有色金屬尾礦庫對周邊土壤環境污染特征評價及治理

史國武

（臨汾市核與輻射安全中心， 山西 臨汾 041000）

有色金屬資源為我國社會經濟的發展作出了非常重要的貢獻。最近幾年以來，隨著國民經濟的快速發展，社會對有色金屬的依賴程度越來越高，這使得有色金屬的開采、冶煉及加工變得更加活躍，以順應社會發展需求[1]。但是有色金屬礦中包含有大量的重金屬，所以在有色金屬開采和冶煉過程中，會對附近的土壤造成嚴重的污染，使得土壤中的重金屬含量出現急劇上升[2]。隨著我國對生態環境保護力度的不斷增加，以及人們環境保護意識的不斷增強，人們越來越關注有色金屬尾礦對周邊土壤環境造成的污染問題[3，4]。針對該問題，一方面需要采用先進的管理思想，另一方面需要充分利用最先進的科學技術手段進行處理，只有這樣才能夠更好的防治重金屬污染問題，促進有色金屬開發的可持續發展，提升生態環境質量[5，6]。本文主要結合具體案例，對有色金屬尾礦庫對周邊土壤環境污染的特征進行評價，在此基礎上提出針對性治理措施。以期本文的研究能在一定程度上降低有色金屬開發對環境造成的不良影響，提升礦區環境質量。

1 有色金屬尾礦庫概況

在對有色金屬礦區進行開采時，需要設置圍地或者筑壩攔截谷口，形成尾礦庫。主要作用就是在進行礦石選別之后，將尾礦以及其他的工業廢料堆放在該場地。本文所述的有色金屬尾礦庫海拔高度在100 m 左右，整個尾礦庫占據的面積超過了150 hm2，尾礦庫內部存儲了大量的有色金屬尾礦。受到技術水平的限制，現有的技術水平還無法有效對尾礦中的重金屬等污染物進行有效處理，不僅導致了大量的資源流失，同時還會對附近的水質、土壤、空氣等造成嚴重的污染。一般而言，尾礦庫對環境造成的污染主要分成兩大部分，分別為工業廢水和固體棄渣。選礦過程中會用到大量的藥劑，這些包含有藥劑的工業廢水排放后會與土壤中的其他物質發生作用產生污染；固體棄渣中則包含有大量的重金屬，甚至可能包含有放射性金屬，這些重金屬會對附近土壤造成污染，還可能通過土壤滲透到地下水中對附近區域的水質造成污染。

2 尾礦庫周邊土壤污染情況

2.1 土壤樣本采集

為了對尾礦庫周邊土壤的污染情況進行檢驗，需要在附近土壤中采集樣本進行檢測。本研究中共采集得到了5 份尾礦庫周邊的土壤樣本，其中1 份樣本取自于尾礦庫中心位置，另外4 份樣本取自于尾礦庫東南西北4 個方向，與尾礦庫距離150 m 的位置。樣本選取會對檢測結果產生重要的影響，在采集樣本時應該遵循隨機的原則，降低人為因素的干擾。對采集得到的土壤樣本進行烘干處理后對其重金屬進行全面檢測。通過直接火焰原子吸收光譜檢測法對土壤中的重金屬及其含量進行檢測。已有的實踐經驗表明，這種檢測方法能夠快速、準確的檢測到土壤中包含的重金屬類型及其含量大小。為了降低檢測過程對檢測結果的影響，在開展實驗過程中，嚴格遵循相關操作規范標準。

2.2 土壤樣本檢測結果

對采集到的土壤樣本進行水磨精選后，其整體上呈現出白色特征。如下頁表1 所示為檢測得到的土壤中包含的重金屬類型及其含量。為了橫向對比尾礦庫周邊土壤中重金屬含量與本地區其他位置土壤中重金屬含量情況，表中還給出了本地區土壤中重金屬含量的背景值。從表中數據可以看出，重金屬砷、汞、鉻的含量與本地區其他位置對應元素的含量相比較而言略高，但是高出的幅度不大。說明尾礦庫對周圍土壤中砷、汞、鉻含量的污染不是非常嚴重，在可以接受范圍內，對于這幾種重金屬只需要采取簡單措施處理即可。但是鉛、鎘元素的含量卻非常高，與本地區其他位置的土壤相比較而言，這兩種元素含量高出10 多倍。由此可以看出，尾礦庫對周圍土壤中的鉛和鎘含量的污染非常嚴重。在治理土壤污染情況時，需要對這兩種元素進行重點整治，以降低這兩種重金屬元素對土壤的污染程度。

表1 尾礦庫周邊土壤重金屬含量檢測結果 mg/kg

3 尾礦庫土壤環境污染特征

本研究中基于地質累積指數法對尾礦庫周圍土壤中的重金屬污染情況進行評價，該種方法最開始被提出時，主要作用是對沉積物中的重金屬污染情況進行定量評價。基于該種方法進行評價時，考慮到了本地區自然成巖作用下的元素含量背景值，同時還考慮到的可能對元素含量造成影響的各種外界影響因素，包括人為因素的影響。污染評價指數的計算公式如下：

式中，B和C分別表示沉積物中的元素含量背景值以及對應的實際檢測值，k表示外部因素可能對元素含量背景值造成影響的系數，本研究中取0.7。根據污染評價指數大小可以將其劃分成為不同的等級，具體見表2。

表2 污染評價指數等級劃分情況

基于尾礦庫周圍土壤中重金屬的含量，定性分析了幾種重金屬的污染程度。將表1 中的相關檢測參數代入到以上公式中，就可以計算得到各重金屬元素對土壤的污染評價指數，進而實現重金屬對土壤污染程度的定量評價。如表3 所示為尾礦庫周邊土壤重金屬污染評價指數。由表3 中數據可以看出，所得結果基本與前文中的定性分析一致。砷、鉻、汞三種重金屬的污染程度并不是非常嚴重，其污染指數的平均值均介于0~1 范圍內，根據表2 中的標準，屬于輕度污染。只有很少一部分樣本的污染指數介于1~2 之間，屬于中度污染。對于鉛元素，除1 個樣本的指數為2.90，屬于中強度污染外，其他樣本的指數均介于3~4 之間，屬于強度污染。鉛的污染評價指數平均值為3.45，屬于強度污染范圍。對于鎘元素的污染評價指數，介于3.90~6.27 范圍，平均值為4.86，介于強度污染和非常嚴重污染之間的范圍，個別樣本污染評價指數達到了6.27，屬于非常嚴重污染。

表3 尾礦庫周邊土壤重金屬污染評價指數

4 尾礦庫對土壤環境污染的治理

4.1 合理利用植物修復

已有的研究表明，部分植物對重金屬污染具有很好的修復作用。比如景天的根系可以對土壤中的鋅元素進行很好的富集，苧麻可以有效富集鉛、鎘元素等。此外，植物根系還能夠加固土壤的穩定性。由于尾礦庫附近的土壤比較特殊，所以很難直接在土壤中種植以上植物，需要在地面覆蓋一層耕土，并添加適量的微生物后再種植對應的植被。對尾礦庫周邊土壤污染問題進行治理的最終目的是提升環境質量，確保相關區域的土壤能夠進行再利用。所以，進行土壤污染治理時，可以考慮對這些區域進行復墾，種植一些農作物，提升區域生態系統的穩定性。

4.2 基于先進技術提取尾礦中的重金屬

基于上文分析可以看出，尾礦庫對周邊土壤的污染主要是重金屬污染。所以如果能夠對尾礦庫中重金屬的含量進行有效控制，就能夠顯著降低對土壤的污染程度。重金屬本來就屬于重要的資源，主要是受技術水平限制，無法對尾礦中的重金屬進行有效提取。隨著科學技術水平的不斷發展，對于尾礦庫中包含的大量重金屬，可以利用最先進的技術手段對其進行提取再利用。通過這樣的方式不僅能夠保護生態環境，同時也能夠提升資源的利用率，促進有色金屬開發的可持續發展。

4.3 強化監督和管理

本文所述的有色金屬尾礦庫已經停止使用，但是其對周邊土壤、空氣、水質的污染將會持續很長一段時間，對生態環境保護造成了非常不利的影響。對于生態環境保護問題，政府部門是監督和管理的主體，有必要成立專門的部門或委托專業的第三方機構對尾礦庫周邊環境污染進行綜合評估，強化監管。根據“誰污染，誰治理”的基本原則，通過法律手段和行政手段責令相關企業對其進行治理。

5 結語

尾礦庫是進行有色金屬開發中的伴隨產物，主要作用是對選礦中產生的固體棄渣進行堆積。受技術水平限制，有色金屬選礦產生的固體棄渣中包含有大量的重金屬，時間長久后，固體棄渣中的重金屬就會慢慢滲透到尾礦庫附近的土壤中，對土壤造成嚴重的污染。對某有色金屬尾礦庫周邊土壤進行檢測發現，鉛和鎘元素嚴重超標，分別屬于強度污染、介于強度污染和非常嚴重污染之間。結合筆者實踐經驗，提出尾礦庫周邊土壤環境污染問題治理措施，對于保護土壤環境具有重要的實踐意義。