有色金屬尾礦對環(huán)境的污染特點(diǎn)及治理措施研究

褚彥辛

(忻州市環(huán)境保護(hù)研究所，山西 忻州 034000)

引 言

我國幅員遼闊，蘊(yùn)藏有大量的有色金屬礦石。但是我國很多有色金屬礦藏呈現(xiàn)出富礦少、貧礦多的特點(diǎn)，在對有色金屬礦藏進(jìn)行開采和加工過程中產(chǎn)生了大量的尾礦庫[1]。這些尾礦庫不僅占用了大量的土地面積，且還對附近的土壤、空氣和水質(zhì)等造成了嚴(yán)重的污染，打破了原本平衡的生態(tài)環(huán)境[2-3]。受技術(shù)水平限制，在對有色金屬礦產(chǎn)資源進(jìn)行開發(fā)利用時，無法對內(nèi)部包含的重金屬進(jìn)行有效提取分離。時間長久后這些重金屬元素會緩慢發(fā)生遷移，滲透到土壤、水體中。目前我國越來越重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作，對尾礦庫對環(huán)境的污染問題進(jìn)行治理已經(jīng)勢在必行。深入分析和研究有色金屬尾礦對環(huán)境的污染特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上制定針對性的污染治理措施，具有重要的理論意義和實踐意義。

1 有色金屬尾礦庫概述

尾礦庫的作用是用來堆積有色金屬開發(fā)和加工過程中產(chǎn)生的尾礦及其各種工業(yè)廢渣。某地區(qū)的有色金屬尾礦庫海拔高度大約為109 m，占地面積超過了150 hm2，內(nèi)部堆積的有色金屬尾礦體積超過了1億 m3。對該地區(qū)的氣候條件進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，尾礦庫附近的風(fēng)速大小平均為2.35 m/s，每年平均溫度大約為17 ℃，有太陽照射的日期超過50%。環(huán)境中的相對濕度大約為72%，降雨季節(jié)主要集中在每年的4月至9月，每年降雨量大約為1 400 mm。每千克有色金屬尾礦中包含的鉛和鋅分別在80 g～200 g和120 g～250 g范圍內(nèi)。受技術(shù)水平限制，尾礦中包含的這些重金屬元素?zé)o法進(jìn)行提取利用，而是隨尾礦一起堆積在尾礦庫中。不僅造成了資源的浪費(fèi)，同時對周圍環(huán)境造成了不可挽回的損壞。

2 尾礦庫周圍環(huán)境樣品采集與檢測

有色金屬尾礦庫的污染源一般可以劃分成為兩大類，分別為廢水污染和固體廢棄物污染。對有色金屬礦石進(jìn)行選礦時，會使用大量的藥劑，比如氯化物、紊凝劑等。這些藥劑隨尾礦一起堆放在尾礦庫中，在長時間太陽光照射下，不斷向外部環(huán)境中擴(kuò)散，同時還會與尾礦中其他礦物質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用形成二次污染。固體廢棄物污染主要是廢棄物中包含的重金屬元素對土壤、水質(zhì)和環(huán)境輻射造成的污染。本文主要對尾礦庫周圍的水質(zhì)、土壤和輻射污染情況進(jìn)行分析。

1) 水樣采集。在尾礦庫附近的河流和井水中共采集4份水樣，采得的水樣分別采用無色玻璃瓶進(jìn)行密封保存。在元素種類和和含量測試時，首先向玻璃瓶中加入適量鹽酸進(jìn)行酸化處理，然后再通過原子熒光分光光度計對水中包含的各種重金屬元素含量實施檢測，將檢測結(jié)果與本地區(qū)其他區(qū)域的水質(zhì)情況進(jìn)行對比分析。

2) 土壤采集。為了保證土壤采集的有效性，采用隨機(jī)方法在尾礦庫及其附近區(qū)域采集樣本5份。對采集得到的土壤樣本首先進(jìn)行風(fēng)干，然后基于火焰原子吸收光譜檢測法，嚴(yán)格按照相關(guān)操作規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對土壤中包含的各類重金屬元素含量進(jìn)行檢測，并將其與該區(qū)域其他位置的土壤重金屬含量進(jìn)行對比。

3) 尾礦庫周圍環(huán)境輻射性測量。利用先進(jìn)的便攜式射線檢測儀，型號為INSPECTOR，對尾礦庫附近環(huán)境中的X射線和γ射線實施測量。此外，還對該地區(qū)遠(yuǎn)離尾礦庫環(huán)境中的輻射情況進(jìn)行測定，將兩者進(jìn)行對比。

3 尾礦庫對環(huán)境的污染特征研究

3.1 尾礦庫對水質(zhì)的污染特征

對尾礦庫附近水質(zhì)情況進(jìn)行采樣，并通過一定的技術(shù)手段測量得到水質(zhì)中各類重金屬元素的含量，結(jié)果如表1所示。表1中還給出了本地區(qū)水質(zhì)的背景值，方便進(jìn)行對比。基于表1中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，與本地區(qū)背景值相比較而言，尾礦庫附近水質(zhì)中包含的各類元素含量都相對較高，但高出的程度有限，且與國家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)相比較，仍然在標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)?；谏鲜鼋Y(jié)果可以認(rèn)為有色金屬尾礦庫雖然對附近水質(zhì)造成了一定程度的污染，但水質(zhì)仍然在國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)，污染程度相對較小。

表1 尾礦庫周圍水質(zhì)的污染情況統(tǒng)計表 mg/L

3.2 尾礦庫對土壤的污染特征

對尾礦庫及附近土壤進(jìn)行采樣，并對土壤中的重金屬元素進(jìn)行檢測，結(jié)果如表2所示。同時表2中還給出了該地區(qū)其他區(qū)域的重金屬元素含量情況，以便對比。從表2中數(shù)據(jù)可以看出，尾礦庫附近土壤中的鉛、鎘和銅元素含量與背景值相比要高出很多(超過背景值的10倍以上)，說明尾礦庫附近中鉛、鎘和銅元素出現(xiàn)了嚴(yán)重的污染。砷和鋅元素含量與背景值相比較差別不是很大，只是略高于背景值，說明雖然存在砷和鋅元素污染，但污染程度相對較輕。錫元素含量比背景值略低，說明尾礦庫中不存在錫元素污染問題?；谝陨戏治隹芍?，鉛、鎘和銅元素污染相對較為嚴(yán)重，是污染治理的重點(diǎn)對象。

3.3 尾礦庫對附近區(qū)域輻射污染特征

利用專業(yè)的射線檢測儀對尾礦庫附近區(qū)域及其他區(qū)域的輻射情況進(jìn)行檢測，結(jié)果如表3所示。由表中數(shù)據(jù)可知，尾礦庫附近區(qū)域的X射線和γ射線與背景值相比較都相對較高，但是與人類生存的安全閾值相比較越低。因此認(rèn)為尾礦庫對附近環(huán)境造成了一定程度的輻射，但是仍然在人類能夠正常生活的范圍以內(nèi)，造成的污染程度相對較輕。

表2 尾礦庫周圍土壤的污染情況統(tǒng)計表 mg/kg

表3 尾礦庫周圍環(huán)境輻射情況統(tǒng)計表 mSv

4 尾礦對環(huán)境污染的治理措施分析

4.1 管理方面的治理措施

1) 強(qiáng)化尾礦污染防治能力。政府部門在治理尾礦庫污染問題時，應(yīng)該遵循“誰污染、誰治理”的原則。采礦企業(yè)前期為追求經(jīng)濟(jì)效益，而忽視尾礦對環(huán)境的污染，當(dāng)前在治理尾礦庫污染問題時，應(yīng)該追究相關(guān)企業(yè)的責(zé)任，通過法律和行政手段強(qiáng)制企業(yè)投入資金對環(huán)境進(jìn)行修復(fù)。

2) 強(qiáng)化監(jiān)督管理能力。基于上文所述的調(diào)查研究結(jié)果可知，尾礦庫對周圍環(huán)境造成了一定程度的污染，所以政府部門有必要成立專門的監(jiān)督機(jī)構(gòu)，對尾礦庫的安全性進(jìn)行系統(tǒng)全面的評估，并監(jiān)督有色金屬企業(yè)對其進(jìn)行修復(fù)。

4.2 技術(shù)方面的治理措施

1) 對尾礦庫中的重金屬提取利用。如果可以基于先進(jìn)的技術(shù)手段對尾礦中包含的各類重金屬元素進(jìn)行提取利用，重金屬元素本身屬于重要的資源，對其提取利用能夠發(fā)揮其應(yīng)有的價值，提升礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

2) 基于先進(jìn)的植物修復(fù)技術(shù)降低污染。已有的很多實踐經(jīng)驗都表明，部分植物和微生物能有效吸收土壤和水體中包含的各種重金屬元素。但是生物修復(fù)技術(shù)也存在一定缺陷，因為不同植物能夠吸附的重金屬元素類型存在差異，這就要求結(jié)合尾礦庫具體情況，有針對性的選用合適的植物。

5 結(jié)語

本文以某有色金屬尾礦庫為例，調(diào)查研究和分析了尾礦庫對周圍環(huán)境水質(zhì)、土壤以及空氣輻射的影響特征。發(fā)現(xiàn)鉛、鎘和銅三種重金屬元素對土壤造成了嚴(yán)重的污染，針對尾礦庫對環(huán)境造成的污染，結(jié)合筆者實踐經(jīng)驗，從管理層面和技術(shù)層面提出綜合治理措施，可有效防范和治理有色金屬尾礦庫對環(huán)境造成的污染問題。