粵北地區(qū)尾礦庫(kù)遙感調(diào)查與生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)

黃鐵蘭 張金蘭 朱騰

（廣東工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州 510510）

1 引言

尾礦庫(kù)是礦山企業(yè)生產(chǎn)中必須的基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)防止尾礦流失、調(diào)節(jié)徑流和凈化尾礦廢水等具有非常重要的作用［1］。同時(shí)，它又是嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)源和巨大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源，一旦發(fā)生排洪設(shè)施損毀、洪水漫頂和潰壩等安全事故，必將引發(fā)次生環(huán)境污染事件［2］。獲取尾礦庫(kù)信息，傳統(tǒng)上主要依賴于人工調(diào)查，其投入高、效率低且精確度不高，而利用遙感技術(shù)可以及時(shí)、準(zhǔn)確地提取尾礦庫(kù)的位置、面積、類型等相關(guān)信息，并進(jìn)行空間分析和應(yīng)用，能夠大幅提高尾礦庫(kù)的調(diào)查精度和監(jiān)測(cè)水平。

2 粵北地區(qū)尾礦庫(kù)研究現(xiàn)狀

近年來，很多學(xué)者對(duì)廣東省尤其是粵北地區(qū)的尾礦庫(kù)開展研究，主要集中在以下3 個(gè)方面。

2.1 尾礦庫(kù)環(huán)境污染

學(xué)者們對(duì)大寶山尾礦庫(kù)的環(huán)境污染研究較多，對(duì)大寶山尾礦庫(kù)重金屬元素對(duì)地表水、地下水、農(nóng)田、土壤的污染開展過研究，對(duì)環(huán)境污染在農(nóng)作物、動(dòng)物群落和人類健康方面的效應(yīng)進(jìn)行過評(píng)價(jià)［3-6］。

2.2 尾礦庫(kù)地質(zhì)災(zāi)害防治

有學(xué)者對(duì)大寶山礦區(qū)尾礦庫(kù)環(huán)境地質(zhì)問題評(píng)價(jià)及成因分析［3-6］、凡口鉛鋅礦尾礦風(fēng)化作用及其環(huán)境效應(yīng)［7-8］、大頂鐵礦老尾礦庫(kù)的環(huán)境保護(hù)及治理［9］等開展過相關(guān)研究工作。

2.3 尾礦庫(kù)資源利用

有學(xué)者曾對(duì)大寶山多金屬硫化物［10-11］、凡口鉛鋅礦［12］、新洲金礦等礦山尾礦庫(kù)尾礦的綜合利用和回收技術(shù)進(jìn)行研究。

3 粵北地區(qū)尾礦庫(kù)遙感調(diào)查

3.1 主要數(shù)據(jù)源

本文使用的數(shù)據(jù)源主要包括高分辨率的天繪一號(hào)，資源一號(hào)02C，WorldView2，IKONOS 等，見表1。

表1 粵北地區(qū)尾礦庫(kù)調(diào)查主要數(shù)據(jù)源

3.2 解譯標(biāo)志

粵北地區(qū)的尾礦庫(kù)按照礦產(chǎn)類型和加工流程，分為金屬礦山尾礦庫(kù)、非金屬礦山尾礦庫(kù)和選冶場(chǎng)所尾礦庫(kù)。

3.2.1 金屬礦石尾礦庫(kù)

自2010 年開展礦山開發(fā)遙感調(diào)查項(xiàng)目以來，每年在粵北地區(qū)都發(fā)現(xiàn)超過50 處的新增疑似礦產(chǎn)開采圖斑，其中金屬礦山占到約1/3，這些礦山大部分都存在尾礦庫(kù)（圖1）。

圖1 某鐵礦尾礦庫(kù)

3.2.2 非金屬礦山尾礦庫(kù)

除了金屬礦產(chǎn)外，粵北地區(qū)的非金屬礦產(chǎn)也非常多，其中螢石礦、石灰?guī)r、石英巖等礦產(chǎn)在開采和選礦過程中都可能存在尾礦庫(kù)（圖2）。螢石礦、石灰?guī)r、石英巖等在韶關(guān)、清遠(yuǎn)等地普遍存在并被大規(guī)模開發(fā)，很多地方都存在一個(gè)或多個(gè)尾礦庫(kù)，另外，每年都發(fā)現(xiàn)數(shù)處無證開采螢石礦，部分也有尾礦庫(kù)存在。

圖2 某螢石礦尾礦庫(kù)

3.2.3 選冶場(chǎng)所尾礦庫(kù)

粵北地區(qū)礦產(chǎn)資源種類較為齊全，但總體來說其品位不高，出于生產(chǎn)成本的考慮，大部分礦石都在礦山附近分選和加工，都有選礦場(chǎng)和一個(gè)或數(shù)個(gè)尾礦庫(kù)（圖3）。

圖3 某鉛鋅礦選礦廠尾礦庫(kù)

4 粵北地區(qū)尾礦庫(kù)生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)

經(jīng)過遙感調(diào)查發(fā)現(xiàn)，粵北地區(qū)的尾礦庫(kù)存在如下幾個(gè)問題。

4.1 安全隱患較多

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，粵北地區(qū)的尾礦庫(kù)中，大多數(shù)為庫(kù)容低于100 萬m3的五等庫(kù)，占總數(shù)的60.3%。這些小型尾礦庫(kù)絕大部分都存在安全問題，如選址不合理、設(shè)計(jì)不規(guī)范、設(shè)施簡(jiǎn)陋、管理粗放、安全措施落實(shí)不到位等。近幾年雖然經(jīng)過多輪專項(xiàng)整治，但仍然存在20 多座危、險(xiǎn)、病庫(kù)。主要原因?yàn)椋阂皇嵌嗄陙硇纬傻男∫?guī)模礦山、選礦廠的尾礦庫(kù)數(shù)量較多，生產(chǎn)管理水平低，安全環(huán)保投入不足，存在生產(chǎn)安全事故和環(huán)境事件的重大隱憂；二是部分企業(yè)由于破產(chǎn)、改制或經(jīng)濟(jì)效益等多重原因，對(duì)一些服役到期的尾礦庫(kù)沒有及時(shí)履行閉庫(kù)程序，給安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)工作帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

4.2 環(huán)境污染較為突出

粵北地區(qū)尾礦庫(kù)長(zhǎng)期積存，受各種自然和人為因素的影響，對(duì)周邊環(huán)境存在不同程度的污染，主要包括水污染、土壤污染、植被污染等。

4.2.1 水污染

尾礦庫(kù)的水污染主要表現(xiàn)在地表水污染和地下水污染2 個(gè)方面。如大寶山尾礦庫(kù)對(duì)相鄰的橫石水河造成嚴(yán)重污染，水體常年呈血紅色，散發(fā)出刺鼻的氣味。研究發(fā)現(xiàn)，河水中的Cu，Pb，Zn，Cd，As，Cr 等元素含量大大超標(biāo)；附近的地下水也受到污染，井水中的Zn，Cd，Mn 含量超標(biāo)1.24～10 倍，存在致癌風(fēng)險(xiǎn)，不適合飲用［3-6］。

4.2.2 土壤污染

尾礦庫(kù)中的重金屬元素一方面通過下滲進(jìn)入底墊土壤，另一方面通過地表徑流進(jìn)入周圍環(huán)境土壤，還會(huì)進(jìn)一步進(jìn)入下游水文系統(tǒng)或下滲到地下水中，造成附近大區(qū)域的土壤污染。如對(duì)大寶山尾礦庫(kù)周邊的梅子坑區(qū)、礦部區(qū)、沙溪鎮(zhèn)區(qū)和雞籠鋪區(qū)進(jìn)行土壤采樣和分析發(fā)現(xiàn)，其所含的重金屬元素普遍超過背景值，Cu 的富集程度最大，最高值是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的近300 倍，其次是Cd，Pb，Zn，As 和Hg 等，為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的2～12 倍［3-6］。

4.2.3 植被污染

尾礦庫(kù)中的某些重金屬元素對(duì)土壤產(chǎn)生污染，進(jìn)而通過生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)入植被，對(duì)植被產(chǎn)生毒副作用，從而造成植物的形態(tài)變異、死亡或者減產(chǎn)，進(jìn)一步威脅動(dòng)物、人類這些食用者的健康。如對(duì)大寶山附近的上壩村農(nóng)田中的甜玉米、黃瓜、水稻、豌豆等作物的重金屬含量進(jìn)行采樣分析發(fā)現(xiàn)，Pb，Zn，Cd的含量為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的1.1～5.6 倍。

近年來粵北地區(qū)一些礦山尾礦庫(kù)的環(huán)境污染問題，造成了較為嚴(yán)重的影響。如廣東大寶山多金屬礦尾礦庫(kù)［3-6］，造成上壩村的水不能喝、米和菜不能吃，村民染上多種疾病。仁化凡口鉛鋅礦尾礦庫(kù)的重金屬污染［7-8］，造成附近農(nóng)田、河流大面積污染（圖4）。

圖4 凡口鉛鋅礦尾礦庫(kù)土壤污染

4.3 礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)明顯

由于歷史原因和現(xiàn)實(shí)條件限制，粵北地區(qū)尾礦庫(kù)尤其是中小型尾礦庫(kù)大部分都未進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)劃設(shè)計(jì)，施工管理和運(yùn)行過程中也存在不少問題，因此大都存在不同程度的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，包括潰壩、滑坡、陷落、滲漏、裂縫、管涌等。特別是尾礦庫(kù)潰壩事故，一旦發(fā)生將嚴(yán)重危害人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

近年來粵北地區(qū)的尾礦庫(kù)發(fā)生過大大小小的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)十起，造成較為嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失（圖5）。如2003 年6 月韶關(guān)大寶山尾礦庫(kù)就曾經(jīng)發(fā)生過壩邊的山坡塌陷，經(jīng)全力組織搶救，才化險(xiǎn)為夷。

圖5 某錫礦尾礦庫(kù)潰壩

4.4 二次礦產(chǎn)資源浪費(fèi)較為嚴(yán)重

粵北地區(qū)的礦產(chǎn)種類齊全，但貧礦多、共伴生礦多、難選冶礦多。過去由于工藝落后、設(shè)備陳舊，導(dǎo)致大量的有色、黑色、稀貴、稀土和非金屬礦物資源被廢棄而進(jìn)入尾礦庫(kù)中。

以大寶山多金屬礦為例，該礦山開發(fā)已超過40年，目前礦區(qū)有2 個(gè)大型的尾礦庫(kù)：鐵龍尾礦庫(kù)和槽對(duì)坑尾礦庫(kù)（圖6）。鐵籠尾礦庫(kù)中，金的含量為0.1 g/t，銀的含量為1.2 g/t，絹云母的礦物含量已達(dá)70%，超過了礦產(chǎn)一般工業(yè)要求的最低標(biāo)準(zhǔn)，具有回收價(jià)值。大寶山尾礦的主要成分含有49.06%SiO2，13.51% Al2O3，6.7% Fe，滿足建筑高溫發(fā)泡材料的配方要求。尾礦中還含有0.15% As，可以在制作高溫發(fā)泡材料的過程中處理回收As［10-11］。從上述分析可以看出，大寶山尾礦庫(kù)資源豐富，金、銀、砷、絹云母都可以進(jìn)行回收，另外，還可制造高溫發(fā)泡材料，用于建筑行業(yè)。其他合法開采礦山尾礦庫(kù)中也含有大量的有用元素，如凡口鉛鋅礦尾礦庫(kù)中富含Pn，Zn，S 等，石人嶂鎢礦中富含W，Sn等。

圖6 大寶山多金屬礦尾礦庫(kù)

因此，在目前大部分大型礦山的資源即將陷入枯竭的情況下，對(duì)粵北地區(qū)尾礦庫(kù)中的資源類型和資源量進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，開展尾礦庫(kù)礦產(chǎn)資源的利用技術(shù)研究，提高廣東省的礦山尾礦庫(kù)資源的綜合利用水平，具有重要意義。

5 粵北地區(qū)尾礦庫(kù)管理情況分析

為了更好地對(duì)粵北地區(qū)尾礦庫(kù)進(jìn)行管理，廣東省環(huán)保廳、廣東省安全生產(chǎn)廳等部門出臺(tái)了一系列的文件，并開展了多次尾礦庫(kù)集中檢查、閉庫(kù)等行動(dòng)，韶關(guān)市、清遠(yuǎn)市及相關(guān)縣市的國(guó)土資源、環(huán)境保護(hù)、安全生產(chǎn)等管理部門也組織了多次集中檢查和整治行動(dòng)，并建立完善了日常的巡查、報(bào)告、公示制度，取得了一定的效果。

5.1 省級(jí)管理部門的主要工作

2013 年10 月，出臺(tái)《廣東省尾礦庫(kù)綜合治理行動(dòng)方案（2013—2015 年）》。2015 年12 月，出臺(tái)《廣東省尾礦庫(kù)閉庫(kù)環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收管理規(guī)程》（征求意見稿）。2016 年8 月，出臺(tái)《廣東省遏制尾礦庫(kù)“頭頂庫(kù)”重特大事故工作方案》。2016 年10 月，出臺(tái)《關(guān)于金屬非金屬礦山和尾礦庫(kù)建設(shè)項(xiàng)目安全設(shè)施“三同時(shí)”監(jiān)督管理實(shí)施辦法》。2018 年9 月，出臺(tái)《廣東省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局尾礦庫(kù)注銷辦法》。另外，還經(jīng)常組織尾礦庫(kù)專項(xiàng)檢查工作。

5.2 市縣政府部門的相關(guān)工作

公開了國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)控企業(yè)重金屬、非重金屬污染源監(jiān)督性監(jiān)測(cè)年報(bào)，在環(huán)境狀況公報(bào)中也對(duì)重點(diǎn)礦山尾礦庫(kù)進(jìn)行了專門說明；建立了年度重點(diǎn)排污單位名錄，對(duì)大寶山等礦山進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控；對(duì)大寶山、凡口鉛鋅礦等主要礦山的尾礦庫(kù)排放口的各類指標(biāo)進(jìn)行了在線監(jiān)測(cè)并公示；引進(jìn)國(guó)內(nèi)外知名企業(yè)，對(duì)主要礦山的尾礦庫(kù)進(jìn)行升級(jí)改造；對(duì)主要礦山尾礦庫(kù)擴(kuò)容、改建、二次資源利用等工程，從立項(xiàng)、環(huán)境評(píng)價(jià)、專家評(píng)審等環(huán)節(jié)都進(jìn)行了監(jiān)督指導(dǎo)和網(wǎng)站公示；配合省級(jí)管理部門開展了尾礦庫(kù)集中治理工作。

6 結(jié)語(yǔ)

本文利用資源一號(hào)02C 等遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)，建立了各類尾礦庫(kù)的解譯標(biāo)志，對(duì)粵北地區(qū)的尾礦庫(kù)進(jìn)行遙感調(diào)查，基本查清了尾礦庫(kù)的數(shù)量、位置、類型、規(guī)模和使用狀態(tài)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，粵北地區(qū)尾礦庫(kù)安全隱患較多、環(huán)境污染較為突出、礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)明顯、二次礦產(chǎn)資源浪費(fèi)較為嚴(yán)重。因此，應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)監(jiān)管和治理力度，提高尾礦資源的綜合利用水平。