某鉬尾礦庫周圍地下水污染調查及污染源解析

蘇彩麗，徐曉航，蘇雨軒，趙欣欣，鄧楷瑋

(華北水利水電大學環境與市政工程學院，河南 鄭州 450046)

隨著經濟的快速發展，我國礦產資源的開采規模及尾礦堆存量不斷增加，由此引發的環境問題日益突出。尾礦長期堆放，其中的污染物會隨著滲露的尾礦水遷移，可能造成土壤和地下水的污染。污染物在地下水中通過遷移、轉化的途徑經食物鏈在生物體內富集，長期作用下會對周邊居民的健康產生威脅。近年來，研究人員[4-8]對尾礦庫周圍的土壤和地下水污染狀況進行了大量研究，主要集中在鉛、鋅、銅、金等尾礦庫，研究的主要污染物為鉛、汞、鎘等毒性及危害大的重金屬。結果表明，尾礦長期堆放，對尾礦庫周圍的土壤和地下水均產生了不同程度的污染，不同礦種的尾礦庫，其污染特征也不相同。

1 研究區概況

該鉬尾礦庫位于一狹長山谷，兩岸谷坡較陡，地勢西北高東南低，庫區三面環山，初期壩位于溝口處，下游160 m為北溝河。尾礦庫采用上游法筑壩方式濕堆，初期壩采用輾壓式透水堆石壩，上游壩坡設反濾集滲層，建設有滲水收集管和收集池，正常情況下庫內澄清水和收集的滲水經回水池全部返回選廠循環利用。尾礦庫自2011年開始使用，建設時庫底無防滲，僅在初期壩上游壩坡反濾層下面鋪設兩布一膜，同時在上游坡腳設置防滲齒槽，開挖至中風化二云片巖以下1.0 m，確保尾礦水不從壩基滲透。

該尾礦庫處于一個相對獨立的水文地質單元，地下水自西北向東南徑流。區內水文地質條件簡單，地下水分為三種類型：松散巖類孔隙水主要分布在河谷及兩岸地段沉積層較厚的地段，埋深較淺，是本研究關注的重點；碎屑巖類裂隙孔隙水和碳酸鹽類巖溶裂隙水在區內分布不均，富水性弱。

2 研究方法

2.1 樣品采集與分析方法

圖1 研究區高程及采樣點位分布圖Fig.1 Elevation and sampling point distribution map of the study area

2.2 數據統計分析方法

本研究數據統計分析采用Excel 2019和SPSS 26軟件完成。

3 結果與討論

3.1 研究區水化學指標分析

表1 研究區水化學指標統計結果Table 1 Statistical results of hydrochemical indexes in the study area (mmol/L)

3.2 研究區污染物濃度統計分析

表2 地下水污染物濃度統計分析Table 2 Statistical analysis of groundwater pollutant concentration

由表2可知，研究區地下水中TH、TDS、NH3-N、F-、Mn、Al、Mo污染物濃度均有超標現象，超標率為10%～70%，最大超標倍數為0.06～50倍。超標率最大的是污染物Mo，濃度0.3～3 570 μg/L，最大超標倍數達50倍；其次是重金屬Mn，超標率為20%，最大超標倍數為2.6，污染物的變異系數為0.09～1.36，大部分指標的變異系數都在0.1～1之間，為中等變異，表明不同監測點位之間的污染物濃度差異較大[12-13]。結合地下水點位分析，超標的點位主要位于尾礦庫下游及側下游，說明該區地下水受尾礦庫的影響顯著。

3.3 基于主成分分析的污染物來源解析

表3 地下水污染因子的總方差解釋Table 3 Explanation of total variance of groundwater pollution factors

表4 主成分因子載荷Table 4 Principal component factor loads

主成分F2對總方差的貢獻率為21.90%，主要載荷因子為Mn、As。Wedepohi[17]發現碳酸鹽巖，特別是白云巖中，可能含有高濃度的Mn，尾礦庫所在區域以二云片巖為主，因此可推斷研究區內Mn含量高可能為地質成因；As元素廣泛分布于地殼、巖石或土壤中，可通過溶濾作用進入地下水[18]。因此，主成分F2污染物的主要來源屬于自然源。

主成分F3對總方差的貢獻率為18.359%，主要載荷因子為NH3-N。在人類活動中，生活污水排放、農業化肥流失都是NH3-N的重要來源[19]。研究區位于中山區，土地類型以林地為主，也有少部分耕地，因尾礦庫區域生活污染源少，NH3-N的變異系數較小(為0.35)，綜合分析認為NH3-N主要來源于土壤面源流失，因此，主成分F3污染物的主要來源屬于農業污染源。

4 結 論

(2)研究區地下水中Mo、TH、TDS、NH3-N、F-、Mn和Al的最大濃度值均超出地下水質量標準III類標準限值。超標率最大的是Mo，超標率為70%，最大超標倍數為50；其次為Mn，超標率為20%，最大超標倍數為2.6；