重金屬礦山土壤治理技術分析

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摘要：在當前的重金屬礦山尾礦庫中，土壤污染問題日益嚴重，導致生態環境遭到嚴重破壞，給植被的正常生長帶來了不利影響。只有明確土壤治理技術的要點，并加強各個實施環節質量的有效控制，才能提升整體治理水平。本文將對重金屬礦山尾礦庫的環境狀況進行探討，包括土壤污染的來源、危害和特點等，研究重金屬礦山尾礦庫土壤治理技術的應用措施，為實踐工作提供參考。

關鍵詞：重金屬礦山；尾礦庫；土壤治理技術 

重金屬是我國工業發展的重要支撐，加大對重金屬礦山的開采力度，是促進我國經濟發展的關鍵。近年來,我國工業化發展速度加快，重金屬資源的需求量逐年提升，這給礦山生產帶來了新的機遇和挑戰。重金屬礦山尾礦庫容易出現較為嚴重的土壤污染問題，主要表現為鉛、汞、鋅等重金屬元素在土壤中積累并長期存在，通過食物鏈進入人體中，對人體機能造成嚴重損壞，威脅健康安全。因此，為了能夠促進經濟的可持續發展，應該重視對重金屬礦山尾礦庫的土壤治理工作，使土壤生態環境得以恢復。重金屬元素難以被降解，而且會在土壤當中發生絡合反應、沉淀和凝聚等，因此給治理工作帶來了較大的難度。人們應該明確各個治理技術的特點及應用方法，制定針對性的技術應用方案。

1重金屬礦山尾礦庫土壤污染分析

冶煉廠廢水、井下廢水、礦坑水和選礦廢水等都會導致重金屬礦山尾礦庫出現土壤污染問題，其中包括了大量的可溶性離子和重金屬，如六價鉻、鋅、銅和氰化物等。同時，礦業廢棄地等也會導致土壤污染問題，其中存在較多的有色金屬污染物，尤其是在低品位礦石當中，重金屬含量相對較高。在降雨和酸化作用下，重金屬污染會發生較為嚴重的擴散，導致周圍環境污染程度上升。首先，植物的生長狀況會受到重金屬污染的影響，導致其生長狀況受到抑制，影響植物的新陳代謝[1]。其次，人體健康也會受到重金屬污染的影響，其主要通過食物鏈進入人體中。此外，土壤的生態功能也會由于重金屬含量超標而發生改變，生物多樣性降低。鐵錳氧化物結合態、可交換態、殘留態、碳酸鹽結合態和有機結合態等是重金屬在土壤當中存在的主要形態，具有較強的滯后性和隱蔽性，因此給治理工作帶來了較大的難度。

2重金屬礦山尾礦庫土壤治理技術的應用措施

2.1物理方法

工程措施法和熱處理法是當前土壤重金屬污染處理的主要物理措施。重金屬礦山尾礦庫的元素種類較為繁雜，汞污染可以借助熱處理法來治理，但是該方法較為繁雜，而且在應用中的資源消耗較大，還會破壞土壤、水和有機質等。在土壤表層富集重金屬元素，對其進行集中處理，并通過活性土對下層土壤進行覆蓋處理，或者采用耕作活化的措施，這就是工程措施法[2]。重金屬礦山尾礦庫土壤污染治理采用工程措施法，能夠有效控制污染物濃度，防止對該區域內植被生長造成嚴重影響。

2.2物理化學法

2.2.1電動修復法電解池設置于重金屬礦山尾礦庫污染土壤當中，通過直流電壓的施加能夠實現對重金屬的轉移處理。其間主要借助電滲流、電遷移、電泳等作用，通過處理室的應用提升實際處理效果，增強土壤的清潔性。在治理土壤污染時，電動修復法能夠降低治理成本，提升治理效率，在淤泥土和黏土等土壤中的應用效果更好[3]。同時，可以實現對鈾、砷、鋅、汞、鉛和銅等重金屬的有效回收，創造良好的經濟效益，防止產生較大的二次污染問題。然而，電動修復法也存在一定的局限性，在大規模土壤治理中遇到諸多問題。

2.2.2土壤淋洗法土壤中的重金屬元素可以通過淋洗法進行處理，達到控制土壤污染物濃度的目的。主要原理是固相的重金屬元素能夠在淋洗液作用下向液相轉移，然后集中處理廢水。該技術需要選擇合適的淋洗液，防止對原有土壤結構造成嚴重破壞，避免二次污染。有機鹽、有機堿和酸、螯合劑等是幾種常用的淋洗液，而硫酸、乙烯三胺五乙酸、草酸、鹽酸、乙二胺四乙酸和檸檬酸等能夠對土壤中的重金屬元素進行快速提取[4]。堆積淋洗和柱淋洗的方式在實踐中應用較多，能夠降低淋洗成本。

2.2.3玻璃化技術法當土壤含有較多的重金屬時，可以通過電極對其熔化處理，并通過冷卻處理使其形成玻璃態物質，從而進行有效處理，這就是玻璃化技術法的基本原理。在應用該方法時，關鍵點是導電材料的選擇及設置，包括了石墨和金屬等。尤其是在特殊重金屬的處理中，玻璃化技術法的應用能夠防止對其造成損壞，如放射性廢物等。該技術應用容易受到地下水的影響，同時熔化標準難以做到有效統一，因此加大了技術操作難度。另外，電能消耗量相對較大，因此也會導致土壤治理成本升高。

2.3化學方法

對于重金屬礦山尾礦庫土壤當中的重金屬元素，為了能夠對其擴散性、水溶性和生物有效性等進行控制，還可以運用化學試劑進行處理，這就是化學治理方法。鈣鎂磷肥、石灰、重金屬鈍化劑、沸石和硅肥等是幾種常用的化學試劑，能夠生成相應的難溶物，防止重金屬向植物、微生物和人體等擴散。當土壤中的重金屬污染程度不高時，可以采用化學方法進行治理，其具有較好的經濟性。在應用化學方法時，要重視管理，避免重金屬的活化。

2.4農業方法

通過對當前耕作管理制度進行合理調整，實現對土壤重金屬的有效治理，也是當前常用的方法。在使用農業方法時，要選擇不進入食物鏈的植物，同時充分發揮化肥的處理作用，實現對重金屬的有效固定，也可以對重金屬活性加以抑制，防止出現大量轉移。農業方法種類較多，包括作物搭配與調整、有機肥施加、氧化還原控制、養分控制、pH控制等[5]。該方法不會對生態環境造成污染，而且操作便捷，能夠降低土壤重金屬治理成本。在實踐中，其通常會與改良劑、生物治理措施相結合，增強治理效果，防止周期過長而導致治理效率低下。

2.5生物方法

2.5.1植物修復技術利用植物的超量富集作用和忍耐性能，同時在植物培育中借助遺傳工程等措施，在共存微生物體系作用下能夠對重金屬污染進行治理，這就是植物修復技術。該技術主要涉及穩定、萃取、揮發和根際過濾等工藝，前三種在土壤重金屬污染治理中應用較多。重金屬污染物能夠在植物根際特殊物質的作用下發生改變，比如，部分多年生常綠植物能夠依靠發達的根系對其進行惰化處理，其間涉及沉淀、分解和螯合等多個反應。然而，該技術在長期處理中存在一定局限。植物萃取技術的應用能夠對有害物質進行吸收和轉移，通過植物收割和集中處理，改善土壤狀況。當土壤中重金屬污染程度不高且深度不大時，可以采用植物萃取技術進行治理，在選擇植物時應該確保其具有良好的抗病性，實現對重金屬的有效富集。對于汞污染的處理，可以采用黃頜蛇草；對于鉛污染的處理，可以采用綠肥植物和香蒲植物等；對于銅污染、鋅污染和鉛污染等的處理，可以采用向日葵和印度芥菜等[6]。土壤重金屬可以通過植物根系的特殊分泌物進行揮發處理，這是植物揮發技術的基本原理，但是這是對重金屬的一種稀釋措施，因此也具有風險。

2.5.2動物與微生物修復技術土壤動物能夠對重金屬含量起到一定的控制作用，如鼠類和蚯蚓等，實現對重金屬礦山尾礦庫土壤的有效修復。微生物修復技術則主要利用微生物活性特點，實現對重金屬元素的有效沉淀、吸收和氧化還原等，使其轉變為低毒產物，進而實現對毒性的控制。生物修復技術能夠有效降低成本，同時保障操作的便捷性，防止出現較大的二次污染問題。

3案例分析

桂陽縣輝山礦區重金屬尾砂污染綜合治理工程總投資為6379萬元，其中，專項補助資金為2400萬元。項目實施能有效消除輝山礦區環境安全隱患，改善舂陵江鎮的土壤環境質量。治理場地外對照土壤檢測結果如表1所示。本項目實際為礦山植被恢復工程，治理工藝為：對于選礦尾砂（Ⅰ類固廢），就地安全處置，采取集中零散尾砂、修整尾砂堆、覆土綠化的措施；對于砷渣，清運到異地填埋場進行安全填埋。項目位于邊遠礦區，土壤重金屬含量特別是砷含量的背景值高，治理場地現為林業用地、非農業用地和非建設用地。所以，治理場地土壤質量標準擬選用《土壤質量標準農用地土壤污染風險管控標準》（GB15618—2018）中的農用地土壤污染風險管控值標準。砷渣清理場地土壤質量既不符合《土壤環境質量標準農用地土壤污染風險管控標準》（GB15618—2018）中的農用地土壤污染風險篩選值，也不符合管制值；砷超過篩選值8～15倍，砷超過管控值2～3倍。砷含量高出礦區土壤樣（背景值）4～5倍。尾砂場Pb、Cd、As、Cu和Zn治理前排放量分別為49.804、5.624、381.562、329.348、494.824kg/a，治理后排放量分別為9.338、1.054、71.542、61.752、92.78kg/a。砷渣場地Pb、Cd、As、Cu和Zn治理前排放總量為53.482、6.024、393.53、349.068、494.824kg/a，治理后排放量為10.007、1.054、72.905、62.356、92.78kg/a。

4結語

物理方法、物理化學法、化學方法、農業方法和生物方法等是當前重金屬礦山尾礦庫土壤治理的常用方法，能夠實現對土壤中重金屬含量及濃度的有效控制，從而降低對自然生態環境的破壞。尤其是在礦產行業的繁榮發展當中，應該明確各個治理技術的特點及優勢，在工作中加以綜合運用，提升環境保護與經濟發展的協同性。

參考文獻

1史國武.有色金屬尾礦庫對周邊土壤環境污染特征評價及治理[J].山西冶金，2020，43（3）：89-91.

2吳啟明.重金屬礦山廢棄地生態恢復新技術的應用[J].銅業工程，2018，（6）：17-19.

3王振生，趙巖.土壤改良技術在重金屬礦山尾礦庫環境治理中的應用探討[J].科技創新導報，2017，14（9）：126.

4鄧慧娟.廢石堆及尾礦庫覆蓋降氡治理用土壤的改良研究[D].衡陽：南華大學，2017.

5黃彤，王攀峰，花榕.江西某鈾礦尾礦庫周邊鈾污染土壤綜合治理策略研究[J].江西化工，2016，（2）：149-151.

6汪勇，陳建芳，高柏.鈾礦山附近土壤中重金屬的形成機制、分布特征及土壤重金屬治理現狀[J].安徽農業科學，2014，42（2）：403-406.

作者：胡潔 單位：湖南有色黃沙坪礦業有限公司