礦山生態(tài)修復(fù)過(guò)程中的重金屬污染控制方法研究

摘要：不同礦山的污染源、污染物類型和污染范圍存在差異，應(yīng)針對(duì)不同礦山的污染特點(diǎn)，采用針對(duì)性的方法進(jìn)行治理，單一手段難以實(shí)現(xiàn)理想效果。為了有效控制礦山生態(tài)修復(fù)過(guò)程中的重金屬污染，分析礦山重金屬污染的主要來(lái)源及其對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害，重點(diǎn)探討礦山生態(tài)修復(fù)過(guò)程中的重金屬污染控制方法。

關(guān)鍵詞：礦山；生態(tài)修復(fù)；重金屬污染；污染控制

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2025）03-0-03

Study on Heavy Metal Pollution Control Method During Mine Ecological Restoration Process

JIANG Kai， YANG Wenbing， FANG Zifan， XIANG Chengye

（No.8 Geological Brigade of Hubei Geological Bureau， Xiangyang 441000， China）

Abstract： There are differences in pollution sources， types， and scope among different mines. Targeted methods should be adopted to address the pollution characteristics of different mines， as a single approach is difficult to achieve ideal results. In order to effectively control heavy metal pollution during the ecological restoration process of mines， analyze the main sources of heavy metal pollution in mines and their harm to the ecological environment， and focus on exploring methods for controlling heavy metal pollution during the ecological restoration process of mines.

Keywords： mining; ecological restoration; heavy metal pollution; pollution control

開(kāi)采礦山資源是推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐，但在滿足資源需求的同時(shí)，重金屬污染問(wèn)題日益突出。礦山重金屬污染不僅影響生態(tài)環(huán)境，還危及人類健康，成為亟待解決的環(huán)境問(wèn)題。礦山開(kāi)采、選礦及尾礦堆放等環(huán)節(jié)中的重金屬釋放，往往導(dǎo)致土壤、水體和空氣中的污染物積累。隨著環(huán)保意識(shí)的提高，礦山生態(tài)修復(fù)逐漸成為重要的研究方向。如何在修復(fù)過(guò)程中有效控制重金屬污染，成為學(xué)界和行業(yè)內(nèi)共同關(guān)注的問(wèn)題。本研究重點(diǎn)探討了礦山重金屬污染的控制方法，并提出相應(yīng)的策略，以期為礦山生態(tài)修復(fù)提供切實(shí)可行的解決方案。

1 礦山重金屬污染來(lái)源及危害

1.1 礦石開(kāi)采過(guò)程的重金屬污染

礦石開(kāi)采過(guò)程中，重金屬污染的來(lái)源主要來(lái)自礦體內(nèi)所含的有害金屬元素。在開(kāi)采和運(yùn)輸過(guò)程中，由于物理破碎和機(jī)械擠壓等作業(yè)方式，礦石中的重金屬元素得以釋放并擴(kuò)散到環(huán)境中[1]。尤其在露天開(kāi)采中，由于礦石暴露在外，風(fēng)化、雨水沖刷等自然因素加劇了重金屬的釋放。礦石中的重金屬如鉛、砷、鎘、銅等，在開(kāi)采過(guò)程中與土壤和水源接觸后，可能通過(guò)風(fēng)、雨等途徑進(jìn)一步擴(kuò)散，嚴(yán)重污染周圍的生態(tài)環(huán)境。

1.2 選礦環(huán)節(jié)的重金屬污染

選礦過(guò)程是礦山生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要目的是將有用礦物從礦石中分離出來(lái)。在這一過(guò)程中，重金屬污染源主要來(lái)源于所使用的化學(xué)藥劑及廢水、廢渣的處理。在選礦過(guò)程中，為了提高礦物的分離效率，常常會(huì)使用多種化學(xué)藥品，如氰化物、硫化物等，這些化學(xué)品在與礦物反應(yīng)時(shí)，可能將礦石中的汞、鉛、砷等重金屬成分帶入廢水。如果廢水未經(jīng)處理直接排放，不僅污染水體，還可能通過(guò)水流傳遞，進(jìn)一步污染地下水資源。選礦產(chǎn)生的廢渣中富含重金屬，若廢渣堆放不當(dāng)，重金屬將通過(guò)風(fēng)化、滲漏等方式進(jìn)入土壤，造成土壤污染。

1.3 尾礦堆放中的重金屬污染

尾礦是礦石開(kāi)采和選礦過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物，通常包含大量未被有效利用的礦物和礦渣。尾礦堆放是礦山開(kāi)采的必然產(chǎn)物，其重金屬污染問(wèn)題尤為突出。尾礦中的重金屬來(lái)自礦石中的有害金屬元素，這些元素在選礦過(guò)程中并未完全分離出來(lái)。由于尾礦長(zhǎng)期暴露在外，重金屬會(huì)隨著自然因素如降雨、風(fēng)化等釋放到環(huán)境中[2]。在部分地區(qū)，尾礦環(huán)境污染已成為亟待解決的重大問(wèn)題。例如，生態(tài)環(huán)境部在2019年發(fā)布的相關(guān)通報(bào)顯示，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶7省市共有97座磷石膏庫(kù)，其中超過(guò)半數(shù)（53.61%）磷石膏庫(kù)由于管理不到位、磷石膏礦堆存不規(guī)范，嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)氐乃Y源環(huán)境[3]。

2 礦山生態(tài)修復(fù)過(guò)程中的重金屬污染控制方法

2.1 物理控制方法

物理控制方法在礦山生態(tài)修復(fù)過(guò)程中主要依靠物理手段來(lái)減少或隔離重金屬污染物，以阻止其進(jìn)一步擴(kuò)散。客土法是其中常用的物理修復(fù)技術(shù)之一，基本原理是通過(guò)將無(wú)污染或污染較輕的土壤覆蓋在污染土壤表面，從而隔絕污染物的釋放，減少重金屬與外界環(huán)境的接觸[4]。客土法通過(guò)向污染土壤中添加潔凈土壤，來(lái)降低土壤中污染物的濃度或減少污染物與植物根系的接觸。此方法具有實(shí)施簡(jiǎn)單、成本較低等優(yōu)勢(shì)，且無(wú)須復(fù)雜的設(shè)備。然而，客土法也有其局限性，尤其是當(dāng)土壤污染較深或污染物擴(kuò)散范圍較大時(shí)，單純的客土覆蓋可能無(wú)法完全控制污染的蔓延。在實(shí)際應(yīng)用中，客土法往往需要與其他修復(fù)技術(shù)相結(jié)合，以達(dá)到更好的治理效果。客土的質(zhì)量、來(lái)源以及其適應(yīng)性也是決定其修復(fù)效果的關(guān)鍵因素。此方法雖然能有效減緩重金屬對(duì)地表水體和土壤的直接污染，但由于不能徹底去除土壤中的重金屬，長(zhǎng)時(shí)間使用可能會(huì)導(dǎo)致覆蓋土層的污染物重新滲透到下層土壤中，造成二次污染。因此，客土法適合用作短期內(nèi)緩解污染擴(kuò)散的手段，但在長(zhǎng)期修復(fù)過(guò)程中，仍需要采用其他治理方法。

2.2 化學(xué)控制方法

化學(xué)控制方法通過(guò)添加或施用化學(xué)劑來(lái)修復(fù)重金屬污染土壤和水體，主要原理包括化學(xué)反應(yīng)、沉淀和絡(luò)合等。常見(jiàn)的化學(xué)修復(fù)技術(shù)包括化學(xué)沉淀法、穩(wěn)定化法和固化法等。在土壤污染治理中，化學(xué)沉淀法是通過(guò)添加沉淀劑，使水中的重金屬離子與沉淀劑反應(yīng)，形成不溶性化合物，從而清除礦山水體中的重金屬[5]。例如，通過(guò)加入石灰、鋁鹽等物質(zhì)，將溶解狀態(tài)的鉛、砷等重金屬轉(zhuǎn)化為不溶性沉淀，便于固體化處理和隔離。而穩(wěn)定化法和固化法則主要用于礦山土壤修復(fù)。通過(guò)添加穩(wěn)定化劑（如石灰、磷酸鹽等），重金屬以穩(wěn)定的化合物形式固定在土壤中，從而減少其在環(huán)境中的遷移和擴(kuò)散。這些化學(xué)方法的優(yōu)點(diǎn)是治理效果較快，可以迅速降低重金屬的濃度，適用于污染較為集中的地區(qū)，如礦山的選礦廢渣堆放區(qū)或污染嚴(yán)重的水體。然而，部分化學(xué)試劑也可能產(chǎn)生新污染，形成二次污染；同時(shí)，部分化學(xué)藥劑的成本較高。

2.3 生物控制方法

生物控制方法利用植物和微生物的天然修復(fù)功能，減少或去除土壤和水體中的重金屬污染。在礦山生態(tài)修復(fù)中，生物修復(fù)技術(shù)被廣泛應(yīng)用，尤其是植物修復(fù)和微生物修復(fù)。植物修復(fù)技術(shù)是利用具有吸附、富集和轉(zhuǎn)運(yùn)能力的植物來(lái)修復(fù)重金屬污染。植物通過(guò)根系吸收土壤中的重金屬，將其轉(zhuǎn)移到地上部分，形成生物累積。某些植物如金銀花、青蒿等能夠富集高濃度的重金屬，使其成為礦區(qū)生態(tài)修復(fù)中的理想選擇。這種方法具有低成本、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，但由于植物修復(fù)的周期較長(zhǎng)，且對(duì)于污染程度較高或深層污染的土壤修復(fù)效果有限，通常需要數(shù)年才能見(jiàn)效。微生物修復(fù)則通過(guò)利用特定的微生物，來(lái)修復(fù)礦區(qū)污染土壤和水體。硫酸鹽還原菌、銅綠假單胞菌等微生物能夠?qū)⒅亟饘俎D(zhuǎn)化為無(wú)害或低毒性的形態(tài)，或通過(guò)吸附、沉淀等方式固定重金屬[6-7]。微生物修復(fù)的優(yōu)勢(shì)在于其適用范圍廣、成本低，并且能在較大范圍內(nèi)持續(xù)作用。然而，微生物修復(fù)的效果相對(duì)較慢，且對(duì)環(huán)境條件要求較高，土壤的濕度、溫度、pH值等因素都可能影響微生物的修復(fù)效率。

3 提高重金屬污染控制效果的策略

3.1 依據(jù)不同礦山生態(tài)特點(diǎn)，合理選擇控制手段

在礦山生態(tài)修復(fù)過(guò)程中，環(huán)保部門應(yīng)根據(jù)礦山的生態(tài)特點(diǎn)、污染程度和環(huán)境條件來(lái)選擇合適的污染控制手段。每個(gè)礦區(qū)的污染源、污染物類型和污染范圍可能存在差異，因此應(yīng)對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)評(píng)估并制定個(gè)性化的治理方案。以磷石膏礦區(qū)為例，由于污染物質(zhì)含量高且分布復(fù)雜，需要采取物理與化學(xué)相結(jié)合的控制方法。先用客土法置換被污染的土壤，置換深度需根據(jù)磷石膏污染程度確定，一般為0.5～2.0 m，以此降低污染物濃度，改善土壤的基本理化性質(zhì)。接著，利用專門的化學(xué)藥劑與污染物產(chǎn)生反應(yīng)，針對(duì)可能存在的磷污染，可投加鈣鹽類化學(xué)藥劑，如氯化鈣，使磷與鈣結(jié)合形成磷酸鈣沉淀，降低其在土壤中的溶解性和遷移性。對(duì)于氟污染，可使用鋁鹽，通過(guò)鋁與氟的絡(luò)合作用將其固定[8]。

礦山環(huán)保部門應(yīng)當(dāng)結(jié)合區(qū)域的氣候條件、土壤類型和水文條件等因素進(jìn)行多維度的分析，合理選擇不同控制手段，并保持靈活性，確保修復(fù)措施能夠適應(yīng)未來(lái)可能發(fā)生的環(huán)境變化。只有根據(jù)礦山的生態(tài)特點(diǎn)選擇合適的污染控制手段，才能實(shí)現(xiàn)最大化的污染治理效果。

3.2 開(kāi)發(fā)綠色環(huán)保采礦技術(shù)，減少重金屬源頭污染

為從源頭上減少重金屬污染，環(huán)保部門應(yīng)推動(dòng)綠色環(huán)保采礦技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。優(yōu)先采用低影響、低污染的開(kāi)采技術(shù)，如選擇濕法采礦或無(wú)毒開(kāi)采工藝，減少礦石破碎和運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)周圍環(huán)境的污染。在選礦過(guò)程中，應(yīng)采用高效、節(jié)能的選礦設(shè)備和方法，避免采用會(huì)釋放大量有害物質(zhì)的化學(xué)試劑，如氰化物或酸性物質(zhì)，從而減少重金屬的釋放。

3.3 引入數(shù)字信息技術(shù)，智能監(jiān)測(cè)重金屬污染

隨著科技的發(fā)展，環(huán)保部門應(yīng)積極引入數(shù)字信息技術(shù)，通過(guò)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)追蹤礦山區(qū)域的重金屬污染狀況。第一，采用傳感器和遙感技術(shù)對(duì)礦區(qū)土壤、水體及大氣中的重金屬濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以在礦山不同位置設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，全面監(jiān)控污染源的分布與變化[9]。第二，環(huán)保部門應(yīng)當(dāng)建立污染數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對(duì)重金屬污染源、污染物的擴(kuò)散趨勢(shì)及污染程度進(jìn)行深入分析，預(yù)測(cè)污染擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)，從而及時(shí)調(diào)整治理措施。利用智能分析和預(yù)警系統(tǒng)，可以提高污染事件的響應(yīng)速度，快速采取應(yīng)對(duì)措施，以減少污染的進(jìn)一步擴(kuò)散。引入這些先進(jìn)技術(shù)，不僅能夠提高污染監(jiān)控的精度和實(shí)時(shí)性，還能為礦山污染的有效治理提供科學(xué)依據(jù)，確保修復(fù)工作更加高效和精準(zhǔn)。

3.4 建立長(zhǎng)期污染跟蹤機(jī)制，動(dòng)態(tài)調(diào)整治理手段

礦山生態(tài)修復(fù)工作并非一蹴而就，為了實(shí)現(xiàn)持續(xù)有效的污染治理，環(huán)保部門應(yīng)建立長(zhǎng)期的污染跟蹤機(jī)制，并根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整治理手段[10]。在修復(fù)工作開(kāi)始后，環(huán)保部門應(yīng)定期對(duì)礦區(qū)內(nèi)的土壤、水體和空氣進(jìn)行重金屬污染監(jiān)測(cè)，并建立長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，確保污染狀況得到持續(xù)關(guān)注。基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，環(huán)保部門應(yīng)當(dāng)評(píng)估現(xiàn)有治理措施的效果，識(shí)別出尚未得到有效控制的污染源，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果調(diào)整修復(fù)方案。通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整治理手段，環(huán)保部門能夠確保修復(fù)工作與污染狀況相匹配，促進(jìn)礦山生態(tài)修復(fù)。建立長(zhǎng)期污染跟蹤機(jī)制，不僅能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染治理中的問(wèn)題，還能為未來(lái)礦山生態(tài)修復(fù)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)污染防治技術(shù)的不斷改進(jìn)和創(chuàng)新。

4 結(jié)論

治理礦山重金屬污染是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，涉及多種修復(fù)技術(shù)的綜合應(yīng)用。隨著環(huán)保技術(shù)的不斷進(jìn)步，礦山生態(tài)修復(fù)的前景愈加廣闊。未來(lái)，環(huán)保部門應(yīng)進(jìn)一步推動(dòng)綠色環(huán)保采礦技術(shù)的普及，加強(qiáng)重金屬污染的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)與科學(xué)評(píng)估，同時(shí)探索更多高效、低成本的治理方法。通過(guò)科技創(chuàng)新與多手段結(jié)合，礦山生態(tài)修復(fù)不僅能夠恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，還能為可持續(xù)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)保障。

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