礦區污染土體有機重構技術與實施—以潼關金礦為例

胡 雅

（陜西省土地工程建設集團有限責任公司，陜西 西安 710075）

潼關縣地處陜西省關中平原東部，有關中地區東大門的稱號。潼關縣礦產資源豐富，有金、銀、黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦等礦產資源。金礦開采歷史悠久，于1975年開始，并在1985-2000年達到頂峰，為我國黃金生產和地方經濟發展做出了巨大貢獻。由于多年大規模的金礦無序開采，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災害。礦渣廢棄物中的重金屬隨著礦山排水和降雨進入周邊水環境或直接進入土體，造成污染。礦區植被覆蓋大幅度降低，土壤退化嚴重，水土流失加劇，生態系統嚴重破壞[1]，嚴重威脅當地居民生產生活。

開發物理—化學—生物措施綜合修復于一體的金礦區復合污染土體工程隔離治理技術，并通過技術的實施，對采礦廢渣堆、尾礦廢渣堆、受污染土體及周邊環境的綜合修復與治理[2]，使礦區生態環境得到較大程度的修復與改善，從而維護小秦嶺水源涵養地、保護生物多樣性、減少災害發生的可能性，最終使金礦區以及附近村民的生活、財產安全得到保證，促進人地和諧發展、切實惠及民生。

1 土體物理重構的設計與實施

場地清理、污染物推平、碾壓主要包括岸邊場地礦渣的清理與平整，以及河道清理。應用隔離修復技術充分調研地下水水位埋深情況，可有效避免因地下水位過高，引起尾渣污染地下水體的問題。將含有毒重金屬污染物推平、碾壓緊實，依據地勢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，避免對隔離層結構造成損害。在將含有毒重金屬污染物推平、碾壓過程中的壓實系數應不低于0.95；場地整體坡度隨地形調整，要求不超過5°，在較陡地段可將場地平整成臺階型，以達到因地制宜、節約工程成本的目的。

根據理想農用地土體剖面構型，構建不同物質與功能剖面，以及利用毛細屏障原理構建不同松緊度的土體剖面，最終形成復合污染土體重構目標剖面（圖1），即在隔離層之上構建滿足一定質地、結構和緊實度要求的“心土層”和“表土層”，以滿足土體力學強度和滲透特性的要求。實際工程中綜合考慮工程成本及隔離層的導水特性，隔離層由黃土、熟石灰、細沙和活性炭，或者黃土、熟石灰、細沙和粘土礦物組成，其中粘土礦物可優選坡縷石，是由于坡縷石具有發育的內孔道和較大表面積，化學穩定性高，吸附能力強，對Hg離子具有較好的吸附作用。隔離層材料黃土：熟石灰：細沙：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間的推移而降低，通常在稍高于最優含水率的情況下進行壓實，以降低壓實隔離層的滲透系數，確保被隔離的污染土體中重金屬免遭入滲水的淋溶和擴散遷移。隔離層鋪設碾壓過程中噴灑水，使隔離層的含水率達到10%～13%，壓實系數應確保不低于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，容重為1.50～1.55g·cm-3，為防止降雨和灌溉對隔離層結構和功能的影響，厚度不低于40cm。在壓實的干凈黃土之上再覆蓋干凈黃土作為耕土層，使之沉實至能滿足植物根系發育的緊實程度，沉實穩定后的土層厚度≥30cm，如此，耕作層、凈土層與隔離層共同構成了較為適合的剖面構型。

圖1復合污染土體剖面重構

2 土體生物重構的設計與實施

在對廢棄渣堆土體重構的基礎上，選擇鄉土樹種、水力穩定性高、生態環保、適應性強植物和根際微生物進行植被重建。土體重構初期，在項目區種植耐受性強的林木，除能進一步降低土壤中有害重金屬元素的含量，還可以調節區域小氣候、保持水土、涵養水源，吸附粉塵。結合樹種對重金屬的修復能力及觀賞性，選擇刺槐、山楊和石榴進行種植。土壤中的重金屬呈固態，在微生物的作用下，重金屬離子的存在形態可以改變，使固態活化成可溶態或交換態，有利于植物吸收富集，提高植物修復效率，微生物還能與重金屬離子鰲合，或者沉淀重金屬離子，減少重金屬對環境的污染。

在廢棄尾礦庫、溝道壩地區選擇當地生長狀況良好的楊樹作為護坡樹種，分別建植在護坡溝道兩側，樹苗間距2m。堆渣場地分為堆渣區和氰化池分布區兩類區域。考慮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，掩埋于地下可能會對農作物產生不良影響[3]，種植以觀賞性植物為主，因此將場地原有氰化池殘渣包埋覆土后作為林地，種植楊樹、馬尾松、女貞子等樹種，既能有效利用土地，又能美化環境。而堆渣區的堆渣場是將場地整平隔離覆土后，恢復耕地，根據當地農業種植情況，種植玉米、花生等農作物。對于受到中低濃度重金屬污染的土壤，可以利用植物生長過程中對于特定重金屬元素的吸收這一特點，降低土壤重金屬含量，通過投加根際微生物，強化植物修復作用，提高修復效率。綜合施用氮、磷、鉀化肥及有機肥對重構土體進行培肥，加速土壤熟化，并投加適量蚯蚓和對重金屬有處理作用的菌種[4]。

有機重構技術實施后，項目區種植的玉米、花生等農作物長勢良好，增加了農民收入，改善了當地人民的生活水平。工程建設改善了農業生產條件，有效地提升了農業機械化程度，大大提高勞動生產效率，降低生產成本，使得新增耕地供養人數增加，間接經濟效益十分可觀。