinese).

QIN Yan, XU Xiao-chun, XIE Qiao-qin, SUN Yu-bing. 2008.Leaching Experiments of Environmental Pollution Caused by Heavy Metals of Waste Rocks in the Copper Mine: a Case Study of the Yaoyuanshan Ore Deposit in the Fenghuangshan Copper Ore Field, Tongling, Anhui, China[J]. Acta Geoscientica Sinica, 29(2): 247-252(in Chinese with English abstract).

QIN Zheng-jiao, JIANG Guang-hui, GUO Fang, WANG Jin-liang.2011a. Major Environmental Geological Problems and Countermeasures in Karst Mountain Areas in Southwestern China[R].Guilin: Institute of Karst Geology, Chinese Academy of Geological Sciences(in Chinese).

QIN Zheng-jiao, LIN Yu-shi, GAO Ming-gang, ZHOU Hai, WEI Jun. 2011b. Causes of Karst Groundwater Damage to the Zengpiyan Ruins of Guilin and the Prevention and Control Countermeasures[J]. Acta Geoscientica Sinica, 32(1):107-113(in Chinese with English abstract).

WANG Jun-tao, XIE Juan, ZHANG Yi-qian. 2006. Effect of Waste Rock Eluviation on Water Environment[J]. Journal of Earth Sciences and Environment, 28(4): 92-96(in Chinese with English abstract).

WANG Ming-zhang, ZHANG Lin, WANG Wei, CHEN Ge-ping,CHEN Ping, WANG Shi-yang. 2011. Major Environmental Geological Problems and Countermeasures in Karst Mountain Areas in Southwestern China (Appendix 2)-GUIZHOU[R].Zunyi: 114 Geological Production Brigades, Guizhou Bureau of Geology & Mineral Exploration(in Chinese).

YU Fang, GUO Xiao-min, ZHANG Qiang. 2004. Wastewater Pollution Situation and Countermeasures for Chinese Mineral Industry[J]. Resource Science, 26(2): 46-53(in Chinese with English abstract).

YUAN Dao-xian. 1990. Influence of Human Activities to Karst Hydrological System[J]. Acta Geoscientica Sinica, 11(1):170-172(in Chinese with English abstract).

YUAN Dao-xian, CAO Jian-hua. 2008. Theory and Practice of Karst Dynamics System[M]. Beijing: Science Press(in Chinese with English abstract)

YAN Ming-jiang, ZHANG Guang-hui, WANG Jin-zhe, SHEN Jian-mei, NIE Zhen-long. 2007. The Spatial Relationship between the Function of Groundwater Resource and the Sensitivity to Pollution[J]. Acta Geoscientica Sinica, 28(6):585-590(in Chinese with English abstract).

ZHOU Yong-zhang, SONG Shu-qiao, ZHANG Cheng-bo, YANG xiao-qiang, LIU Chun-lian. 2005. Water environmental geochemical response of rivers to mines and mining activity-A case study of the Diaojiang River drainage system, Guangxi,China[J]. Geological Bulletin of China, 24(10-11): 940-944(in Chinese with English abstract).

A Discussion on Mine and Water Pollution Problems in Karst Areas in Southwest China

QIN Zheng-jiao1,2), LIN Yu-shi1,2), YUAN Dao-xian1,2), PAN Yong-bang3), WANG Ming-zhang4)
1)Institute of Karst Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Guilin, Guangxi541004;2)Laboratory of Karst Dynamics, Ministry of Land and Resources, Guilin, Guangxi541004;3)General Academy of Geological Survey of Guangxi, Nanning, Guangxi530023;4)Guizhou Bureau of Geology & Mineral Prospecting & Exploitation, Guiyang, Guizhou550004

The continuous distribution of karst in southwest China comes to an area of 1000,000 km2, in which 62×104km2is bare karst. Annual precipitation in this area is more than 1000 mm; nevertheless, the rainwater would change into underground water quickly due to intensive development of karst, and would discharge into rivers through numerous karst underground rivers. The topography of this region is high in the west within Yunnan-Guizhou Plateau and low in the east with some low massifs. Yunnan-Guizhou Plateau is located in the ecological barrier, and it is the watershed of the Yangtze River and the Pearl River. This region is rich in mineral resources, such as coal, rare metals and phosphorus in Guizhou Province and non-ferrous metals, manganese and bauxite in Guangxi. The surface water and underground water are liable to be contaminated by the tailings and waste water generated from mining and mineral processing if they are not disposed properly. The Yangtze River and the Pearl River would be polluted consequently. Experts from the project ofthe Major Environmental Geological Problems and Countermeasures in Karst Mountain Areas in Southwestern Chinainvestigated some water pollution cases during 2008 to 2010, and the results show that the water environment problem induced by improper mine exploitation remains a serious problem and would severely affect the sustainable development of this region.

karst mountain area; mine pollution; water environment; typical cases

P931.5; X52

A

10.3975/cagsb.2012.03.08

本文由中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目“西南巖溶石山地區(qū)重大環(huán)境地質(zhì)問題及對(duì)策研究”(編號(hào): 1212010813111)資助。

2012-01-10; 改回日期: 2012-03-10。責(zé)任編輯: 張改俠。

覃政教, 男, 1955年生。高級(jí)工程師。主要從事探測(cè)技術(shù)方法和水文、工程環(huán)境地質(zhì)研究。E-mail: qinzhj-2002@163.com。