張耀文　邸利

摘要 對礦區(qū)重金屬污染的來源進(jìn)行闡述，介紹了礦區(qū)重金屬的污染分布及化學(xué)形態(tài)，并提出了治理礦區(qū)重金屬污染的對策及今后的發(fā)展方向，以期降低礦區(qū)重金屬污染的潛在危害，對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)具有重要意義。

關(guān)鍵詞 礦區(qū)；土壤重金屬污染；治理；發(fā)展趨勢

中圖分類號 X53；X751 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2015）01-0206-01

礦產(chǎn)資源是人類生產(chǎn)和生活的基本保障之一，而在礦山開采過程中產(chǎn)生的重金屬元素嚴(yán)重污染了周邊的生態(tài)環(huán)境[1-2]，這一現(xiàn)狀使得重金屬污染普遍受到學(xué)者的關(guān)注。

土壤中的重金屬元素存在的潛在危害性較大，并且礦山資源開發(fā)引起的生態(tài)效應(yīng)和毒理效應(yīng)具有明顯的滯后作用，因此土壤一旦受到重金屬元素污染，治理和修復(fù)將十分困難。另外，土壤重金屬可能導(dǎo)致植物出現(xiàn)生長問題，而且一些重金屬元素會聚集在蔬菜中，人類食用后會對健康產(chǎn)生較大不利影響[3]。

1 礦區(qū)土壤重金屬污染的來源

在開發(fā)礦山時，廢棄的硫化礦物經(jīng)過長期自然氧化和雨水淋濾，導(dǎo)致大量重金屬進(jìn)入礦區(qū)。硫化礦物氧化反應(yīng)速率與溫度、反應(yīng)時間、外界環(huán)境、硫化礦物含量及其種類有關(guān)。酸性廢水的產(chǎn)生是這些原生硫化礦物的氧化、風(fēng)化和分解以及水、酸、氣、礦物綜合反應(yīng)的結(jié)果[4]。礦石表面的酸化作用會引起礦石中重金屬的損耗，酸性礦山廢水會引起固體廢棄物中重金屬的活化及遷移[5]。

重金屬污染的來源可通過其特征元素及組合進(jìn)行判斷，通過同位素法可追蹤重金屬的污染源[6]。如：云浮硫鐵礦區(qū)土壤中鉈與鉛的相關(guān)性分析，結(jié)合其分布特征，結(jié)果表明通過測定礦區(qū)主要污染源中鉛同位素的組成，可以探討鉈在土壤中的遷移規(guī)律[7]。

2 礦區(qū)土壤重金屬污染狀況研究

2.1 礦區(qū)重金屬污染物分布研究

礦區(qū)重金屬污染物在一定的時間和空間內(nèi)會顯現(xiàn)出含量的分布性，研究重金屬污染物總量的分布，通過某些區(qū)域的富集性，體現(xiàn)出污染程度的大小。但礦山活動對周邊的污染要考慮多樣復(fù)雜因素的影響 。

李小虎[8]研究表明：不同區(qū)域環(huán)境中重金屬呈現(xiàn)不同程度的累積，其中以Cu和Ni最為顯著，含量從低到高依次為農(nóng)田土壤、廢渣堆、尾礦壩、尾礦壩排污溝，其不同地區(qū)的污染分別來源于尾礦、冶煉煙塵的排放和酸性廢水的排放等。由此可見，由于污染區(qū)域的重金屬含量不同，其影響的污染程度不同。

2.2 礦區(qū)重金屬元素化學(xué)形態(tài)研究

重金屬元素污染研究的重要內(nèi)容是礦山重金屬元素在礦山環(huán)境介質(zhì)中的分布和化學(xué)形態(tài)特征。不同化學(xué)形態(tài)的重金屬具有不同的生物有效性，因此研究重金屬的形態(tài)對于應(yīng)對礦山開采過程中重金屬的生態(tài)環(huán)境污染有重要意義，可以較好地評價重金屬在礦區(qū)環(huán)境中的生態(tài)效應(yīng)。

采用逐級連續(xù)化學(xué)浸提技術(shù)，根據(jù)Tessier五步連續(xù)提取法，認(rèn)為重金屬元素按照活性的大小可分為可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)[9]。G.Rauret等[10]在1999年對四步提取BCR再次提出了改進(jìn)方法，該法被稱為修正的BCR法，認(rèn)為金屬形態(tài)可以分為酸可交換態(tài)、易還原態(tài)、可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)。劉恩玲等[11]認(rèn)為水溶及可交換態(tài)可以被生物直接利用，主要是通過擴(kuò)散作用和外層絡(luò)合作用非專一性地吸附于土壤表面。

不同的重金屬形態(tài)，其生態(tài)效應(yīng)不同，研究礦區(qū)開采時周邊的重金屬污染現(xiàn)象，不僅要考慮到重金屬含量的分布情況，更重要的是利用形態(tài)的分析反映重金屬元素潛在的危害因素，以便提出可行性的治理對策。

3 治理對策

礦山在開采過程中會產(chǎn)生污染的原因主要有酸性排放廢水、尾礦庫、尾礦渣等。因此，污染區(qū)域治理主要側(cè)重于這些方面。治理的方法涉及物理、化學(xué)和生物等有關(guān)領(lǐng)域。

一是改變重金屬在土壤中的賦存形態(tài)，使其穩(wěn)定和固定。二是利用各種防滲材料，阻止重金屬的遷移和擴(kuò)散[12]。三是利用各種技術(shù)將重金屬從土壤中去除，以回收和減少土壤中重金屬含量。

植物修復(fù)技術(shù)是目前應(yīng)用最為廣泛的方法，相比較其他方法而言，具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、簡易方便、對環(huán)境擾動小的優(yōu)點(diǎn)，而且不存在二次污染的因素。植物修復(fù)是利用植物及其根際微生物體系的吸收、揮發(fā)和轉(zhuǎn)化、降解等來清除污染物的治理技術(shù)[9]。該技術(shù)分為植物提取、植物揮發(fā)、根際過濾、植物固定。其中植物提取是植物修復(fù)技術(shù)中最主要的方法[13]。植物提取是利用某些特定植物對重金屬的超富集能力來清除土壤重金屬污染。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種植物可以作為超累積植物，而且選擇超累積植物必須考慮到其是否適合于修復(fù)重金屬污染區(qū)域的條件[14-15]。

應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)對礦區(qū)污染源—水系—沉積物及土壤—植物體系的重金屬環(huán)境生態(tài)污染影響，考慮多方面綜合因素，建立起時間和空間立體的研究系統(tǒng)。此外，在綜合多種環(huán)境評價體系的基礎(chǔ)上，應(yīng)加強(qiáng)治理修復(fù)的實(shí)際應(yīng)用。目前，應(yīng)用最廣泛的是植物生態(tài)修復(fù)技術(shù)，但對于其超富集植物的篩選和吸附效果方面需要大量工作[16]。

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