礦區開采中重金屬污染成因及治理方法研究

隨著經濟社會的高速發展，環境問題成為當下主要關注的問題。目前，工業生產的廢物排放、污水排放，城市化過程中的農耕土地被占、林木破壞，礦山開采造成的各種周圍環境破壞和水資源、土壤資源污染等，都成為威脅人類社會可持續發展的重要因素。基于此，如何在持續發展的基礎上做好生態環境的保護措施尤為重要。就礦山開采而言，各種礦物資源的開采利用的確對工業生產及社會發展產生促進作用，但在礦區開采過程中，造成的水資源污染問題以及開采之后留下的礦坑都成為經濟發展留下的“頑疾”，因此給人們的生存環境及社會發展帶來很大的影響。尤其是礦區開采過程中所引發的水資源重金屬污染，不但會對周邊土壤環境造成破壞，更會通過水循環系統被人類所使用，從而威脅人類的生命健康。為了解決上述問題，要加強對礦區開采工作的規范化管理，采取有效措施對礦區重金屬污染進行防治，成為當前礦山開采領域必須研究的重要課題。

1 礦區水域重金屬污染簡述

礦區工程一般在開采和冶煉的過程中會衍生出一些重金屬，比如As、Cd、Pb、Cr、Zn、Cu、Hg等，這些中心水伴隨著冶煉廢水排出，在降雨徑流的帶動下，與礦區的水域進行溶析，而一些斷層涌水則形成了不規則的污染流，礦區的洗礦廢水和礦井水排放是重要的水域污染源頭，并且里面所含有的重金屬都是在全球性環境污染物排行榜上有名的，這些含有重金屬的水流污染物嚴重的破壞了水域的生態環境，并且還會對周圍居住的土壤造成損害，在潛移默化中不斷地影響人們的身體健康，最顯著的是，這些重金屬對于人類和生物而言，有一定的致癌性和慢性毒性，在很長時間以后才會慢慢顯現出重金屬的危害，對于危險的凸顯性有一定的隱藏性能

。

基于礦區的大量開采，會產生大量的重金屬水污染，不僅對是危害礦區的水域，還會波及到周邊的水域環境，根據近期的調查報告顯示，近幾年，我國礦區的重金屬污染面積是整個開采區的幾十倍以上，并且這些污染一旦形成，就很難去恢復到原來的樣子，比如日本的銅礦區的冶煉廢水流入附近的渡良懶川水域，并且逐步進行擴散，導致礦區周圍的農田收到侵害，大約四萬公頃的農田生態土壤環境被破壞，無法再產出，需要花費好多年才能恢復。一般來說，礦區的水域污染治理主要采用氧化還原、生物富集或者吸附沉淀的方式，比如在江西礦上和南山鐵礦區采用的中和沉淀法、日本對于廢水處理采用的膠質芽抱桿菌處理、氧化鐵硫桿菌法等都取得了高效治理的效果，但是針對不同區域的水域環境以及所包含的重金屬元素的混合物數量，需要因地制宜，才能更有效果的解決基本污染問題。

2 礦區水域重金屬污染成因

礦區的水域污染之所以涉及到大量的環境破壞，是因為，水域作為一種傳遞污染的介質，能夠容納大量的重金屬物質，并且地球的自然環境是一個整個循環系統，水域容易蒸發、風化、降雨、淋溶等，在長期的動態循壞中，會釋放出所含有的重金屬，對于周圍的環境以及生存的人類都是一種嚴重危害。尤其是現代礦區的不規范行為，比如廢棄渣滓、廢棄污水等排放，對于水資源造成的破壞在短期內無法恢復。

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2.1 礦區開采

一般來說，礦區開采的流程比較復雜，其生產的主要節點都存在一些排污現象，正常的流程包括鉆孔、爆破、鏟裝、運輸、處破碎、礦石輸出，出現礦坑水和一些排土場淋溶浸入水污染，而開采一般分為兩種形式的開采：

一種是露天開采，主要是通過表面土層進行剝離對暴露在自然環境中的礦資源進行開采，但是在這個過程中，暴露在外界的礦區會面臨一些雨水的沖刷和浸泡，導致原本礦區礦石中的重金屬被溶析出來，進而形成具有嚴重污染性質的水流，導致徑流與土壤形成大范圍的水界面，這種徑流會加快重金屬的污染速度、污染面積以及污染程度，并且隨著雨水的遷徙，重金屬水源不斷地與周圍的環境進行物質交換，在這一過程中，重金屬的形態以及質地發生了根本性的改變，會重新摻雜許多其他有害物質，對于環境的污染也極具復雜性，給環境污染治理帶來了更大的難度

。

礦區的開采過程環節復雜，因此，在前期的勘探、選礦、冶煉以及加工等方方面面都會產生大量的重金屬污染水，這些污染水造成的危害性巨大，為了保護生態環境不受破壞，必須采取治理手段進行有效的處理，目前處理方式大致有以下幾種：

（1）萃取電積法：這種方法的原理是利用分配定律，將污染物質提取出來，轉移到萃取試劑存檔中，一般對于重金屬含量較高的污染水源有著較大的作用，這種方式的處理成本較高，因此，要事先對污染水源進行有效的分析，采取樣本進行化驗，掌握重金屬的含量，再來決定是否采取此種方法。

2.2 礦石選冶

(5)設計師行為的統計特征再現了第一階段的實驗結果：“趨優性”呈線性分布，方案的被引用次數與數量呈指數規律。

2.3 礦區運營

（3）礦物吸附：主要是利用吸附材料來吸附污染水域中的重金屬，一般的采取環境中的礦物作為吸附劑，吸附非金屬礦物和重金屬礦物，逐步減少水域中重金屬的成分

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礦區選冶實驗的過程中會產生一些廢水流，主要是分為地面沖洗廢水、選礦廢水、廠區地表徑流、淋溶浸出水以及生活污水等，而目前主要是以淋溶浸出水和選礦廢水作為目前的代表水域污染源，這是因為，礦區在選冶實驗的過程中會析出許多重金屬懸浮污染物，比如重選、浮選以及磁選等環節，然而礦區的磨礦工作會采用水利分級的方式進行水排除，由此產生了許多濕磨廢水以及分級廢水，再加上在選冶試驗時會殘留一些冶煉廢渣，排出后經過雨水的沖刷，會浸出許多重金屬，最后這些含有重金屬的水流無人監管隨意排放，最后導致該區域的水源被嚴重破壞。

3 礦區水域重金屬污染治理方法探討

此外，在中國水利企業協會組織的全國水利“雙優”評選及中國水網組織的年度水業評選活動中，中國水務公司連續多年蟬聯“全國優秀水利企業”“中國水業十大影響力企業”稱號。

對于礦區的重金屬污染治理上主要采取兩種方式，即生物法和非生物法。生物法主要指利用生物富集的方式對于植物和微生物產生作用，而非生物法咋是采取沉淀以及離子交換等物理方法進行治理。但是基于礦區的地理環境較為復雜，其水域污染的面積較大，并且地下徑流的分支面較廣，地形復雜多變，導致重金屬在水域環境中不斷地流動，進而隨著與周圍環境中的雜質進行交換，導致水源中所含有的重金屬雜質成分較為復雜，限制了原有的治理手段，給治理重金屬污染帶來較大的困難。

3.1 治理水域重金屬的起源

目前，針對含有重金屬的水源治理技術可以追溯至一百多年前，該除污技術的作用原理主要是采用氧化法，將水源中處在游離狀態的金屬離子氧化成另外一種形態，同時，結合相關化學試劑進行沉淀分離，從而達到降低水源中重金屬的含量。這種做法適用于地下水和地表水。然而在六十年代前的芬蘭科學家曾研究過地層水除金屬離子的技術，通過在取水的過程中建立新的地層結構，完成去除重金屬污染的目的，主要做法是定期將富氧水灌至重金屬污染的水域，將水質轉化為氧化狀態，從而形成封閉的氧化層，在這個氧化層中，含量較高的金屬可以被氧化進而達到去除的目的。但是在上世紀九十年代，我國開始應用生物法進行除重金屬污染，該技術的使用提高了治理重金屬水域的效率，也增強了環境的治理手段，主要做法氛圍三種，即微生物法、人工濕地以及植物修復法。

從2003年教育部發布《教育部辦公廳關于做好高等學校自主選拔錄取改革試點工作的通知》起至今，高校自主招生政策已經開展實施了15年。參與自主招生的高校從2003年的北京大學、北京師范大學、上海交通大學等22所高校擴展到2018年的90所高校。通過分析政策文件可以發現，自主招生選拔的人才具有綜合素質高、實踐能力強、有學科特長、全面發展且具有創新潛質的特征等特征，并隨著年份的推進高校對人才評價的側重點有所不同。同時，高校在具體執行自主招生政策中也有其自身評價人才的偏向。表1中列出2003至2008年教育部自主招生政策及其對人才選拔標準的論述。

3.2 礦區重金屬污染水域的處理方法

另外一種是地下開采，這種開采方式會破壞礦區的地下巖層結構以及地下水結構，地下開采無可避免會導致原本穩定的巖層結構發生變化，形成錯位或者坍塌現象，嚴重的話還會導致隔水層斷裂，各個巖層之間的地下水系統循環被破壞，嚴重的影響了地下水的溶析性、流動性以及沖刷能力，然而礦區的開采會伴隨一些地下水溶析重金屬，使得各個巖層之間的地下水含有重金屬的面積擴大化，這種隱蔽性的地下水域污染，給人工治理帶來非常大的難度，另外，被重金屬污染的地下水一旦涌出地表形成水流，就會對地表土壤環境造成不可逆危害。

礦區開采過程中通常會遺留一些礦井水，而受到采礦工作的影響，礦井水會通過滲流的方式滲透進礦區附近的地下水域，而另一方面，采礦區的排水工作會導致附近的地下水位下降，巖層里面的飽和帶將會轉化為包氣帶，礦區許多容易與水相融的物質會在自然環境的作用下與地下水進行循環交流，不得不說，水源是溶析、攜帶重金屬的一種良好載體，無論是地面污染徑流還是地下水污染，都會在一定的條件下，成為水污染通道。

總體而言，柬埔寨在平衡地緣壓力和提升文化影響力的雙重考量下選擇了積極配合的行為同中國發展文化外交關系。柬埔寨既尊重中國在其中扮演的主導角色，又注重吸收中國的資源來充實自身的文化發展。

（2）沉淀法：這種方式操作比較簡單，主要是向污染水域中投放化學試劑，利用化學反應的原理達到除重金屬的目的。一般來說重金屬水域都會與相對應的藥劑產生反應從而形成比較難以溶解的沉淀物，一般是利用中和沉淀或者硫化沉淀達到固體和液體分離的效果，有效的減少水域中重金屬的含量。

礦區的重金屬污染不僅僅是某一個方面造成的，其污染的成因是由于多方面共同作用所導致的，而礦區的運營是原因之一，在礦區開采、運輸和加工的過程中，由于供應商對于費用的把控，導致礦區的洗冶礦水以及生活污水都采用就近排放的方式，而整個礦區的開采沒有明顯的治理措施進行規劃，導致礦區的尾砂礦、廢石土隨處可見，這些含有重金屬的污染物暴露的礦區，經過雨水的作用，不斷滲透地下，甚至隨處擴散，導致礦區周圍的水域都受到了嚴重的重金屬污染，影響了周圍自然環境的發展，對于生態系統的產生嚴重的破壞

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（4）人工濕地法：通過構建新的生態循環系統，利用物理化學以及生物的共同作用達到凈化的目的，這種治理方法能夠有效的應對外界的沖擊負荷能力，并且也是一種常見的方式，其治理的成本較低、消耗較少并并且利于操作。

（5）生物吸附法：利用生物自身的發展特性，或者某些特殊成分吸附一些在水中溶解的重金屬，采用的一般有微生物吸附法和活性污泥法

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相關實驗研究證明，目前中和沉淀法以及吸附法運用較為廣泛，對于廢水的處理效率能夠高達百分之一百，如果想要改善廢水的顏色，可以用微生物法以及模擬廢水聯介作用處理重金屬成分，其效果顯著。

2.2.3 砧木處理 把處理好的白榆種子按照30 cm×40 cm育苗方式種植，次年粗度達到0.5 cm以上時就可嫁接金葉榆。

3.3 加強監督檢查力度

在當前生態環境保護力度逐漸增大的情況下，環境保護已經成為一項重點工作，且在國家發展規劃上已經上升的國家戰略層次，成為未來國家發展的主題。然而此項工作的最終落實，需要政府、企業、環境監管機構等多方協作，方能形成合力。就礦區水資源重金屬污染問題而言，不能單純依靠企業自身來進行處理，其污染防治需要礦山開采企業和相關部門共同進行監管，強化督導，從而約束開采行為，加大水資源保護和環境治理力度。一方面，礦山開采企業必須落實環境保護責任，針對規范開采行為制定嚴格的規章制度，形成常態化的內部監督檢查機制，要求所有開采操作都必須嚴格按照綠色環保要求來進行，對各種不規范作業行為，要嚴肅處理，從而通過內部監督來保證開采工作的規范進行。另一方面，地方監管部門也應進一步加大對礦山開采企業的監管力度。綜合執法、水利、生態環境、公安等多部門要形成聯合監管機制，彼此配合，針對礦山開采企業所存在的各方面問題進行常態化監督檢查，從而對各種潛在問題形成檢查的全面覆蓋，以確保礦山開采企業能夠嚴格落實國家對于江山環保問題的相關規定和要求。對于違反規定的企業，必須加大打擊力度，限期進行整改，對于屢禁不止的企業，應責令關停，如此方能以強硬手段讓礦山開采企業不敢踩踏生態紅線，進而有效降低環境污染問題的發生概率，保護好人類賴以生存的水環境。

4 結語

金屬礦作為人類經濟發展的必需元素，同時也是重金屬污染的重要源頭，隨著經濟不斷地發展，工業行業越來越依賴自然資源的開采，礦區的水域環境污染也越來越嚴重，重金屬污染治理成為當前可持續發展的首要問題，針對復雜多變的地形，就現有的治理技術而言，對于重金屬污染郊外集中地鵲羽采取物理法學等吸附沉淀技術較為高效，對于重金屬污染區域，可以采取植物和濕地富集的方式進行治理，盡管周期較長，但是對于環境的長久發展很有益處。礦區的地形多變，風化以及降雨等自然現象會不斷擴散重金屬的污染面積，我們需要有針對性的治理。

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