銅礦開采對水質(zhì)的影響綜述

許潔瑋 趙景宇 吳光平

摘要：銅及其合金在文字出現(xiàn)前就為人類所利用，是人類最早發(fā)現(xiàn)的古老金屬之一，它與人類關(guān)系非常密切，現(xiàn)已被廣泛地應(yīng)用于電氣、輕工、機(jī)械、制造、建筑工業(yè)、國防工業(yè)等領(lǐng)域，在我國有色金屬材料的消費中僅次于鋁，其在國際、國內(nèi)市場需求也很強(qiáng)勁。因此，開發(fā)銅礦具有重要的現(xiàn)實意義。在礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中，人們在獲得有價值礦產(chǎn)同時，也排放了大量的污染，這些污染物大部分被送到尾礦庫堆存，不僅占用大量的土地，而且礦渣中的重金屬通過各種介質(zhì)向周圍環(huán)境緩慢釋放，對周圍的生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的影響，如何才能使資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展已成為政府，社會，礦山共同關(guān)注的問題。合理分析與評價銅礦尾礦庫區(qū)土壤及水環(huán)境質(zhì)量，全面掌握尾礦庫周邊環(huán)境的污染現(xiàn)狀是環(huán)境污染治理、生態(tài)恢復(fù)必不可少的前提。

關(guān)鍵詞：銅礦;污染;水資源

一、前言

礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)等的發(fā)展和基礎(chǔ)建設(shè)的不斷完善，但對礦山區(qū)域的生態(tài)環(huán)境也帶來了負(fù)面影響，如植被、生態(tài)平衡破壞、土質(zhì)、水質(zhì)污染等問題隨之而來。金屬礦山周邊的重金屬元素污染現(xiàn)象日益嚴(yán)重，影響著土壤、水體等的質(zhì)量，進(jìn)而使得植物、飲用水等中的重金屬元素含量超標(biāo)。銅礦開采促進(jìn)了我國社會建設(shè)的發(fā)展，但是，隨著開采利用時間的增長，使得周邊的重金屬污染問題更為突出，嚴(yán)重的威脅著人類社會的正常生活。尤其是銅礦對于礦區(qū)附近水體的影響極為嚴(yán)重，銅礦資源的開采和加工不僅對地表水和地下水造成大面積的污染，還會導(dǎo)致地下水位降低、礦山周圍水資源枯竭，甚至加劇土地退化。礦山廢水的排放、滲漏導(dǎo)致周邊河流受到一定程度的污染， 據(jù)相關(guān)研究表明由于尾礦的堆存，在礦區(qū)附近的河流的沉積物銅含量異常高，而一些有毒金屬，比如鎘，鉛和汞也發(fā)現(xiàn)存在與當(dāng)?shù)氐暮恿髦?，在影響人們身體健康的同時也制約了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。目前我國已制定多個標(biāo)準(zhǔn)，用于判定礦區(qū)附近水體是否達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)[1]。

二、防治銅礦污染水體的手段

水體污染（超過水體自凈能力所造成的污染）的概念：當(dāng)進(jìn)入水體的污染物質(zhì)超過了水體的環(huán)境容量或水體的自凈能力，使水質(zhì)變壞，從而破壞了水體的原有價值和作用的現(xiàn)象，稱為水體污染的原因有兩類：一是自然的，二是人為的。特殊的地質(zhì)條件使某種化學(xué)元素大量富集、天然植物在腐爛時產(chǎn)生某些有害物質(zhì)、雨水降到地面后挾帶各種物質(zhì)流人水體等造成的水體污染，都屬于自然污染[2]。

一般來說，采礦場廢水包括采坑地下水、大氣降雨及采礦生產(chǎn)廢水。礦場廢水匯入坑底后，由排水管排入采選工業(yè)場地廢水收集池，經(jīng)中和、沉淀后，引入酸堿廢水中和設(shè)施，可大大降低廢水對于地面水體的污染，酸堿廢水中和可使酸性廢水中的重金屬離子形成大量氫氧化物沉淀，酸堿廢水中和治理可大大降低受納地表水體底泥中沉淀的重金屬量，從而改善受污染地表水體水質(zhì)。還可以通過廢石堆場防滲來進(jìn)一步確保不會對當(dāng)?shù)厮|(zhì)造成影響，由于采礦過程中廢石的各組分存在很大的不確定性，為了確保廢石堆存不對周邊環(huán)境帶來隱患，一般廢石堆場進(jìn)行防滲處理且在廢石堆場周圍設(shè)置圍堤、截排水溝，雨水沖刷廢石后產(chǎn)生的廢水經(jīng)截留排放，少量匯水在溝谷經(jīng)過一段地表徑流后蒸發(fā)，大量匯水由采礦區(qū)排水溝從工程區(qū)兩側(cè)引導(dǎo)至工程區(qū)下游排放。確保廢石堆存不會對區(qū)域水環(huán)境的帶來影響。

三、污染的監(jiān)測手段

在查閱相關(guān)資料后，發(fā)現(xiàn)我國目前對于水質(zhì)污染檢測手段分為兩種：理化技術(shù)和生物技術(shù)

化學(xué)和物理技術(shù)：對環(huán)境樣品中污染物成分及其狀態(tài)的分析，目前多采用化學(xué)分析法和儀器分析法。

3.1化學(xué)分析法：包括重量分析法，容量分析法等。其中重量分析法多用于殘渣，降塵，油類，硫酸鹽等的測定。容量分析法廣泛用于水中酸度，堿度，化學(xué)需氧量，溶解氧，硫化物，氰化物的測定。

3.2儀器分析法：以物理和物理化學(xué)為基礎(chǔ)，包括了光譜分析法，色譜分析法，電化學(xué)分析法，放射分析法和流動注射分析法等。

生物技術(shù)：采用生物反應(yīng)監(jiān)測技術(shù)，對水中生物的行為仔細(xì)觀察，搜集和整理信息，確保水污染防治工作有嚴(yán)格的參考依據(jù)。其中生物技術(shù)又分為以下五種應(yīng)用。

3.3底棲動物的應(yīng)用

與其他生物相比較而言，底棲動物的生活史比較長而且體型大，行動能力差，對水體污染物的辨別能力比較強(qiáng)，例如蛻這種生物，通過監(jiān)測河蛻體內(nèi)的汞含量就可知道水體是否收到污染，通過河蛻體內(nèi)汞含量的差異表現(xiàn)，即可知道河蛻與污染源的距離遠(yuǎn)近，為研究者提供一定的參考借鑒。

3.4原生生物的應(yīng)用

原生生物分布廣泛，不管是種類方面還是數(shù)量上都比較多，原生生物受水中物質(zhì)比如藻類、菌類等影響的程度較大，使得群落結(jié)構(gòu)發(fā)生大的變化。原生生物在進(jìn)食時，也會加大藻類或者細(xì)菌等的繁殖力度，增強(qiáng)了水環(huán)境中物質(zhì)循環(huán)的速度，使得有機(jī)物的分解速度不斷加快，在水環(huán)境監(jiān)測中，原生生物的作用不容小覷。

3.5藻類生物監(jiān)測

藻類生活在水中，也是水環(huán)境中最早的生產(chǎn)者，不同類型的藻類其對水中各營養(yǎng)物質(zhì)的需求也是存在一定差異的。由此可根據(jù)藻類的類型以及化學(xué)成分等，實現(xiàn)對水環(huán)境的監(jiān)測。比如赤潮這種現(xiàn)象形成的原因就是水中污染物增多，水中的有害物質(zhì)會隨著水流最終流入到海洋中，在海邊極易發(fā)生赤潮現(xiàn)象。值得注意的是，在水環(huán)境監(jiān)測中如需使用藻類生物進(jìn)行監(jiān)測，藻類生物種類的選擇很關(guān)鍵，特別是當(dāng)水環(huán)境中重金屬含量超標(biāo)時，藻類的生理功能會嚴(yán)重下降，其生物代謝也會受到不同程度的影響，導(dǎo)致體內(nèi)細(xì)胞色素含量下降，不能進(jìn)行光合作用，長此下去會造成藻類細(xì)胞發(fā)生病變甚至死亡。

3.6兩棲動物的應(yīng)用

兩棲動物在生物監(jiān)測中的應(yīng)用變得越來越普遍，由于兩棲動物的生活史周期的特殊性以及生理學(xué)特性，一方面可對水體污染起到實時監(jiān)測，另一方面也能對陸地污染情況起到一定的監(jiān)測。青蛙是水環(huán)境監(jiān)測中使用率較高的一種兩棲動物，青蛙的皮膚具有良好的滲透性，一旦水體受到污染，可宜接從青蛙的皮膚表面顯現(xiàn)出來。此外，鍬鮮也是比較常用的一種動物，鍬鮮是以水中的腐殖質(zhì)為食，當(dāng)其食用了污染程度較小的水體生物時，在水中的分布以及進(jìn)食都會減小，如果食用了污染程度大的水體生物，則進(jìn)食量會急劇下降，水中分布的數(shù)量也會減少，可更好的起到監(jiān)測水體的效果。但由于我國在該方面的研究還比較淺顯，在水環(huán)境監(jiān)測中兩棲動物的應(yīng)用還比較少，后期仍需開展更深入的研究，以提高兩棲動物的應(yīng)用率。

3.7魚類生物的應(yīng)用

水環(huán)境污染監(jiān)測中，卿魚是使用較為廣泛的一種魚類，這種魚對環(huán)境的適應(yīng)能力較強(qiáng)而且在水中的分布面比較廣泛。當(dāng)水中污染物比如二氯苯酚含量過高時，卿魚肝臟的抗氧化系統(tǒng)會受到嚴(yán)重的影響，通過這些現(xiàn)象可實現(xiàn)對水環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測，為工作人員提供一定的借鑒。斑馬魚的基因特征與人類基因特征相似，以其為指示物進(jìn)行的水域環(huán)境監(jiān)測結(jié)果，大多數(shù)情況也適用于人類。研究人員在重金屬對斑馬魚生存影響上的研究工作，一般會使用半靜態(tài)法，采用Cd、Cu等重金屬離子，這是因為斑馬魚體內(nèi)所含有的CAT（氧化氫酶）活性與以上重金屬濃度有很大關(guān)系，通過對斑馬魚監(jiān)測可以掌握水域重金屬污染情況 [3]

四、結(jié)語

綜上所述，在開采工作中，要高度重視有可能帶來的污染的監(jiān)測，合理運用監(jiān)測技術(shù)，對現(xiàn)有的監(jiān)測方法進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，提高水污染監(jiān)測質(zhì)量。要制定針對性的防范措施，保證水資源的質(zhì)量符合國家的要求，滿足當(dāng)?shù)鼐用窕旧畹男枨蟆Ｒ岣呷藗儗λ廴镜闹匾?，?yán)格保障監(jiān)測質(zhì)量，積極響應(yīng)國家政策要求，確立“綠水青山就是金山銀山”的中心思想！

參考文獻(xiàn)：

[1]彭虹，張旭 .水質(zhì)監(jiān)測與分析[M].鄭州：黃河水利出版社，2012

[2]李鐵峰.環(huán)境地質(zhì)學(xué)：高等教育出版社，2003

[3]馬云霞，王偉，魏杰.生物監(jiān)測在水環(huán)境污染監(jiān)測中的現(xiàn)狀與展望[J]，學(xué)與信息化，2019

基金項目：本文受到安徽省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（編號：S202110379183）;國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（編號：202110379012）;宿州學(xué)院大學(xué)生科研項目（編號：KYLXYBXM21- 129）的支持。