重金属矿山土壤治理技术分析

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摘要：在当前的重金属矿山尾矿库中，土壤污染问题日益严重，导致生态环境遭到严重破坏，给植被的正常生长带来了不利影响。只有明确土壤治理技术的要点，并加强各个实施环节质量的有效控制，才能提升整体治理水平。本文将对重金属矿山尾矿库的环境状况进行探讨，包括土壤污染的来源、危害和特点等，研究重金属矿山尾矿库土壤治理技术的应用措施，为实践工作提供参考。

关键词：重金属矿山；尾矿库；土壤治理技术 

重金属是我国工业发展的重要支撑，加大对重金属矿山的开采力度，是促进我国经济发展的关键。近年来,我国工业化发展速度加快，重金属资源的需求量逐年提升，这给矿山生产带来了新的机遇和挑战。重金属矿山尾矿库容易出现较为严重的土壤污染问题，主要表现为铅、汞、锌等重金属元素在土壤中积累并长期存在，通过食物链进入人体中，对人体机能造成严重损坏，威胁健康安全。因此，为了能够促进经济的可持续发展，应该重视对重金属矿山尾矿库的土壤治理工作，使土壤生态环境得以恢复。重金属元素难以被降解，而且会在土壤当中发生络合反应、沉淀和凝聚等，因此给治理工作带来了较大的难度。人们应该明确各个治理技术的特点及应用方法，制定针对性的技术应用方案。

1重金属矿山尾矿库土壤污染分析

冶炼厂废水、井下废水、矿坑水和选矿废水等都会导致重金属矿山尾矿库出现土壤污染问题，其中包括了大量的可溶性离子和重金属，如六价铬、锌、铜和氰化物等。同时，矿业废弃地等也会导致土壤污染问题，其中存在较多的有色金属污染物，尤其是在低品位矿石当中，重金属含量相对较高。在降雨和酸化作用下，重金属污染会发生较为严重的扩散，导致周围环境污染程度上升。首先，植物的生长状况会受到重金属污染的影响，导致其生长状况受到抑制，影响植物的新陈代谢[1]。其次，人体健康也会受到重金属污染的影响，其主要通过食物链进入人体中。此外，土壤的生态功能也会由于重金属含量超标而发生改变，生物多样性降低。铁锰氧化物结合态、可交换态、残留态、碳酸盐结合态和有机结合态等是重金属在土壤当中存在的主要形态，具有较强的滞后性和隐蔽性，因此给治理工作带来了较大的难度。

2重金属矿山尾矿库土壤治理技术的应用措施

2.1物理方法

工程措施法和热处理法是当前土壤重金属污染处理的主要物理措施。重金属矿山尾矿库的元素种类较为繁杂，汞污染可以借助热处理法来治理，但是该方法较为繁杂，而且在应用中的资源消耗较大，还会破坏土壤、水和有机质等。在土壤表层富集重金属元素，对其进行集中处理，并通过活性土对下层土壤进行覆盖处理，或者采用耕作活化的措施，这就是工程措施法[2]。重金属矿山尾矿库土壤污染治理采用工程措施法，能够有效控制污染物浓度，防止对该区域内植被生长造成严重影响。

2.2物理化学法

2.2.1电动修复法电解池设置于重金属矿山尾矿库污染土壤当中，通过直流电压的施加能够实现对重金属的转移处理。其间主要借助电渗流、电迁移、电泳等作用，通过处理室的应用提升实际处理效果，增强土壤的清洁性。在治理土壤污染时，电动修复法能够降低治理成本，提升治理效率，在淤泥土和黏土等土壤中的应用效果更好[3]。同时，可以实现对铀、砷、锌、汞、铅和铜等重金属的有效回收，创造良好的经济效益，防止产生较大的二次污染问题。然而，电动修复法也存在一定的局限性，在大规模土壤治理中遇到诸多问题。

2.2.2土壤淋洗法土壤中的重金属元素可以通过淋洗法进行处理，达到控制土壤污染物浓度的目的。主要原理是固相的重金属元素能够在淋洗液作用下向液相转移，然后集中处理废水。该技术需要选择合适的淋洗液，防止对原有土壤结构造成严重破坏，避免二次污染。有机盐、有机碱和酸、螯合剂等是几种常用的淋洗液，而硫酸、乙烯三胺五乙酸、草酸、盐酸、乙二胺四乙酸和柠檬酸等能够对土壤中的重金属元素进行快速提取[4]。堆积淋洗和柱淋洗的方式在实践中应用较多，能够降低淋洗成本。

2.2.3玻璃化技术法当土壤含有较多的重金属时，可以通过电极对其熔化处理，并通过冷却处理使其形成玻璃态物质，从而进行有效处理，这就是玻璃化技术法的基本原理。在应用该方法时，关键点是导电材料的选择及设置，包括了石墨和金属等。尤其是在特殊重金属的处理中，玻璃化技术法的应用能够防止对其造成损坏，如放射性废物等。该技术应用容易受到地下水的影响，同时熔化标准难以做到有效统一，因此加大了技术操作难度。另外，电能消耗量相对较大，因此也会导致土壤治理成本升高。

2.3化学方法

对于重金属矿山尾矿库土壤当中的重金属元素，为了能够对其扩散性、水溶性和生物有效性等进行控制，还可以运用化学试剂进行处理，这就是化学治理方法。钙镁磷肥、石灰、重金属钝化剂、沸石和硅肥等是几种常用的化学试剂，能够生成相应的难溶物，防止重金属向植物、微生物和人体等扩散。当土壤中的重金属污染程度不高时，可以采用化学方法进行治理，其具有较好的经济性。在应用化学方法时，要重视管理，避免重金属的活化。

2.4农业方法

通过对当前耕作管理制度进行合理调整，实现对土壤重金属的有效治理，也是当前常用的方法。在使用农业方法时，要选择不进入食物链的植物，同时充分发挥化肥的处理作用，实现对重金属的有效固定，也可以对重金属活性加以抑制，防止出现大量转移。农业方法种类较多，包括作物搭配与调整、有机肥施加、氧化还原控制、养分控制、pH控制等[5]。该方法不会对生态环境造成污染，而且操作便捷，能够降低土壤重金属治理成本。在实践中，其通常会与改良剂、生物治理措施相结合，增强治理效果，防止周期过长而导致治理效率低下。

2.5生物方法

2.5.1植物修复技术利用植物的超量富集作用和忍耐性能，同时在植物培育中借助遗传工程等措施，在共存微生物体系作用下能够对重金属污染进行治理，这就是植物修复技术。该技术主要涉及稳定、萃取、挥发和根际过滤等工艺，前三种在土壤重金属污染治理中应用较多。重金属污染物能够在植物根际特殊物质的作用下发生改变，比如，部分多年生常绿植物能够依靠发达的根系对其进行惰化处理，其间涉及沉淀、分解和螯合等多个反应。然而，该技术在长期处理中存在一定局限。植物萃取技术的应用能够对有害物质进行吸收和转移，通过植物收割和集中处理，改善土壤状况。当土壤中重金属污染程度不高且深度不大时，可以采用植物萃取技术进行治理，在选择植物时应该确保其具有良好的抗病性，实现对重金属的有效富集。对于汞污染的处理，可以采用黄颌蛇草；对于铅污染的处理，可以采用绿肥植物和香蒲植物等；对于铜污染、锌污染和铅污染等的处理，可以采用向日葵和印度芥菜等[6]。土壤重金属可以通过植物根系的特殊分泌物进行挥发处理，这是植物挥发技术的基本原理，但是这是对重金属的一种稀释措施，因此也具有风险。

2.5.2动物与微生物修复技术土壤动物能够对重金属含量起到一定的控制作用，如鼠类和蚯蚓等，实现对重金属矿山尾矿库土壤的有效修复。微生物修复技术则主要利用微生物活性特点，实现对重金属元素的有效沉淀、吸收和氧化还原等，使其转变为低毒产物，进而实现对毒性的控制。生物修复技术能够有效降低成本，同时保障操作的便捷性，防止出现较大的二次污染问题。

3案例分析

桂阳县辉山矿区重金属尾砂污染综合治理工程总投资为6379万元，其中，专项补助资金为2400万元。项目实施能有效消除辉山矿区环境安全隐患，改善舂陵江镇的土壤环境质量。治理场地外对照土壤检测结果如表1所示。本项目实际为矿山植被恢复工程，治理工艺为：对于选矿尾砂（Ⅰ类固废），就地安全处置，采取集中零散尾砂、修整尾砂堆、覆土绿化的措施；对于砷渣，清运到异地填埋场进行安全填埋。项目位于边远矿区，土壤重金属含量特别是砷含量的背景值高，治理场地现为林业用地、非农业用地和非建设用地。所以，治理场地土壤质量标准拟选用《土壤质量标准农用地土壤污染风险管控标准》（GB15618—2018）中的农用地土壤污染风险管控值标准。砷渣清理场地土壤质量既不符合《土壤环境质量标准农用地土壤污染风险管控标准》（GB15618—2018）中的农用地土壤污染风险筛选值，也不符合管制值；砷超过筛选值8～15倍，砷超过管控值2～3倍。砷含量高出矿区土壤样（背景值）4～5倍。尾砂场Pb、Cd、As、Cu和Zn治理前排放量分别为49.804、5.624、381.562、329.348、494.824kg/a，治理后排放量分别为9.338、1.054、71.542、61.752、92.78kg/a。砷渣场地Pb、Cd、As、Cu和Zn治理前排放总量为53.482、6.024、393.53、349.068、494.824kg/a，治理后排放量为10.007、1.054、72.905、62.356、92.78kg/a。

4结语

物理方法、物理化学法、化学方法、农业方法和生物方法等是当前重金属矿山尾矿库土壤治理的常用方法，能够实现对土壤中重金属含量及浓度的有效控制，从而降低对自然生态环境的破坏。尤其是在矿产行业的繁荣发展当中，应该明确各个治理技术的特点及优势，在工作中加以综合运用，提升环境保护与经济发展的协同性。

参考文献

1史国武.有色金属尾矿库对周边土壤环境污染特征评价及治理[J].山西冶金，2020，43（3）：89-91.

2吴启明.重金属矿山废弃地生态恢复新技术的应用[J].铜业工程，2018，（6）：17-19.

3王振生，赵岩.土壤改良技术在重金属矿山尾矿库环境治理中的应用探讨[J].科技创新导报，2017，14（9）：126.

4邓慧娟.废石堆及尾矿库覆盖降氡治理用土壤的改良研究[D].衡阳：南华大学，2017.

5黄彤，王攀峰，花榕.江西某铀矿尾矿库周边铀污染土壤综合治理策略研究[J].江西化工，2016，（2）：149-151.

6汪勇，陈建芳，高柏.铀矿山附近土壤中重金属的形成机制、分布特征及土壤重金属治理现状[J].安徽农业科学，2014，42（2）：403-406.

作者：胡洁 单位：湖南有色黄沙坪矿业有限公司