矿山土壤重金属的污染及防治

矿山土壤重金属的污染及防治

摘要：矿山开采过程中产生的重金属元素可能污染矿区周边的生态环境，重金属污染普遍得到学者的关注。本文分析了矿山重金属污染的来源、污染状况的研究和治理。探讨了存在的环境问题和今后的发展方向。研究结果可降低矿区重金属污染的潜在危害，对矿区生态环境的保护具有重要意义。

关键词：重金属；污染；治理

矿山开采资源是人类生产和生活的基本保障之一，矿山开采过程的同时带来了严重的矿山环境污染和生态破坏等问题[ ]。采矿、冶炼等工矿企业中“废水、废气、废渣”的大量排放和农用化学品的不合理使用[ ]，随之产生的重金属元素环境污染普遍受到学者的关注。

土壤中重金属元素不能被生物分解，不能通过焚烧的方法从土壤中去除，相反可以在生物体内富集，表现出不可逆性和蓄积性[ ]。其存在的潜在危害性较大，并且矿山资源开发引起的生态效应和毒理效应具有明显的滞后作用，所以土壤一旦受到重金属元素污染，治理和修复将十分困难。另外，土壤重金属可能导致植物的生长问题，而且一些重金属元素在蔬菜中的累积最终会通过食物链进入人体，从而影响到人体的健康。

1矿山重金属的来源

在矿山开发的过程中，废弃的硫化矿物经过长期的自然氧化和雨水淋滤导致重金属大量进入矿区，硫化矿物氧化反应速率与反应时间，温度，硫化矿物的含量和种类，外界环境如氧气、水、生物活动特别是氧化铁杆菌等有关。酸性废水的产生是这些原生硫化物矿物的氧化，风化和分解以及水、酸、气、矿物综合反映的结果[ ]。矿石表面的酸化作用会引起矿石中重金属的损耗，酸性矿山废水会引起固体废弃物中重金属的活化及迁移[ ]。

运用重金属污染的特征元素及其组合可判断重金属污染的来源，同位素的手段可追踪重金属的污染源[ ]。例如云浮硫铁矿区土壤中铊与铅的相关性分析，结合其分布特征，结果表明通过测定矿区主要污染源中铅同位素的组成，可以探讨铊在土壤中的迁移规律[ ]。

2 重金属元素的污染研究

2.1 矿区重金属分布研究

矿山重金属污染物在一定的时间和空间内会显现出含量的分布性，研究污染重金属污染物总量的分布，通过某些区域的富集性，体现出污染程度的大小。但

由于矿山活动对周边的污染要考虑多样复杂的因素影响。

李小虎［］等对甘肃省典型矿业城市金昌市周围农田土壤，矿渣堆表面分化物及降尘，尾矿坝尾矿砂和尾矿坝旁排污沟沉积物中Cr、Cu、Ni、Pb、Zn含量分析表明：不同区域环境中重金属呈现不同程度累积，其中以Cu和Ni最为显著，含量从高到低依次为尾矿坝排污沟，尾矿坝，废渣堆，农田土壤，其不同地区的污染分别来源于尾矿，冶炼烟尘的排放和酸性废水的排放等。由此可见，随着污染区域的重金属含量不同，其影响的污染程度不同。

2.2 矿区重金属化学形态分析

矿山重金属元素在矿山环境介质中的分布和化学形态特征是研究重金属元素污染行为的重要内容。重金属不同化学形态会产生不同的生物有效性，因此研究重金属的形态在矿山开采过程中重金属的生态环境污染有重要意义，可以较好的评价重金属在矿区环境中的生态效应。

采用逐级连续化学浸提技术，Tessier （1979）［］五步连续提取法中认为重金属元素按照活性的大小可以分为可交换态，碳酸盐结合态，铁锰氧化物结合态，有机物结合态和残渣态五种形态。G.Rauret在1999年对四步提取BCR再次提出了改进，该法被称为修正的BCR法［］，认为金属形态可以分别为酸可交换态，易还原态，可氧化态和残渣态。该方法的酸可交换态相当于Tessier五步提取法中的可交换态和碳酸盐结合态之和。学者［］认为水溶及可交换态可以被生物直接利用，主要是通过扩散作用和外层络合作用非专性的吸附于土壤表面。

不同的重金属形态，其生态效应不同，在研究矿区开采时周边重金属污染现象，不但要考虑到重金属含量的分布情况，更重要的是利用形态的分析反映重金属元素潜在的危害因素，以便提出可行性的治理对策。

3重金属污染的治理

目前，国内为治理土壤重金属污染的途径主要有三种：一是改变重金属在土壤中赋存形态，使其稳定和固定。二是利用各种技术从土壤中除去重金属，达到回收和减少土壤中重金属的双重目的。三是利用各种防渗材料，阻止重金属的迁移和扩散［］。

矿山开采过程中会产生污染的原因主要有酸性排放废水，尾矿库，尾矿渣等。因此污染区域治理主要侧重于这些方面。治理的方法分别为物理，化学和生物等有关领域。

植物修复技术是目前应用最为广泛的方法，相比较其它方法而言，具有经济，环保，简易方便，对环境扰动小的优点，而且不存在二次污染的因素。植物修复是一种植物忍耐和超量富集某种污染物的理论为基础，利用植物及其根际微生物体系的吸收，挥发和转化，降解等作用机理来清除污染物的治理技术[9]。

植物修复技术可分为植物提取，植物挥发，根际过滤和植物固定四种类型。其中植物提取是植物修复技术中最主要的方法［］。植物提取是利用某些特定的植物对重金属具有超富集能力来清除土壤重金属污染。目前已经发现多种植物可以作为超累积植物。而且选择超累积植物必须考虑到其适合于修复重金属污染区域的条件[14]。现阶段研究中关于Ni的超累积植物最多，关于其它重金属如Cd、Pb、Zn、Co、As和Cu的超累积植物的数量还没有形成一定的规模。十字花科遏蓝菜属具有较强的吸收Zn和Cd的能力，被作为超累积研究的模式植物［］。

4存在问题和发展趋势

应该进一步加强对矿区污染源-水系-沉积物及土壤-植物体系的重金属环境生态污染影响，考虑多方面综合因素，建立起时间和空间立体的研究系统。此外，综合多种环境评价体系的基础上，应加强治理修复的实际应用。目前应用最广泛的是植物生态修复技术，但对于其超富集植物的筛选和吸附效果方面需要大量的工作。

参考文献