礦山重金屬污染的研究及治理概述

李亞韜 柴佳興

摘要：礦山的不合理開采勢必會帶來環境污染問題，在眾多污染問題中，由于重金屬污染物穩定且難以遷移，并且可對生物造成不可逆轉的影響，目前已成為研究的熱點。礦山重金屬污染物的來源較多，但主要來自于礦山生產過程中所產生的尾砂、尾礦以及廢水的排放。本文在物理、化學以及生物三個方面，對重金屬污染治理方法進行了概述，從而為礦山重金屬污染治理提供合理思路。

關鍵詞：重金屬污染 污染治理

目前，我國正處于工業化后期，對礦產資源的需求日益提高[1]，如此巨大的需求量推動了礦山企業對于礦產資源的找尋與開發力度，為企業及當地人民帶來了經濟效益。但隨著經濟效益一同到來的，還有礦山開采所帶來的污染問題。如若這些問題得不到及時解決，將會對當地生態系統以及人民群眾的身體健康造成無法挽回的損害。因此，對于礦山地區重金屬污染的研究對于當地環境以及礦山的可持續發展具有重要意義。

一、礦山重金屬污染來源

礦產開采區的重金屬污染物來源有很多，包括采、選以及資源的運輸過程，但主要來自以下兩方面：

礦山生產過程中產生的尾砂、尾礦[2]：尾砂、尾礦中可能含有大量的重金屬元素，若不能對此類物質及時進行處理，這些尾砂、尾礦中的重金屬污染物便會滲入土壤中，隨著地下水系統在礦區附近擴散，尤其是在雨季，雨水的沖刷加速了其中重金屬污染物的擴散，使污染程度進一步惡化。張靜等[3]對北方某地區尾礦庫周圍的污染問題進行了調查，研究結果表明，尾礦庫附近的重金屬濃度可達到足以危害植物正常生長以及兒童的神經系統的程度。

礦山生產過程中廢水的排放：采礦以及浮選過程中廢水的排放不當[4]，可能會導致該地的淡水資源重金屬超標。某些黑心礦山企業為節省成本，將生產用水直接排入附近的湖、河甚至地下水資源富集區，這種排放方式將會對當地的環境及百姓的健康造成不可逆轉的危害。

二、礦山重金屬污染的危害

重金屬不同于其它污染物，它比較穩定，難以遷移，具有一定的隱蔽性，因此容易發生富集作用[5]長期保存在土壤中，對土壤造成污染，而土壤又是農作物的搖籃，不能降解的重金屬勢必會被農作物吸收，造成農作物大量減產，極大地影響了農民的收入來源。上世紀日本發生的足尾銅山事件，就是由于重金屬銅的污染，從而導致了當地農民種植的農作物全部枯死。有些情況下，農作物或其它植物中吸收的重金屬量不多，雖對其生長發育有一定的影響，但部分農民礙于知識匱乏，無法對其是否收到重金屬污染進行判斷，因此繼續將受到污染的草料、植物提供給牲畜食用，牛、羊等牲畜進食大量的含重金屬的植物之后，重金屬污染物就會在牲畜體內富集，導致牲畜的死亡。同樣，人食用含有過量重金屬的蔬菜、水果以及肉制品等也會導致重金屬在體內的富集，輕則導致食欲不振、腹瀉嘔吐，重則導致智力下降，甚至死亡[6]。因此，礦區重金屬污染的治理應得到重視。

三、重金屬污染的治理方法

目前，對于重金屬污染的治理思路主要由三種：第一種是直接在土壤中將其去除，第二種是降低其活性，第三種思路就是直接將重金屬排放源隔離，根據其具體治理方法，可分為物理方法、化學方法以及生物方法三種。

1.物理方法

物理方法主要包括電動修復法及工程修復法等。電動修復法通過在被污染的土壤兩側加上直流電，使帶有不同種電荷的重金屬離子根據電荷的不同而向不同的電極一側運動，從而使重金屬污染物進入到處理室中，達到回收或處理重金屬離子的目的。該方法成本低，基本沒有二次污染，因此今年來廣受歡迎。而工程修復法，主要是通過在污染區周圍開挖溝槽，并在溝槽內填充滿低滲透性黏土，或直接對該地重金屬傳播渠道進行阻擋處理，甚至將收到重金屬污染的土壤直接鏟除，從而達到減少礦區污染的目的。此方法雖耗費人力較多，但操作簡單，仍為人所用。

除此之外，某些物質可直接對水中的重金屬進行吸附。李藝[7]等利用活性劑以及化合物對沸石進行了改性處理，得到的產物可直接對重金屬離子進行吸附，為重金屬污染的處理提供了新思路。

2.化學方法

化學方法主要包括淋洗法以及化學穩定法。其中，淋洗法又包括原位淋洗以及異位淋洗[8]。

原位淋洗法是將淋洗劑直接加入到受污染的土壤中，淋洗劑以溶解或絡合的方式與污染物結合，形成一定量的化合物，該化合物繼續下滲，排到收集區，再經人工處理，即可達到處理重金屬污染物的目的;異位土壤淋洗是將受污染的土壤直接挖出并對其進行篩分，去除垃圾等雜物，再通過水等溶液將污染物洗出，再對溶液進行處理，最后將土壤回填或轉移到別處的一種處理方法，由于需要將土壤進行轉移，因此異位淋洗僅適用于輕質土壤。淋洗法中所用的淋洗液，若選擇不當，會造成成本過高以及二次污染的問題，因此在該種方法中，淋洗劑的選擇至關重要。

3.生物方法

生物方法包括植物治理法以及微生物治理法。

礦山重金屬污染植物治理中主要采用植物萃取、植物固定以及植物揮發三種。

植物萃取使用超積累重金屬植物[9]，如遏藍菜等，將土壤中的重金屬物質通過根部吸收，再利用植物體內的輸送系統輸送至植物生長在地表以上的部分，最后再通過收割將富集有重金屬污染物的植物的地上部分斬斷，從而達到處理重金屬污染物的目的。植物萃取法綠色環保，操作簡單，且其成本相對較低，宜廣泛推廣。而植物固定技術則是利用植物根部對于重金屬物質的富集作用，降低重金屬的可移動性，從而將重金屬物質保留在根部，大幅度降低其擴散程度，該方法雖能有效減少礦區的重金屬污染，但仍存在著重金屬物質二次擴散的風險。芥菜等植物可將土壤中的重金屬物質吸收并轉為揮發分于空氣中釋放，這便是植物的揮發作用，但該作用釋放與空氣中的氣體物質仍帶有重金屬毒性，所以其處理實際上并不徹底，但也有效地降低了礦區的重金屬污染程度。

微生物治理法主要是依靠微生物對重金屬的吸附作用以及微生物分泌物與重金屬離子之間的反應來實現的，且該方法中所用的微生物可重復利用，因此其開銷較小，但由于需要培育特殊類型的微生物種，所以仍存在著一定的條件限制。

部分學者將植物修復方法和微生物修復方法的優點相結合[10、11]，以提高重金屬處理效率，為重金屬污染處理提供了新的研究思路，目前已成為重金屬處理領域的研究熱門。

四、結語

礦山的生態修復和污染治理是礦業可持續發展的前提和基礎，采用單一的方法不可能輕易地完全恢復已破壞的礦山生態環境。因此在治理礦山重金屬污染的過程中，需根據礦山的具體生態條件，對治理方法進行選擇與結合，從而大大提高重金屬污染治理效率，進而推動礦山的可持續發展。

參考文獻：

[1]王安建，高芯蕊.中國能源與重要礦產資源需求展望[J].中國科學院院刊，2020，35（03）：338-344.

[2]安定明.礦山尾砂土壤重金屬污染及形態分析[J].礦冶工程，2020，40（04）：110-113.

[3]張靜，鄭春麗，王建英，繆榮建，張雪峰.北方稀土尾礦庫周邊重金屬污染調查[J].環境科學與技術，2016，39（04）：144-148.

[4]宗芳.某選礦藥劑廠地下水重金屬健康風險評價[J].環境保護與循環經濟，2019，39（02）：32-35.

[5]張明亮，王海霞.煤礦區矸石山周邊土壤重金屬污染特征與規律[J].水土保持學報，2007（04）：189-192.

[6]張小俊.土壤重金屬污染及其危害[J].農業開發與裝備，2020（10）：109-110.

[7]李藝，史會劍，吳春輝，劉忠林，高詩倩，劉光輝，王宇辰.陽離子表面活性劑改性沸石吸附水體中重金屬的研究綜述[J/OL].凈水技術：1-6[2020-11-24].

[8]馬鵬.基于重金屬污染土壤淋洗修復研究[J].環境與發展，2020，32（10）：41+43.

[9]沈振國，劉友良.重金屬超量積累植物研究進展[J].植物生理學通訊，1998（02）：133-139.

[10]李韻詩，馮沖凌，吳曉芙，等.重金屬污染土壤植物修復中的微 生物功能研究進展[J].生態學報，2015，35（ 20） ： 6881-6890.

[11]韓惠珊.植物—微生物聯合修復重金屬污染土壤研究[J].資源節約與環保，2019（08）：12.

華北理工大學礦業工程學院 河北省 唐山市 063210