有色金屬礦區(qū)水體污染現(xiàn)狀及濕地植物治理方法研究

文章編號：1674-6139（2025）05-0178-06

中圖分類號：X522文獻標志碼：B

CurrentSituation ofWaterPollution in Non-ferrous Metal Mining Areas and Wetland Plant Treatment Methods

Shi Shuyan

（Henan Fourth Geological and Mineral Resources Survey Institute Co.，Ltd.，Zhengzhou 45oooo，China）

Abstract：Thewastewatergeneratedduringtheminingandprocessingofnon-ferousmetalminingareascontainsvariouspolutants，posingousthattoeologalvioentTisdtudiouctedoeentiaiooftelin innon-ferousmetalminingareasandwetlandplanttreatmentmethods.Thisstudycolectswatersamplesfromminingareas，detects polutionconcetratiosndlysteurrntsationofwaterlutioIdidesthlltedreasoingtof terpolutio，osideingthdaptabilityowthbilityndlndapeoflantsndontrololtiotoughetladplatoba tionandlayout.ItdetectsthetreatmentefectthroughfluorescenceparametersandCODvalues.Theesultsshowedthattherearecur rentlysevenmainpllutants，mostoficheaymetalios.espatialdnsityofpolltantsinthemiddleseconofthesudyrea isrelativelyhighndtheonphotochemicalquencngcoeficientandCODvaluehavebeengreatlyucedftertreatmentTeand plant treatment method has played a significant role.

Keywords：nonferrousmetalminingaras；waterpolltion；polutionsatusanalysis；wtlandplantmanagement；polutionsouce

前言

有色金屬礦區(qū)作為重要的礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域，長期以來對當?shù)亟?jīng)濟和社會發(fā)展起到了關(guān)鍵作用。然而，隨著礦產(chǎn)資源的開采和加工，有色金屬礦區(qū)往往伴隨著一系列環(huán)境問題，其中水體污染尤為突出。

有色金屬礦區(qū)的水體污染不僅影響礦區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境的安全與健康，還可能對當?shù)鼐用竦纳钯|(zhì)量和健康造成潛在威脅。

文獻[1]識別了礦區(qū)的水體污染來源，開展煤礦洪水排澇設(shè)施的全面排查和評估，以減少洪水對礦區(qū)水體的污染，提高排澇效率，促進礦區(qū)水資源的保護和治理。文獻[2]識別了離子型稀土礦區(qū)地下水氨氮污染的主要來源，即硫酸銨介導(dǎo)的原地浸礦工藝。通過實地監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，評估了礦區(qū)及周邊地下水氨氮污染的程度，并分析了礦區(qū)水體的整體污染現(xiàn)狀，包括污染的空間分布、時間變化等，為污染治理提供了全面的背景信息。文獻[3]識別了廣西錳礦區(qū)土壤和植被受到多種重金屬元素的復(fù)合污染，并評估了 Mn，Cd 等元素的重度污染情況。

利用濕地植物治理有色金屬礦區(qū)的水體污染具有廣闊的應(yīng)用前景，基于上述分析，圍繞有色金屬礦區(qū)水體污染現(xiàn)狀及濕地植物治理方法展開探討，旨在為礦區(qū)水體污染治理提供新的思路和方法，促進礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)保護。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域地形復(fù)雜，山地與河谷交錯，氣候條件濕潤多雨。由于長期的開采活動，礦區(qū)內(nèi)形成了大量的尾礦庫、廢石堆和廢水池，這些區(qū)域成為水體污染的主要源頭。尾礦庫中的廢水含有高濃度的重金屬離子和有毒有害物質(zhì)，通過地下滲透和地表徑流污染周圍生態(tài)。同時，廢石堆中的風化產(chǎn)物和雨水沖刷形成的泥沙也加劇了水體的渾濁度。除了直接的水體污染，該有色金屬礦區(qū)還面臨著土壤污染和大氣沉降的間接影響。采礦活動產(chǎn)生的廢石和尾礦在堆存過程中，重金屬元素會逐漸滲出并污染土壤，進而通過雨水沖刷進入水體。

2有色金屬礦區(qū)水體污染現(xiàn)狀分析

2.1 水樣采集

污染水體采樣是水質(zhì)監(jiān)測和污染評估的關(guān)鍵步驟，目的是獲取具有代表性的水樣以進行后續(xù)的污染分析和研究[4]。采樣過程必須科學(xué)、規(guī)范，確保采集到的水樣能夠真實反映水體的污染狀況。以下是一些關(guān)于污染水體采樣步驟。

步驟1：采樣位置確定。在了解礦區(qū)的地形地貌、水流路徑和污染源分布情況的基礎(chǔ)上，在研究區(qū)布設(shè)17個采樣點。

步驟2：準備采樣設(shè)備和容器，即手動采樣器和有機玻璃容器。采樣前，需要將采樣設(shè)備和容器沖洗干凈，避免與外界污染接觸。

步驟3：將采樣管逐步浸入水中，以4/5深為宜，并緩慢收回采樣管，注意不要沾到邊緣或深夾污垢。采樣完成后，將采樣管上提，將口蓋隨即無縫密閉。

步驟4：詳細記錄采樣信息，對每個樣品進行編號，并標注清楚采樣點、采樣時間、采樣人員姓名等必要信息[5]

步驟5：將樣品送往分析實驗室，并確保在運輸過程中避免震動、高溫和污染，保持樣品的密封性和完整性。

整個采樣過程中應(yīng)嚴格遵守相關(guān)的環(huán)保標準和法規(guī)要求，以確保采樣數(shù)據(jù)的準確性和合法性。

2.2 現(xiàn)狀分析設(shè)備與方法

原子熒光光譜法是一種基于原子輻射能量分析的發(fā)射光譜原理進行檢測[的方法，主要工作參數(shù)設(shè)置如下：光源類型－空心陰極燈；光源功率－220mW ;檢測限 ;線性范圍－大于三個數(shù)量級;精密度 -RSDlt;0.7% ；原子化器溫度 -25% ；進樣方式－蠕動泵。根據(jù)原子熒光光譜檢測結(jié)果，按照下述公式計算水體總體污染濃度，具體如式（1）：

式（1）中， X 代表水體總體污染濃度； x_i 代表第i種污染物的污染濃度； n 代表污染物種類。污染物空間密度是指特定地區(qū)污染物含量與該地區(qū)或國家的面積之比，它反映了單位面積范圍內(nèi)的污染負荷。一般來說，排放密度越高，表示單位面積內(nèi)的污染物濃度越高。根據(jù)上述測量得到的污染物濃度，利用核密度分析工具計算空間密度，它是指在特定地理區(qū)域內(nèi)單位面積上污染物的分布和強度[7]。結(jié)合地理空間信息，將這些數(shù)據(jù)映射到相應(yīng)的地理位置上。然后，利用空間分析技術(shù)，可以計算每個區(qū)域的單位面積污染物濃度，即污染物空間密度。污染物空間密度的分析有助于了解水體污染在不同地區(qū)的差異和變化趨勢。通過比較不同區(qū)域的污染空間密度，可以識別出污染嚴重的熱點區(qū)域，這些區(qū)域是水質(zhì)改善的重點對象，為制定有效的污染治理提供指導(dǎo)。

2.3 水體污染現(xiàn)狀

2.3.1 污染物質(zhì)組分現(xiàn)狀

原子熒光光譜法檢測出來的污染物質(zhì)組分見表1。

從表1中可以看出，研究區(qū)水體中主要有12種污染物質(zhì)且多數(shù)都為重金屬污染物質(zhì)。其中，銅（ Gu） 的濃度范圍最高，從 0.222mg/L 到 12.572mg/L ，表明銅是該地區(qū)的主要污染物質(zhì)，因此根據(jù)銅的高濃度，可以初步判斷該礦區(qū)為銅礦區(qū)。

2.3.2污染空間密度分布現(xiàn)狀

通過對污染空間密度現(xiàn)狀進行分析可知，污染空間密度介于 0.1～18.6t/km² 之間，共劃分六個等級，在研究區(qū)中間段，污染物空間密度最高，大約占 62.3% ，其余區(qū)域空間密度則相對逐漸降低，由此說明中部地區(qū)為銅礦區(qū)主要聚集區(qū)域，存在著高強度的工業(yè)活動，而其余區(qū)域距離污染源較遠，在地下滲透和地表徑流等作用下，污染物的擴散和稀釋作用使得排放密度降低。

3濕地植物治理研究

3.1濕地植物治理方法

為了有效治理有色金屬礦區(qū)水體污染，尋求一種既經(jīng)濟又高效的治理方法成為當前研究的熱點[8]。針對該有色金屬礦區(qū)的水體污染問題，濕地植物作為一種自然的生態(tài)修復(fù)手段，在治理水體污染方面展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。該區(qū)域擁有一定面積的濕地生態(tài)系統(tǒng)，濕地植物資源豐富[9]。這些濕地植物具有較強的重金屬吸收能力和凈化水質(zhì)的功能，可以通過種植適當?shù)臐竦刂参?，?gòu)建人工濕地系統(tǒng)，對礦區(qū)污染水體進行生態(tài)修復(fù)和治理。濕地植物治理有色金屬礦區(qū)水體污染的過程如下：首先，根據(jù)水體污染現(xiàn)狀，將有色金屬礦區(qū)研究區(qū)分為三個區(qū)域，即：重度污染區(qū)-這一區(qū)域的水體受到嚴重的污染，可能含有高濃度的重金屬、有毒物質(zhì)或其他污染物;中度污染區(qū)-這一區(qū)域的水體受到一定程度的污染，但污染程度相對較輕。輕度污染區(qū)或未受污染區(qū)-這一區(qū)域的水體相對較為清潔，或者受到的污染非常輕微。其次，根據(jù)污染區(qū)域的不同，進行濕地植物的篩選和搭配。濕地植物的篩選和搭配是濕地生態(tài)恢復(fù)和污染治理中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對污染區(qū)域的不同，選擇適宜的濕地植物，不僅能提高濕地凈化污水的能力，還能促進濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和多樣性。

以下是具體的篩選原則；適應(yīng)性原則－植物必須適應(yīng)濕地環(huán)境，包括土壤、水分、氣候等條件。對于污染較重的區(qū)域，應(yīng)選擇耐污性強、能吸收和凈化污染物的植物;生長力原則－植物應(yīng)具有強大的生長力，能在濕地環(huán)境中快速繁殖和擴展。根系發(fā)達的植物有助于固定土壤，增強濕地的穩(wěn)定性；景觀性原則-植物應(yīng)與周圍景觀相協(xié)調(diào)，既具有生態(tài)功能，又具觀賞價值。這有助于提升濕地的整體美觀度，吸引更多游客；多樣性原則－盡量選擇多種植物進行搭配，形成豐富的植物群落。這有助于提高濕地的生物多樣性，增強生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；經(jīng)濟性原則-在滿足以上原則的基礎(chǔ)上，考慮種植經(jīng)濟價值較高的植物，如藥材、香料等，以實現(xiàn)濕地建設(shè)的經(jīng)濟效益[10]?；谏鲜龇治觯槍ρ芯繀^(qū)，濕地植物的篩選和搭配方案如下：

3.1.1 重度污染區(qū)

挺水植物、沉水植物與漂浮植物的搭配組合：蘆葦、香蒲等挺水植物不僅能有效凈化水質(zhì)，還能為水生生物提供棲息地；狐尾藻、金魚藻等沉水植物能夠深入水底，吸收底泥中的有害物質(zhì)，進一步凈化水體；鳳眼蓮、大漂等漂浮植物能夠覆蓋水面，阻止有害物質(zhì)進入水體，同時吸收水中的營養(yǎng)物質(zhì)。

3.1.2 中度污染區(qū)

挺水植物與浮葉植物搭配：如荷花與千屈菜組合，荷花能夠吸收水中的有害物質(zhì)，同時其美麗的花朵也能提升景觀效果；千屈菜則具有較強的凈化能力，同時其根莖也可藥用。沉水植物與漂浮植物搭配：如苦草與浮萍組合，苦草能夠吸收底泥中的有害物質(zhì)，而浮萍則能覆蓋水面，防止污染物擴散。

3.1.3 輕度污染區(qū)

濕生植物與陸生植物搭配：在濕地邊緣種植水杉、落羽杉等濕生植物，與岸邊的垂柳、歐美楊等陸生植物相搭配，形成豐富的植物群落，提升整個區(qū)域的生態(tài)穩(wěn)定性。

接著進行濕地植物的種植和布局。根據(jù)濕地的地形、水質(zhì)狀況以及植物的生長習性，合理規(guī)劃植物的種植區(qū)域和密度。確保植物能夠充分利用空間，同時避免因為種植過密而影響植物的生長和凈化效果。然后，濕地植物開始發(fā)揮凈化作用。植物的根系能夠吸收水體中的營養(yǎng)物質(zhì)和重金屬，并通過生物轉(zhuǎn)化作用將其轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。同時，植物的葉片和莖部也能夠吸附和降解水體中的有機污染物，進一步改善水質(zhì)。接著，定期對濕地植物進行養(yǎng)護和管理，保持良好的凈化效果。此外，還需要定期監(jiān)測水質(zhì)變化，評估濕地植物的凈化效果，并根據(jù)實際情況進行調(diào)整和優(yōu)化。最后，當濕地植物達到一定的生長周期或凈化效果下降時，需要進行更新和替換。選擇新的濕地植物品種，按照上述流程重新進行種植和布局，以保持濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持續(xù)凈化能力。濕地植物治理方法實現(xiàn)現(xiàn)場見圖1。

總的來說，濕地植物在水污染物去除中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，通過吸收、轉(zhuǎn)化和遮蔽等多種機制，共同實現(xiàn)水體的凈化和保護。

3.2治理效果測試指標

3.2.1 熒光參數(shù)測試

使用葉綠素熒光儀測定熒光參數(shù)來分析水污染是一個有效的手段。NPQ是測量光合作用響應(yīng)環(huán)境脅迫的重要參數(shù)。當環(huán)境脅迫（如水體污染）發(fā)生時，NPQ值會升高。因此，通過葉綠素熒光儀測定NPQ值，可以了解水生植物在污染環(huán)境下的生理響應(yīng)，從而進一步分析水體的污染狀況。

3.2.2COD（化學(xué)需氧量）測試

高錳酸鉀法測定化學(xué)需氧量（COD）是一種常用的水質(zhì)檢測方法。以下是該方法的詳細步驟：

（1）取 100mL 置于 250mL 錐形瓶中。

（2）添加試劑：加入硫酸，使其呈酸性。

（3）加入高錳酸鉀溶液，作為氧化劑，并攪拌均勻。

（4）加熱反應(yīng)：將混合液轉(zhuǎn)移到沸水浴中，加熱反應(yīng)一段時間。

（5）冷卻與滴定：反應(yīng)結(jié)束后，將混合液冷卻至室溫。隨后，通過加入還原劑（如亞硫酸鈉）或其他試劑，使過量的高錳酸鉀還原，并用草酸鈉進行滴定，直至觀察到顏色變化。

（6）計算：根據(jù)滴定過程中消耗的高錳酸鉀或還原劑的量，結(jié)合反應(yīng)系數(shù)，計算出樣品中的COD值。COD值以 mg/L 為單位表示。

熒光參數(shù)測試和COD測試可以相互補充，提供更全面的水質(zhì)信息。

3.2.3氨氮污染指標測試

（1）同樣取 100mL 置于 250mL 錐形瓶中。（2）添加試劑：加入納氏試劑，并搖勻。（3）分光光度測定：將顯色后的水樣置于分光光度計中，在 420nm 波長下測定吸光度。（4）將測得的吸光度轉(zhuǎn)換為水樣中氨氮的濃度，結(jié)果以 mg/L 表示。

3.3 測試結(jié)果與分析

從三個研究區(qū)內(nèi)各選擇5個監(jiān)測點作為濕地植物治理方法應(yīng)用前后效果分析點，結(jié)果見表2。

從表2中可以看出，治理后非光化學(xué)淬滅系數(shù)和COD值均有很大程度地降低，反映了水質(zhì)在經(jīng)過濕地植物治理后得到了顯著改善，證明了治理方法的有效性。這不僅有利于水生植物和微生物的生長繁殖，也有助于提高水體的生態(tài)功能和自凈能力。同時，這也為水體資源的可持續(xù)利用提供了有力保障。

4結(jié)束語

濕地植物作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，具有強大的生態(tài)修復(fù)能力，通過吸收、轉(zhuǎn)化和固定污染物，改善水質(zhì)，恢復(fù)濕地生態(tài)功能。為此，研究中深入剖析了當前有色金屬礦區(qū)水體污染的嚴峻形勢，并詳細闡述了濕地植物在治理過程中的獨特優(yōu)勢和應(yīng)用方法。通過研究，更加清晰地認識到有色金屬礦區(qū)水體污染的復(fù)雜性及其對環(huán)境與生態(tài)造成的潛在威脅。面對這一挑戰(zhàn)，濕地植物治理方法展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。在實際應(yīng)用中，選擇了適應(yīng)性強、生長迅速且具有較好凈化能力的濕地植物種類，通過合理配置植物群落，構(gòu)建濕地生態(tài)系統(tǒng)，對有色金屬礦區(qū)的水體進行治理。結(jié)果表明，濕地植物治理方法能夠顯著降低水體中的非光化學(xué)淬滅系數(shù)和COD值，有效改善水質(zhì)。

參考文獻：

[1]王佳藝.礦區(qū)水污染現(xiàn)狀及治理研究[J].世界有色金屬，2023（9）：130-132.

[2]趙倩倩，賴小彬，洪本根，等.南方離子型稀土礦區(qū)地下水氨氮污染現(xiàn)狀及其治理技術(shù)[J].福建冶金，2024，53（1）：35-38.

[3]黃春霞，黃立幸.廣西錳礦區(qū)重金屬污染現(xiàn)狀及治理對策研究綜述[J].能源環(huán)境保護，2021，35（1）：1-5.

[4]周富宇，高照良，張帥，等.陜西省咸陽市澇池污染特征和水質(zhì)現(xiàn)狀[J].水土保持通報，2022，42（5）：80-86.

[5]張瑞溪，劉婭君，羅泳楠，等.重慶市長壽湖水庫表層水體重金屬時空分布及風險評價[J].環(huán)境科學(xué)，2024，45（3）：1428-1438.

[6]王賽男，劉學(xué)淞，賀廣凱，等.基于氧化/吹掃捕集-冷

原子熒光光譜法測定海水中痕量總汞[J].環(huán)境化學(xué)，2023，42（3）：986-995.

[7]王艷平，張偉，苗家慧，等.感潮閘控型河流水污染特征及其對引水的響應(yīng)[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2023，43（6）：226-237.

[8]盧秀秀，劉云根，王妍，等.典型挺水植物應(yīng)用于濕地生態(tài)修復(fù)工程污染凈化效應(yīng)差異性研究[J].環(huán)境污染與防治，2024，46（1）：87-91;98.

[9]殷壽延，楊思林，寇旭陽，等.濕地植物對鎘和抗生素單一及復(fù)合污染物的去除機制[J].生態(tài)毒理學(xué)報，2024，19（1）：127-149.

[10]崔鍵，彭穎，周陽，等.中國外來入侵水生植物及其在污染水體生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用進展[J].植物資源與環(huán)境學(xué)報，2024，33（1）：1-13.

投稿須知

文章題名不超過25字，來稿請附英文題名，摘要（200-250字）和關(guān)鍵詞（3-5個），并附有相應(yīng)的英文工作單位（包括所在地名稱）。注意摘要為文章內(nèi)容的縮寫，應(yīng)反映出文章的主要觀點，不加評述，盡量不用“我們、筆者、本文”等作主語，應(yīng)體現(xiàn)出論題、觀點、方法和結(jié)論，是一篇獨立的短文。

來稿請附第一

作者簡介，可按下列順序列出：姓名、出生年、性別、畢業(yè)學(xué)校、學(xué)位、職稱及主要從事的工作或研究方向。