粵北地區尾礦庫遙感調查與生態環境評價

黃鐵蘭 張金蘭 朱騰

（廣東工貿職業技術學院，廣東廣州 510510）

1 引言

尾礦庫是礦山企業生產中必須的基礎設施，對防止尾礦流失、調節徑流和凈化尾礦廢水等具有非常重要的作用［1］。同時，它又是嚴重的地質災害危險源和巨大的環境風險源，一旦發生排洪設施損毀、洪水漫頂和潰壩等安全事故，必將引發次生環境污染事件［2］。獲取尾礦庫信息，傳統上主要依賴于人工調查，其投入高、效率低且精確度不高，而利用遙感技術可以及時、準確地提取尾礦庫的位置、面積、類型等相關信息，并進行空間分析和應用，能夠大幅提高尾礦庫的調查精度和監測水平。

2 粵北地區尾礦庫研究現狀

近年來，很多學者對廣東省尤其是粵北地區的尾礦庫開展研究，主要集中在以下3 個方面。

2.1 尾礦庫環境污染

學者們對大寶山尾礦庫的環境污染研究較多，對大寶山尾礦庫重金屬元素對地表水、地下水、農田、土壤的污染開展過研究，對環境污染在農作物、動物群落和人類健康方面的效應進行過評價［3-6］。

2.2 尾礦庫地質災害防治

有學者對大寶山礦區尾礦庫環境地質問題評價及成因分析［3-6］、凡口鉛鋅礦尾礦風化作用及其環境效應［7-8］、大頂鐵礦老尾礦庫的環境保護及治理［9］等開展過相關研究工作。

2.3 尾礦庫資源利用

有學者曾對大寶山多金屬硫化物［10-11］、凡口鉛鋅礦［12］、新洲金礦等礦山尾礦庫尾礦的綜合利用和回收技術進行研究。

3 粵北地區尾礦庫遙感調查

3.1 主要數據源

本文使用的數據源主要包括高分辨率的天繪一號，資源一號02C，WorldView2，IKONOS 等，見表1。

表1 粵北地區尾礦庫調查主要數據源

3.2 解譯標志

粵北地區的尾礦庫按照礦產類型和加工流程，分為金屬礦山尾礦庫、非金屬礦山尾礦庫和選冶場所尾礦庫。

3.2.1 金屬礦石尾礦庫

自2010 年開展礦山開發遙感調查項目以來，每年在粵北地區都發現超過50 處的新增疑似礦產開采圖斑，其中金屬礦山占到約1/3，這些礦山大部分都存在尾礦庫（圖1）。

圖1 某鐵礦尾礦庫

3.2.2 非金屬礦山尾礦庫

除了金屬礦產外，粵北地區的非金屬礦產也非常多，其中螢石礦、石灰巖、石英巖等礦產在開采和選礦過程中都可能存在尾礦庫（圖2）。螢石礦、石灰巖、石英巖等在韶關、清遠等地普遍存在并被大規模開發，很多地方都存在一個或多個尾礦庫，另外，每年都發現數處無證開采螢石礦，部分也有尾礦庫存在。

圖2 某螢石礦尾礦庫

3.2.3 選冶場所尾礦庫

粵北地區礦產資源種類較為齊全，但總體來說其品位不高，出于生產成本的考慮，大部分礦石都在礦山附近分選和加工，都有選礦場和一個或數個尾礦庫（圖3）。

圖3 某鉛鋅礦選礦廠尾礦庫

4 粵北地區尾礦庫生態環境評價

經過遙感調查發現，粵北地區的尾礦庫存在如下幾個問題。

4.1 安全隱患較多

調查發現，粵北地區的尾礦庫中，大多數為庫容低于100 萬m3的五等庫，占總數的60.3%。這些小型尾礦庫絕大部分都存在安全問題，如選址不合理、設計不規范、設施簡陋、管理粗放、安全措施落實不到位等。近幾年雖然經過多輪專項整治，但仍然存在20 多座危、險、病庫。主要原因為：一是多年來形成的小規模礦山、選礦廠的尾礦庫數量較多，生產管理水平低，安全環保投入不足，存在生產安全事故和環境事件的重大隱憂；二是部分企業由于破產、改制或經濟效益等多重原因，對一些服役到期的尾礦庫沒有及時履行閉庫程序，給安全生產和環境保護工作帶來嚴峻挑戰。

4.2 環境污染較為突出

粵北地區尾礦庫長期積存，受各種自然和人為因素的影響，對周邊環境存在不同程度的污染，主要包括水污染、土壤污染、植被污染等。

4.2.1 水污染

尾礦庫的水污染主要表現在地表水污染和地下水污染2 個方面。如大寶山尾礦庫對相鄰的橫石水河造成嚴重污染，水體常年呈血紅色，散發出刺鼻的氣味。研究發現，河水中的Cu，Pb，Zn，Cd，As，Cr 等元素含量大大超標；附近的地下水也受到污染，井水中的Zn，Cd，Mn 含量超標1.24～10 倍，存在致癌風險，不適合飲用［3-6］。

4.2.2 土壤污染

尾礦庫中的重金屬元素一方面通過下滲進入底墊土壤，另一方面通過地表徑流進入周圍環境土壤，還會進一步進入下游水文系統或下滲到地下水中，造成附近大區域的土壤污染。如對大寶山尾礦庫周邊的梅子坑區、礦部區、沙溪鎮區和雞籠鋪區進行土壤采樣和分析發現，其所含的重金屬元素普遍超過背景值，Cu 的富集程度最大，最高值是國家標準的近300 倍，其次是Cd，Pb，Zn，As 和Hg 等，為國家標準的2～12 倍［3-6］。

4.2.3 植被污染

尾礦庫中的某些重金屬元素對土壤產生污染，進而通過生態系統進入植被，對植被產生毒副作用，從而造成植物的形態變異、死亡或者減產，進一步威脅動物、人類這些食用者的健康。如對大寶山附近的上壩村農田中的甜玉米、黃瓜、水稻、豌豆等作物的重金屬含量進行采樣分析發現，Pb，Zn，Cd的含量為國家標準的1.1～5.6 倍。

近年來粵北地區一些礦山尾礦庫的環境污染問題，造成了較為嚴重的影響。如廣東大寶山多金屬礦尾礦庫［3-6］，造成上壩村的水不能喝、米和菜不能吃，村民染上多種疾病。仁化凡口鉛鋅礦尾礦庫的重金屬污染［7-8］，造成附近農田、河流大面積污染（圖4）。

圖4 凡口鉛鋅礦尾礦庫土壤污染

4.3 礦山地質災害風險明顯

由于歷史原因和現實條件限制，粵北地區尾礦庫尤其是中小型尾礦庫大部分都未進行嚴格的規劃設計，施工管理和運行過程中也存在不少問題，因此大都存在不同程度的地質災害風險，包括潰壩、滑坡、陷落、滲漏、裂縫、管涌等。特別是尾礦庫潰壩事故，一旦發生將嚴重危害人們的生命財產安全。

近年來粵北地區的尾礦庫發生過大大小小的地質災害數十起，造成較為嚴重的人員傷亡和財產損失（圖5）。如2003 年6 月韶關大寶山尾礦庫就曾經發生過壩邊的山坡塌陷，經全力組織搶救，才化險為夷。

圖5 某錫礦尾礦庫潰壩

4.4 二次礦產資源浪費較為嚴重

粵北地區的礦產種類齊全，但貧礦多、共伴生礦多、難選冶礦多。過去由于工藝落后、設備陳舊，導致大量的有色、黑色、稀貴、稀土和非金屬礦物資源被廢棄而進入尾礦庫中。

以大寶山多金屬礦為例，該礦山開發已超過40年，目前礦區有2 個大型的尾礦庫：鐵龍尾礦庫和槽對坑尾礦庫（圖6）。鐵籠尾礦庫中，金的含量為0.1 g/t，銀的含量為1.2 g/t，絹云母的礦物含量已達70%，超過了礦產一般工業要求的最低標準，具有回收價值。大寶山尾礦的主要成分含有49.06%SiO2，13.51% Al2O3，6.7% Fe，滿足建筑高溫發泡材料的配方要求。尾礦中還含有0.15% As，可以在制作高溫發泡材料的過程中處理回收As［10-11］。從上述分析可以看出，大寶山尾礦庫資源豐富，金、銀、砷、絹云母都可以進行回收，另外，還可制造高溫發泡材料，用于建筑行業。其他合法開采礦山尾礦庫中也含有大量的有用元素，如凡口鉛鋅礦尾礦庫中富含Pn，Zn，S 等，石人嶂鎢礦中富含W，Sn等。

圖6 大寶山多金屬礦尾礦庫

因此，在目前大部分大型礦山的資源即將陷入枯竭的情況下，對粵北地區尾礦庫中的資源類型和資源量進行分析評價，開展尾礦庫礦產資源的利用技術研究，提高廣東省的礦山尾礦庫資源的綜合利用水平，具有重要意義。

5 粵北地區尾礦庫管理情況分析

為了更好地對粵北地區尾礦庫進行管理，廣東省環保廳、廣東省安全生產廳等部門出臺了一系列的文件，并開展了多次尾礦庫集中檢查、閉庫等行動，韶關市、清遠市及相關縣市的國土資源、環境保護、安全生產等管理部門也組織了多次集中檢查和整治行動，并建立完善了日常的巡查、報告、公示制度，取得了一定的效果。

5.1 省級管理部門的主要工作

2013 年10 月，出臺《廣東省尾礦庫綜合治理行動方案（2013—2015 年）》。2015 年12 月，出臺《廣東省尾礦庫閉庫環境保護驗收管理規程》（征求意見稿）。2016 年8 月，出臺《廣東省遏制尾礦庫“頭頂庫”重特大事故工作方案》。2016 年10 月，出臺《關于金屬非金屬礦山和尾礦庫建設項目安全設施“三同時”監督管理實施辦法》。2018 年9 月，出臺《廣東省安全生產監督管理局尾礦庫注銷辦法》。另外，還經常組織尾礦庫專項檢查工作。

5.2 市縣政府部門的相關工作

公開了國家重點監控企業重金屬、非重金屬污染源監督性監測年報，在環境狀況公報中也對重點礦山尾礦庫進行了專門說明；建立了年度重點排污單位名錄，對大寶山等礦山進行重點監控；對大寶山、凡口鉛鋅礦等主要礦山的尾礦庫排放口的各類指標進行了在線監測并公示；引進國內外知名企業，對主要礦山的尾礦庫進行升級改造；對主要礦山尾礦庫擴容、改建、二次資源利用等工程，從立項、環境評價、專家評審等環節都進行了監督指導和網站公示；配合省級管理部門開展了尾礦庫集中治理工作。

6 結語

本文利用資源一號02C 等遙感衛星數據，建立了各類尾礦庫的解譯標志，對粵北地區的尾礦庫進行遙感調查，基本查清了尾礦庫的數量、位置、類型、規模和使用狀態。調查發現，粵北地區尾礦庫安全隱患較多、環境污染較為突出、礦山地質災害風險明顯、二次礦產資源浪費較為嚴重。因此，應該進一步加強監管和治理力度，提高尾礦資源的綜合利用水平。