矿山资源开发引起的环境污染效应及其控制对策

第5期2007年10月

矿产保护与利用

CO NSERVATI O N AND UT I L IZAT I O N O F M INERAL RESO URCES

№.5

Oct.2007

矿山资源开发引起的环境污染效应及其控制对策3

刘敬勇1,赵永久2

(1.广东工业大学环境科学与工程学院,广州,510006;2.河南大学环境与规划学院,开封,475001)

摘要:矿山固体废物和酸性废水已成为矿山资源开发过程中的两大环境公害。通过对矿山资源开发引起的

环境污染问题的研究,可以揭示污染元素的迁移循环规律,对于矿山的污染治理、环境评价和生态修复研究

具有重要意义。对国内外矿山资源开发中的固体废物和酸性废水引起的环境污染问题进行了综述,并提出

了相应的预防和治理对策。

关键词:固体废物;酸性废水;环境污染;矿山资源开发;治理

中图分类号:T D8;X506　文献标识码:A　文章编号:1001-0076(2007)05-0047-04

Environmental Pollution Effect and Countermeasures in M i n e Resource Exploitation

L I U J ing-yong,ZHAO Yong-jiu

(Fa cu lty o f Envir o nm en ta l S c ience and Eng i nee ring,Guangdo ng U n i ve rs ity o f Techno l o gy,Guangzho u 510006,C h ina)

Abstract:M ine s olid wastes and acid waste water in res ources exp l oitati on have become t w o maj or

envir on mental polluti ons.The study on envir on mental issues in m ine exp l oitati on can thr ow a ne w

light on the rule of contam inated ele ments in transference and circulati on,which is of great i m por2

tance in dealing with m ining polluti on,ecol ogical rehabilitati on and envir on mental assess ment.This

paper revie wed the envir on mental polluti on in m ine exp l oitati on resulted by the s olid wastes and

acid waste water,and puts for ward corres ponding p reventing and treating counter measures.

Key words:s olid wastes;acid waste water;envir on mental polluti on effect;m ine res ource exp l oita2

ti on;treat m ent

矿产资源开发在对国民经济发展起重要推动作用的同时,也带来了比较严峻的环境污染问题,近年来已引起国内外学者的高度重视。在国际第三届、第四届环境地球化学讨论会上,矿山环境污染问题成为大会讨论的焦点,特别是固体废物的环境地球化学效应。在国内第五次、第六次全国环境地球化学学术会议上,矿业开发环境污染问题引起了大会的关注,明确提出了矿山开发引起的多种重金属污染和酸性废水等环境问题。

尾矿、废渣及废石堆中的(重)金属淋滤释放;矿坑及选矿废水所含毒害元素对地表水、土壤、地下水的污染,这些污染实际上是人类参与元素的地球化学再分配。

1　矿山固体废物

矿山固体废物主要是废石、尾矿和矿渣。我国现有规模较大的尾矿库1500多个,全部金属矿山堆存的尾矿则达到5×109t以上[1]。由于废石和尾矿的不合理堆放,矿山环境中的(重)金属在地表水的冲洗和通过废石堆空隙下渗进入土壤和地下水,导致矿区及其周围一些元素的表生地球化学异常。

3收稿日期:2007-04-16;修回日期:2006-05-10

作者简介:刘敬勇(1979-),男,河南南阳人,硕士,助教,主要研究环境地球化学。

1.1　固体废弃物的环境污染

许多研究表明,金属矿床开发的采、选、冶都会向环境中排放重金属元素并引起严重的环境问题。

墨西哥Santa María的Ag-Pb-Zn-Cu-Au 矿带上,约200年的矿山开发导致100km2土地受污染,附近蔬菜叶中Cd和Pb含量分别超出正常水平的20倍和50倍[2];原西德北部地区某水泥厂使用含铊的矿石来生产水泥,由于含铊粉尘污染,导致附近居民长期食用污染蔬菜和水果而发生慢性铊中毒[3]。Kachur et al[4]调查发现,大型炼铅厂对土壤、食物链和人体健康有严重的危害。

通过对矿石和废渣淋滤试验,发现溶出剂的浓度和pH值对元素溶出率影响最大[5]。黄铁矿及其工业废渣中大部分微量毒害元素都有着极强的化学活性,其中Cd、Pb、Tl元素活动态浸出比例高达90.0%、89.7%、55.1%[6]。矿石和废渣室内的淋滤研究,可以为矿区固体废物寻找合适的堆放地点,减小有毒有害元素进入环境的通量。

国内有人研究了南华砷铊矿床和含铊汞矿开采的环境效应,表明这些地区的生态环境明显地受到铊污染,污染的途径主要是含铊矿渣的风化淋滤,中毒途径主要是食用高铊蔬菜和食物,经过人体长期积累导致慢性中毒[7,8]。

铅锌矿床开采的过程中有相当多的Hg、Cr、Pb、Zn等进入了土壤,区域内土壤明显显示常量元素与重金属元素的地球化学分带[9];土法炼锌导致的重金属Pb、Zn、Cd在环境介质中的积累相当高[10]。我国正处在矿产资源的高速消耗阶段,所带来的环境危机也越来越明显,深入研究刻不容缓。

通过对尾矿库周围土壤研究,表明尾矿库周围土壤中Cu、Pb、Zn、Cd等重金属元素含量都显著地高于对照样品,土壤已经受到重金属元素的严重污染[11]。生长在尾矿污染区土壤中的微生物数量和生理类群均显著降低[12],另外矿区土壤Pb、Cr、Zn 污染与小麦种子发芽率降低有关[13]。

过去很长一段时间,国内研究矿山固体废物的污染效应都是用重金属元素含量的高低来衡量的,当物质相态被引入到环境科学领域后,重金属元素在环境中的活动性、生物可利用性、毒性等只用重金属元素的总量来预测和说明是不确切的。因此在以后的课题中,结合区域水文地球化学特征,要充分考虑到元素的形态及其空间分布,综合考虑矿区重金属元素所带来的环境负效应。其实矿山资源开发引起的生态效应和毒理效应都具有明显的滞后作用,其潜在的危害和威胁远比表观影响严重得多,一些有毒元素一旦污染形成,整治将十分困难,短期不能见效,引起的灾害也是突发性的,即化学定时炸弹。

1.2　固体废物环境污染的预防对策

固体废物的堆放除可以引发重大工程地质灾害问题外,还侵占土地,破坏植被,使重金属元素迁移及活化。矿山固体废物处理与处置是以改善和提高矿区生态环境质量为前提的。目前矿山固体废物综合利用和预防的途径有[1]:(1)回收尾矿中有益元素降低尾矿的产率,特别是加大稀有贵重金属的回收利用;(2)采矿废石用于建筑材料,开发高附加值产品,把尾矿用作肥料;(3)尾矿库复垦,防止尘砂飞扬,尾矿外流,减少尾矿坝的渗漏水。

目前国内对于尾矿的利用还停留在一般资源化方面,没有进行深层次的研究。例如硫铁矿烧渣含铁量在30%～55%之间,还有少量的铜、铅、锌、银、金及稀土元素,如果深入开展烧渣综合利用研究,可以缓解铁矿石的不足,从中提取有价金属,使其变废为宝,对防止环境污染有很大的经济意义。

牛京考[14]等从系统的观点提出矿山固体废弃物的治理,指出进行尾矿库的复垦,可以进一步实现尾矿在地面上的无害化堆放。目前用改性材料如粉煤灰、蛇纹石和海泡石进行矿区复垦研究比较多[15～18],用粉煤灰作为矿区土壤改良剂可以使土壤酸性降低;用改性海泡石处理含Pb2+、Cu2+、Cd2+废水,处理后的重金属离子含量可达到国家排放标准;用蛇纹石作为水中Cd2+、Cu2+、Fe3+、Pb2+、N i2+金属离子的吸附剂具有理想的处理效果。我国粉煤灰、蛇纹石和海泡石资源丰富,改性技术条件成熟,可以达到以废治废的目的,符合国家的环保政策,运用在矿区污染治理中有很大的发展前景。

在国外,矿山环境管理已经从末端治理向全过程预防转变。为了把污染和破坏减小到最低限度,在充分利用清洁生产工艺和处理系统时,要充分考虑矿山自身的地球化学特性,开展矿山的清洁生产,把污染消灭在矿业的最初阶段,走可持续发展道路。

2　矿山酸性废水

酸性废水的酸度是问题的一个方面,其溶解的

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