礦區(qū)開采中重金屬污染成因及治理方法研究

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，環(huán)境問題成為當(dāng)下主要關(guān)注的問題。目前，工業(yè)生產(chǎn)的廢物排放、污水排放，城市化過程中的農(nóng)耕土地被占、林木破壞，礦山開采造成的各種周圍環(huán)境破壞和水資源、土壤資源污染等，都成為威脅人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素?；诖?，如何在持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上做好生態(tài)環(huán)境的保護(hù)措施尤為重要。就礦山開采而言，各種礦物資源的開采利用的確對(duì)工業(yè)生產(chǎn)及社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生促進(jìn)作用，但在礦區(qū)開采過程中，造成的水資源污染問題以及開采之后留下的礦坑都成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展留下的“頑疾”，因此給人們的生存環(huán)境及社會(huì)發(fā)展帶來很大的影響。尤其是礦區(qū)開采過程中所引發(fā)的水資源重金屬污染，不但會(huì)對(duì)周邊土壤環(huán)境造成破壞，更會(huì)通過水循環(huán)系統(tǒng)被人類所使用，從而威脅人類的生命健康。為了解決上述問題，要加強(qiáng)對(duì)礦區(qū)開采工作的規(guī)范化管理，采取有效措施對(duì)礦區(qū)重金屬污染進(jìn)行防治，成為當(dāng)前礦山開采領(lǐng)域必須研究的重要課題。

1 礦區(qū)水域重金屬污染簡(jiǎn)述

礦區(qū)工程一般在開采和冶煉的過程中會(huì)衍生出一些重金屬，比如As、Cd、Pb、Cr、Zn、Cu、Hg等，這些中心水伴隨著冶煉廢水排出，在降雨徑流的帶動(dòng)下，與礦區(qū)的水域進(jìn)行溶析，而一些斷層涌水則形成了不規(guī)則的污染流，礦區(qū)的洗礦廢水和礦井水排放是重要的水域污染源頭，并且里面所含有的重金屬都是在全球性環(huán)境污染物排行榜上有名的，這些含有重金屬的水流污染物嚴(yán)重的破壞了水域的生態(tài)環(huán)境，并且還會(huì)對(duì)周圍居住的土壤造成損害，在潛移默化中不斷地影響人們的身體健康，最顯著的是，這些重金屬對(duì)于人類和生物而言，有一定的致癌性和慢性毒性，在很長(zhǎng)時(shí)間以后才會(huì)慢慢顯現(xiàn)出重金屬的危害，對(duì)于危險(xiǎn)的凸顯性有一定的隱藏性能

。

基于礦區(qū)的大量開采，會(huì)產(chǎn)生大量的重金屬水污染，不僅對(duì)是危害礦區(qū)的水域，還會(huì)波及到周邊的水域環(huán)境，根據(jù)近期的調(diào)查報(bào)告顯示，近幾年，我國(guó)礦區(qū)的重金屬污染面積是整個(gè)開采區(qū)的幾十倍以上，并且這些污染一旦形成，就很難去恢復(fù)到原來的樣子，比如日本的銅礦區(qū)的冶煉廢水流入附近的渡良懶川水域，并且逐步進(jìn)行擴(kuò)散，導(dǎo)致礦區(qū)周圍的農(nóng)田收到侵害，大約四萬公頃的農(nóng)田生態(tài)土壤環(huán)境被破壞，無法再產(chǎn)出，需要花費(fèi)好多年才能恢復(fù)。一般來說，礦區(qū)的水域污染治理主要采用氧化還原、生物富集或者吸附沉淀的方式，比如在江西礦上和南山鐵礦區(qū)采用的中和沉淀法、日本對(duì)于廢水處理采用的膠質(zhì)芽抱桿菌處理、氧化鐵硫桿菌法等都取得了高效治理的效果，但是針對(duì)不同區(qū)域的水域環(huán)境以及所包含的重金屬元素的混合物數(shù)量，需要因地制宜，才能更有效果的解決基本污染問題。

2 礦區(qū)水域重金屬污染成因

礦區(qū)的水域污染之所以涉及到大量的環(huán)境破壞，是因?yàn)?，水域作為一種傳遞污染的介質(zhì)，能夠容納大量的重金屬物質(zhì)，并且地球的自然環(huán)境是一個(gè)整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，水域容易蒸發(fā)、風(fēng)化、降雨、淋溶等，在長(zhǎng)期的動(dòng)態(tài)循壞中，會(huì)釋放出所含有的重金屬，對(duì)于周圍的環(huán)境以及生存的人類都是一種嚴(yán)重危害。尤其是現(xiàn)代礦區(qū)的不規(guī)范行為，比如廢棄渣滓、廢棄污水等排放，對(duì)于水資源造成的破壞在短期內(nèi)無法恢復(fù)。

丁小慧意外地發(fā)現(xiàn)自己的相親對(duì)象居然是許諾的時(shí)候，她內(nèi)心是驚喜的，她原本以為，即使他最初喜歡的不是自己，但他既然選擇了她，她就愿意和他攜手走過以后的人生。

2.1 礦區(qū)開采

一般來說，礦區(qū)開采的流程比較復(fù)雜，其生產(chǎn)的主要節(jié)點(diǎn)都存在一些排污現(xiàn)象，正常的流程包括鉆孔、爆破、鏟裝、運(yùn)輸、處破碎、礦石輸出，出現(xiàn)礦坑水和一些排土場(chǎng)淋溶浸入水污染，而開采一般分為兩種形式的開采：

一種是露天開采，主要是通過表面土層進(jìn)行剝離對(duì)暴露在自然環(huán)境中的礦資源進(jìn)行開采，但是在這個(gè)過程中，暴露在外界的礦區(qū)會(huì)面臨一些雨水的沖刷和浸泡，導(dǎo)致原本礦區(qū)礦石中的重金屬被溶析出來，進(jìn)而形成具有嚴(yán)重污染性質(zhì)的水流，導(dǎo)致徑流與土壤形成大范圍的水界面，這種徑流會(huì)加快重金屬的污染速度、污染面積以及污染程度，并且隨著雨水的遷徙，重金屬水源不斷地與周圍的環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換，在這一過程中，重金屬的形態(tài)以及質(zhì)地發(fā)生了根本性的改變，會(huì)重新?lián)诫s許多其他有害物質(zhì)，對(duì)于環(huán)境的污染也極具復(fù)雜性，給環(huán)境污染治理帶來了更大的難度

。

礦區(qū)的開采過程環(huán)節(jié)復(fù)雜，因此，在前期的勘探、選礦、冶煉以及加工等方方面面都會(huì)產(chǎn)生大量的重金屬污染水，這些污染水造成的危害性巨大，為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境不受破壞，必須采取治理手段進(jìn)行有效的處理，目前處理方式大致有以下幾種：

（1）萃取電積法：這種方法的原理是利用分配定律，將污染物質(zhì)提取出來，轉(zhuǎn)移到萃取試劑存檔中，一般對(duì)于重金屬含量較高的污染水源有著較大的作用，這種方式的處理成本較高，因此，要事先對(duì)污染水源進(jìn)行有效的分析，采取樣本進(jìn)行化驗(yàn)，掌握重金屬的含量，再來決定是否采取此種方法。

2.2 礦石選冶

(5)設(shè)計(jì)師行為的統(tǒng)計(jì)特征再現(xiàn)了第一階段的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：“趨優(yōu)性”呈線性分布，方案的被引用次數(shù)與數(shù)量呈指數(shù)規(guī)律。

2.3 礦區(qū)運(yùn)營(yíng)

（3）礦物吸附：主要是利用吸附材料來吸附污染水域中的重金屬，一般的采取環(huán)境中的礦物作為吸附劑，吸附非金屬礦物和重金屬礦物，逐步減少水域中重金屬的成分

。

礦區(qū)選冶實(shí)驗(yàn)的過程中會(huì)產(chǎn)生一些廢水流，主要是分為地面沖洗廢水、選礦廢水、廠區(qū)地表徑流、淋溶浸出水以及生活污水等，而目前主要是以淋溶浸出水和選礦廢水作為目前的代表水域污染源，這是因?yàn)椋V區(qū)在選冶實(shí)驗(yàn)的過程中會(huì)析出許多重金屬懸浮污染物，比如重選、浮選以及磁選等環(huán)節(jié)，然而礦區(qū)的磨礦工作會(huì)采用水利分級(jí)的方式進(jìn)行水排除，由此產(chǎn)生了許多濕磨廢水以及分級(jí)廢水，再加上在選冶試驗(yàn)時(shí)會(huì)殘留一些冶煉廢渣，排出后經(jīng)過雨水的沖刷，會(huì)浸出許多重金屬，最后這些含有重金屬的水流無人監(jiān)管隨意排放，最后導(dǎo)致該區(qū)域的水源被嚴(yán)重破壞。

3 礦區(qū)水域重金屬污染治理方法探討

此外，在中國(guó)水利企業(yè)協(xié)會(huì)組織的全國(guó)水利“雙優(yōu)”評(píng)選及中國(guó)水網(wǎng)組織的年度水業(yè)評(píng)選活動(dòng)中，中國(guó)水務(wù)公司連續(xù)多年蟬聯(lián)“全國(guó)優(yōu)秀水利企業(yè)”“中國(guó)水業(yè)十大影響力企業(yè)”稱號(hào)。

對(duì)于礦區(qū)的重金屬污染治理上主要采取兩種方式，即生物法和非生物法。生物法主要指利用生物富集的方式對(duì)于植物和微生物產(chǎn)生作用，而非生物法咋是采取沉淀以及離子交換等物理方法進(jìn)行治理。但是基于礦區(qū)的地理環(huán)境較為復(fù)雜，其水域污染的面積較大，并且地下徑流的分支面較廣，地形復(fù)雜多變，導(dǎo)致重金屬在水域環(huán)境中不斷地流動(dòng)，進(jìn)而隨著與周圍環(huán)境中的雜質(zhì)進(jìn)行交換，導(dǎo)致水源中所含有的重金屬雜質(zhì)成分較為復(fù)雜，限制了原有的治理手段，給治理重金屬污染帶來較大的困難。

3.1 治理水域重金屬的起源

目前，針對(duì)含有重金屬的水源治理技術(shù)可以追溯至一百多年前，該除污技術(shù)的作用原理主要是采用氧化法，將水源中處在游離狀態(tài)的金屬離子氧化成另外一種形態(tài)，同時(shí)，結(jié)合相關(guān)化學(xué)試劑進(jìn)行沉淀分離，從而達(dá)到降低水源中重金屬的含量。這種做法適用于地下水和地表水。然而在六十年代前的芬蘭科學(xué)家曾研究過地層水除金屬離子的技術(shù)，通過在取水的過程中建立新的地層結(jié)構(gòu)，完成去除重金屬污染的目的，主要做法是定期將富氧水灌至重金屬污染的水域，將水質(zhì)轉(zhuǎn)化為氧化狀態(tài)，從而形成封閉的氧化層，在這個(gè)氧化層中，含量較高的金屬可以被氧化進(jìn)而達(dá)到去除的目的。但是在上世紀(jì)九十年代，我國(guó)開始應(yīng)用生物法進(jìn)行除重金屬污染，該技術(shù)的使用提高了治理重金屬水域的效率，也增強(qiáng)了環(huán)境的治理手段，主要做法氛圍三種，即微生物法、人工濕地以及植物修復(fù)法。

從2003年教育部發(fā)布《教育部辦公廳關(guān)于做好高等學(xué)校自主選拔錄取改革試點(diǎn)工作的通知》起至今，高校自主招生政策已經(jīng)開展實(shí)施了15年。參與自主招生的高校從2003年的北京大學(xué)、北京師范大學(xué)、上海交通大學(xué)等22所高校擴(kuò)展到2018年的90所高校。通過分析政策文件可以發(fā)現(xiàn)，自主招生選拔的人才具有綜合素質(zhì)高、實(shí)踐能力強(qiáng)、有學(xué)科特長(zhǎng)、全面發(fā)展且具有創(chuàng)新潛質(zhì)的特征等特征，并隨著年份的推進(jìn)高校對(duì)人才評(píng)價(jià)的側(cè)重點(diǎn)有所不同。同時(shí)，高校在具體執(zhí)行自主招生政策中也有其自身評(píng)價(jià)人才的偏向。表1中列出2003至2008年教育部自主招生政策及其對(duì)人才選拔標(biāo)準(zhǔn)的論述。

3.2 礦區(qū)重金屬污染水域的處理方法

另外一種是地下開采，這種開采方式會(huì)破壞礦區(qū)的地下巖層結(jié)構(gòu)以及地下水結(jié)構(gòu)，地下開采無可避免會(huì)導(dǎo)致原本穩(wěn)定的巖層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，形成錯(cuò)位或者坍塌現(xiàn)象，嚴(yán)重的話還會(huì)導(dǎo)致隔水層斷裂，各個(gè)巖層之間的地下水系統(tǒng)循環(huán)被破壞，嚴(yán)重的影響了地下水的溶析性、流動(dòng)性以及沖刷能力，然而礦區(qū)的開采會(huì)伴隨一些地下水溶析重金屬，使得各個(gè)巖層之間的地下水含有重金屬的面積擴(kuò)大化，這種隱蔽性的地下水域污染，給人工治理帶來非常大的難度，另外，被重金屬污染的地下水一旦涌出地表形成水流，就會(huì)對(duì)地表土壤環(huán)境造成不可逆危害。

礦區(qū)開采過程中通常會(huì)遺留一些礦井水，而受到采礦工作的影響，礦井水會(huì)通過滲流的方式滲透進(jìn)礦區(qū)附近的地下水域，而另一方面，采礦區(qū)的排水工作會(huì)導(dǎo)致附近的地下水位下降，巖層里面的飽和帶將會(huì)轉(zhuǎn)化為包氣帶，礦區(qū)許多容易與水相融的物質(zhì)會(huì)在自然環(huán)境的作用下與地下水進(jìn)行循環(huán)交流，不得不說，水源是溶析、攜帶重金屬的一種良好載體，無論是地面污染徑流還是地下水污染，都會(huì)在一定的條件下，成為水污染通道。

總體而言，柬埔寨在平衡地緣壓力和提升文化影響力的雙重考量下選擇了積極配合的行為同中國(guó)發(fā)展文化外交關(guān)系。柬埔寨既尊重中國(guó)在其中扮演的主導(dǎo)角色，又注重吸收中國(guó)的資源來充實(shí)自身的文化發(fā)展。

（2）沉淀法：這種方式操作比較簡(jiǎn)單，主要是向污染水域中投放化學(xué)試劑，利用化學(xué)反應(yīng)的原理達(dá)到除重金屬的目的。一般來說重金屬水域都會(huì)與相對(duì)應(yīng)的藥劑產(chǎn)生反應(yīng)從而形成比較難以溶解的沉淀物，一般是利用中和沉淀或者硫化沉淀達(dá)到固體和液體分離的效果，有效的減少水域中重金屬的含量。

礦區(qū)的重金屬污染不僅僅是某一個(gè)方面造成的，其污染的成因是由于多方面共同作用所導(dǎo)致的，而礦區(qū)的運(yùn)營(yíng)是原因之一，在礦區(qū)開采、運(yùn)輸和加工的過程中，由于供應(yīng)商對(duì)于費(fèi)用的把控，導(dǎo)致礦區(qū)的洗冶礦水以及生活污水都采用就近排放的方式，而整個(gè)礦區(qū)的開采沒有明顯的治理措施進(jìn)行規(guī)劃，導(dǎo)致礦區(qū)的尾砂礦、廢石土隨處可見，這些含有重金屬的污染物暴露的礦區(qū)，經(jīng)過雨水的作用，不斷滲透地下，甚至隨處擴(kuò)散，導(dǎo)致礦區(qū)周圍的水域都受到了嚴(yán)重的重金屬污染，影響了周圍自然環(huán)境的發(fā)展，對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)的產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞

。

（4）人工濕地法：通過構(gòu)建新的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，利用物理化學(xué)以及生物的共同作用達(dá)到凈化的目的，這種治理方法能夠有效的應(yīng)對(duì)外界的沖擊負(fù)荷能力，并且也是一種常見的方式，其治理的成本較低、消耗較少并并且利于操作。

（5）生物吸附法：利用生物自身的發(fā)展特性，或者某些特殊成分吸附一些在水中溶解的重金屬，采用的一般有微生物吸附法和活性污泥法

。

相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究證明，目前中和沉淀法以及吸附法運(yùn)用較為廣泛，對(duì)于廢水的處理效率能夠高達(dá)百分之一百，如果想要改善廢水的顏色，可以用微生物法以及模擬廢水聯(lián)介作用處理重金屬成分，其效果顯著。

2.2.3 砧木處理 把處理好的白榆種子按照30 cm×40 cm育苗方式種植，次年粗度達(dá)到0.5 cm以上時(shí)就可嫁接金葉榆。

3.3 加強(qiáng)監(jiān)督檢查力度

在當(dāng)前生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度逐漸增大的情況下，環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為一項(xiàng)重點(diǎn)工作，且在國(guó)家發(fā)展規(guī)劃上已經(jīng)上升的國(guó)家戰(zhàn)略層次，成為未來國(guó)家發(fā)展的主題。然而此項(xiàng)工作的最終落實(shí)，需要政府、企業(yè)、環(huán)境監(jiān)管機(jī)構(gòu)等多方協(xié)作，方能形成合力。就礦區(qū)水資源重金屬污染問題而言，不能單純依靠企業(yè)自身來進(jìn)行處理，其污染防治需要礦山開采企業(yè)和相關(guān)部門共同進(jìn)行監(jiān)管，強(qiáng)化督導(dǎo)，從而約束開采行為，加大水資源保護(hù)和環(huán)境治理力度。一方面，礦山開采企業(yè)必須落實(shí)環(huán)境保護(hù)責(zé)任，針對(duì)規(guī)范開采行為制定嚴(yán)格的規(guī)章制度，形成常態(tài)化的內(nèi)部監(jiān)督檢查機(jī)制，要求所有開采操作都必須嚴(yán)格按照綠色環(huán)保要求來進(jìn)行，對(duì)各種不規(guī)范作業(yè)行為，要嚴(yán)肅處理，從而通過內(nèi)部監(jiān)督來保證開采工作的規(guī)范進(jìn)行。另一方面，地方監(jiān)管部門也應(yīng)進(jìn)一步加大對(duì)礦山開采企業(yè)的監(jiān)管力度。綜合執(zhí)法、水利、生態(tài)環(huán)境、公安等多部門要形成聯(lián)合監(jiān)管機(jī)制，彼此配合，針對(duì)礦山開采企業(yè)所存在的各方面問題進(jìn)行常態(tài)化監(jiān)督檢查，從而對(duì)各種潛在問題形成檢查的全面覆蓋，以確保礦山開采企業(yè)能夠嚴(yán)格落實(shí)國(guó)家對(duì)于江山環(huán)保問題的相關(guān)規(guī)定和要求。對(duì)于違反規(guī)定的企業(yè)，必須加大打擊力度，限期進(jìn)行整改，對(duì)于屢禁不止的企業(yè)，應(yīng)責(zé)令關(guān)停，如此方能以強(qiáng)硬手段讓礦山開采企業(yè)不敢踩踏生態(tài)紅線，進(jìn)而有效降低環(huán)境污染問題的發(fā)生概率，保護(hù)好人類賴以生存的水環(huán)境。

4 結(jié)語(yǔ)

金屬礦作為人類經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必需元素，同時(shí)也是重金屬污染的重要源頭，隨著經(jīng)濟(jì)不斷地發(fā)展，工業(yè)行業(yè)越來越依賴自然資源的開采，礦區(qū)的水域環(huán)境污染也越來越嚴(yán)重，重金屬污染治理成為當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的首要問題，針對(duì)復(fù)雜多變的地形，就現(xiàn)有的治理技術(shù)而言，對(duì)于重金屬污染郊外集中地鵲羽采取物理法學(xué)等吸附沉淀技術(shù)較為高效，對(duì)于重金屬污染區(qū)域，可以采取植物和濕地富集的方式進(jìn)行治理，盡管周期較長(zhǎng)，但是對(duì)于環(huán)境的長(zhǎng)久發(fā)展很有益處。礦區(qū)的地形多變，風(fēng)化以及降雨等自然現(xiàn)象會(huì)不斷擴(kuò)散重金屬的污染面積，我們需要有針對(duì)性的治理。

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