礦區(qū)污染土體有機(jī)重構(gòu)技術(shù)與實(shí)施—以潼關(guān)金礦為例

胡 雅

（陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075）

潼關(guān)縣地處陜西省關(guān)中平原東部，有關(guān)中地區(qū)東大門(mén)的稱(chēng)號(hào)。潼關(guān)縣礦產(chǎn)資源豐富，有金、銀、黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦等礦產(chǎn)資源。金礦開(kāi)采歷史悠久，于1975年開(kāi)始，并在1985-2000年達(dá)到頂峰，為我國(guó)黃金生產(chǎn)和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。由于多年大規(guī)模的金礦無(wú)序開(kāi)采，占用大量土地資源，引起山體滑坡，地表塌陷以及泥石流和山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。礦渣廢棄物中的重金屬隨著礦山排水和降雨進(jìn)入周邊水環(huán)境或直接進(jìn)入土體，造成污染。礦區(qū)植被覆蓋大幅度降低，土壤退化嚴(yán)重，水土流失加劇，生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重破壞[1]，嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)生活。

開(kāi)發(fā)物理—化學(xué)—生物措施綜合修復(fù)于一體的金礦區(qū)復(fù)合污染土體工程隔離治理技術(shù)，并通過(guò)技術(shù)的實(shí)施，對(duì)采礦廢渣堆、尾礦廢渣堆、受污染土體及周邊環(huán)境的綜合修復(fù)與治理[2]，使礦區(qū)生態(tài)環(huán)境得到較大程度的修復(fù)與改善，從而維護(hù)小秦嶺水源涵養(yǎng)地、保護(hù)生物多樣性、減少災(zāi)害發(fā)生的可能性，最終使金礦區(qū)以及附近村民的生活、財(cái)產(chǎn)安全得到保證，促進(jìn)人地和諧發(fā)展、切實(shí)惠及民生。

1 土體物理重構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

場(chǎng)地清理、污染物推平、碾壓主要包括岸邊場(chǎng)地礦渣的清理與平整，以及河道清理。應(yīng)用隔離修復(fù)技術(shù)充分調(diào)研地下水水位埋深情況，可有效避免因地下水位過(guò)高，引起尾渣污染地下水體的問(wèn)題。將含有毒重金屬污染物推平、碾壓緊實(shí)，依據(jù)地勢(shì)坡度在四周修建排水溝，加速隔離層以上土體多余水分的排出，避免對(duì)隔離層結(jié)構(gòu)造成損害。在將含有毒重金屬污染物推平、碾壓過(guò)程中的壓實(shí)系數(shù)應(yīng)不低于0.95；場(chǎng)地整體坡度隨地形調(diào)整，要求不超過(guò)5°，在較陡地段可將場(chǎng)地平整成臺(tái)階型，以達(dá)到因地制宜、節(jié)約工程成本的目的。

根據(jù)理想農(nóng)用地土體剖面構(gòu)型，構(gòu)建不同物質(zhì)與功能剖面，以及利用毛細(xì)屏障原理構(gòu)建不同松緊度的土體剖面，最終形成復(fù)合污染土體重構(gòu)目標(biāo)剖面（圖1），即在隔離層之上構(gòu)建滿(mǎn)足一定質(zhì)地、結(jié)構(gòu)和緊實(shí)度要求的“心土層”和“表土層”，以滿(mǎn)足土體力學(xué)強(qiáng)度和滲透特性的要求。實(shí)際工程中綜合考慮工程成本及隔離層的導(dǎo)水特性，隔離層由黃土、熟石灰、細(xì)沙和活性炭，或者黃土、熟石灰、細(xì)沙和粘土礦物組成，其中粘土礦物可優(yōu)選坡縷石，是由于坡縷石具有發(fā)育的內(nèi)孔道和較大表面積，化學(xué)穩(wěn)定性高，吸附能力強(qiáng)，對(duì)Hg離子具有較好的吸附作用。隔離層材料黃土：熟石灰：細(xì)沙：活性炭（坡縷石）的配比為體積比 5∶2∶2∶1。隔離層的厚度為10cm。為防止隔離層含水率隨施工時(shí)間的推移而降低，通常在稍高于最優(yōu)含水率的情況下進(jìn)行壓實(shí)，以降低壓實(shí)隔離層的滲透系數(shù)，確保被隔離的污染土體中重金屬免遭入滲水的淋溶和擴(kuò)散遷移。隔離層鋪設(shè)碾壓過(guò)程中噴灑水，使隔離層的含水率達(dá)到10%～13%，壓實(shí)系數(shù)應(yīng)確保不低于0.95，隔離層厚度不小于10cm。在隔離層之上覆蓋干凈黃土并適度壓實(shí)，容重為1.50～1.55g·cm-3，為防止降雨和灌溉對(duì)隔離層結(jié)構(gòu)和功能的影響，厚度不低于40cm。在壓實(shí)的干凈黃土之上再覆蓋干凈黃土作為耕土層，使之沉實(shí)至能滿(mǎn)足植物根系發(fā)育的緊實(shí)程度，沉實(shí)穩(wěn)定后的土層厚度≥30cm，如此，耕作層、凈土層與隔離層共同構(gòu)成了較為適合的剖面構(gòu)型。

圖1復(fù)合污染土體剖面重構(gòu)

2 土體生物重構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

在對(duì)廢棄渣堆土體重構(gòu)的基礎(chǔ)上，選擇鄉(xiāng)土樹(shù)種、水力穩(wěn)定性高、生態(tài)環(huán)保、適應(yīng)性強(qiáng)植物和根際微生物進(jìn)行植被重建。土體重構(gòu)初期，在項(xiàng)目區(qū)種植耐受性強(qiáng)的林木，除能進(jìn)一步降低土壤中有害重金屬元素的含量，還可以調(diào)節(jié)區(qū)域小氣候、保持水土、涵養(yǎng)水源，吸附粉塵。結(jié)合樹(shù)種對(duì)重金屬的修復(fù)能力及觀賞性，選擇刺槐、山楊和石榴進(jìn)行種植。土壤中的重金屬呈固態(tài)，在微生物的作用下，重金屬離子的存在形態(tài)可以改變，使固態(tài)活化成可溶態(tài)或交換態(tài)，有利于植物吸收富集，提高植物修復(fù)效率，微生物還能與重金屬離子鰲合，或者沉淀重金屬離子，減少重金屬對(duì)環(huán)境的污染。

在廢棄尾礦庫(kù)、溝道壩地區(qū)選擇當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)狀況良好的楊樹(shù)作為護(hù)坡樹(shù)種，分別建植在護(hù)坡溝道兩側(cè)，樹(shù)苗間距2m。堆渣場(chǎng)地分為堆渣區(qū)和氰化池分布區(qū)兩類(lèi)區(qū)域?？紤]到兩者所在位置有害元素污染程度及其危害性的差異，分別采用不同的種植方案。在礦山外圍河道及氰化池，考慮到氰化物含有劇毒且易遷移，掩埋于地下可能會(huì)對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生不良影響[3]，種植以觀賞性植物為主，因此將場(chǎng)地原有氰化池殘?jiān)窀餐梁笞鳛榱值?，種植楊樹(shù)、馬尾松、女貞子等樹(shù)種，既能有效利用土地，又能美化環(huán)境。而堆渣區(qū)的堆渣場(chǎng)是將場(chǎng)地整平隔離覆土后，恢復(fù)耕地，根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)種植情況，種植玉米、花生等農(nóng)作物。對(duì)于受到中低濃度重金屬污染的土壤，可以利用植物生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)于特定重金屬元素的吸收這一特點(diǎn)，降低土壤重金屬含量，通過(guò)投加根際微生物，強(qiáng)化植物修復(fù)作用，提高修復(fù)效率。綜合施用氮、磷、鉀化肥及有機(jī)肥對(duì)重構(gòu)土體進(jìn)行培肥，加速土壤熟化，并投加適量蚯蚓和對(duì)重金屬有處理作用的菌種[4]。

有機(jī)重構(gòu)技術(shù)實(shí)施后，項(xiàng)目區(qū)種植的玉米、花生等農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)良好，增加了農(nóng)民收入，改善了當(dāng)?shù)厝嗣竦纳钏?。工程建設(shè)改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，有效地提升了農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度，大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，使得新增耕地供養(yǎng)人數(shù)增加，間接經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。