范書凱
(礦冶科技集團(tuán)有限公司,北京100160)
我國(guó)有色金屬礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中,由于采用的部分生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備相對(duì)落后,引發(fā)了很多環(huán)境破壞、浪費(fèi)資源的現(xiàn)象,特別是有色金屬礦山在資源開采過程中產(chǎn)生了大量的廢石、尾礦,并且選礦廢水中含有的某些金屬離子通過各種物理、化學(xué)、生物反應(yīng)后下滲到地下水中,造成礦區(qū)地下水重金屬污染[1]。由于地下水污染具有長(zhǎng)期性、隱蔽性、復(fù)雜性和難恢復(fù)的特點(diǎn),一旦產(chǎn)生地下水重金屬污染,不僅破壞了地下水環(huán)境,也會(huì)威脅人們的身體健康,因此,要重視有色金屬礦山開采帶來(lái)的地下水污染問題,針對(duì)污染源特征,提出對(duì)應(yīng)的污染防治措施,減少有色金屬礦產(chǎn)資源開采對(duì)地下水環(huán)境的影響。
有色金屬礦山開采的疏排水會(huì)形成一個(gè)以采坑為中心的降落漏斗,導(dǎo)致區(qū)域性地下水位下降,地表水和地下水動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)遭破壞,可能引起礦區(qū)地表沉降、塌陷、開裂等環(huán)境地質(zhì)問題,影響礦區(qū)地表植被、農(nóng)田、水體、居民等對(duì)象的用水[2]。
我國(guó)有色金屬礦山大多資源品位較低,廢石和尾礦產(chǎn)生量較大,并且我國(guó)大部分有色金屬礦石含有硫化物,在氧化、風(fēng)化、分解以及水-氣-酸-礦物反應(yīng)的綜合作用下,礦山廢石和尾礦中含有的金屬元素,會(huì)在降水(特別是酸雨)淋濾作用下隨著廢石場(chǎng)淋溶水(見表1)滲入地下水,是有色金屬礦山地下水污染的主要來(lái)源[3]。
表1 某有色金屬礦山廢石場(chǎng)淋溶水水質(zhì)mg/L
有色金屬礦山廢水主要是采礦、選礦廢水,其中選礦廢水量約占85%。有色金屬礦山重選法用水20~26m3/t、重選-浮選聯(lián)合工藝用水20~30m3/t、浮選法選礦用水4~7m3/t、浮選-磁選聯(lián)合工藝用水23~27m3/t,大部分水隨尾礦排入尾礦庫(kù)[4]。
有色金屬礦山廢水通常pH 較低,含有多種金屬離子、油類物質(zhì)、氰化物、氟化物等,某有色金屬礦山廢水水質(zhì)見表2。因此,有色金屬礦山廢水一旦泄漏,通過地表水體補(bǔ)給和包氣帶土壤滲透進(jìn)入地下水環(huán)境,將造成地下水污染。特別是含有的重金屬和其他金屬離子進(jìn)入地下水后只能通過沉淀-溶解、氧化-還原、吸附-解析等物理化學(xué)過程進(jìn)行遷移轉(zhuǎn)化,因此,最終以一種或多種形態(tài)長(zhǎng)期留在地下水中,造成永久性的潛在危害[5]。
表2 某有色金屬礦山廢水水質(zhì)mg/L
3.1.1 工程設(shè)計(jì)方面的防治措施
進(jìn)行開采設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)礦山的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件以及礦體賦存特征確定合理的采礦方法,優(yōu)先采用房柱法、膠結(jié)充填法,廢石、礦渣應(yīng)及時(shí)回填,以預(yù)防地表陷落。合理布置井巷,規(guī)避各種透水事件。合理預(yù)留保護(hù)礦柱,避免因采空區(qū)規(guī)模過大引起上部巖層松動(dòng)而產(chǎn)生地裂縫,造成地下水和地表水的漏失。
3.1.2 不良地質(zhì)構(gòu)造的防治措施
開展詳細(xì)的水文地質(zhì)勘查工作,針對(duì)水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦山堅(jiān)持“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有掘必探、先探后掘”的原則,探明水源后制定防護(hù)措施。對(duì)斷層、裂縫等巖層破碎地段可采取噴漿、噴錨支護(hù),減小導(dǎo)水裂縫帶厚度和滲水。如果遇到涌水?dāng)嗔褞?,可采取注漿封堵的工程手段,堵隔外圍地下水進(jìn)入采空區(qū)。
3.2.1 防滲措施
防滲是指通過鋪設(shè)阻隔層阻斷污染物的遷移擴(kuò)散途徑,使污染介質(zhì)與周圍環(huán)境隔離,避免污染物與人體接觸和隨地表水或地下水遷移進(jìn)而對(duì)人體和周圍環(huán)境造成危害的技術(shù)。防滲技術(shù)包括水平防滲和垂直防滲2 大類。
廢石場(chǎng)和尾礦庫(kù)采用阻隔措施需要根據(jù)固體廢物性質(zhì)(第Ⅰ類一般工業(yè)固體廢物、第II 類一般工業(yè)固體廢物和危險(xiǎn)廢物)確定需要達(dá)到的防滲系數(shù)以及選取防滲材料。
3.2.2 植被恢復(fù)措施
植被恢復(fù)通常是在廢石場(chǎng)或尾礦庫(kù)表面覆蓋表土后種植植被,一定程度上能減少?gòu)U石場(chǎng)或尾礦庫(kù)的降水入滲量,從而減少?gòu)U石場(chǎng)淋溶水和尾礦庫(kù)滲濾液量,達(dá)到源頭控制的作用。
廢水滲漏對(duì)地下水影響的防治措施包括:
1)源頭控制措施。包括在工藝、管道、設(shè)備、污水儲(chǔ)存及處理構(gòu)筑物采取相應(yīng)措施,防止和降低污染物跑、冒、滴、漏;管線敷設(shè)盡可能地上或架空,做到污染物“早發(fā)現(xiàn)、早處理”,減少由于埋地管道泄漏而造成的地下水污染[6]。
2)末端控制措施。主要包括選廠、尾礦庫(kù)、廢水處理站的防滲措施和泄漏、滲漏污染物收集措施。末端控制采取分區(qū)防滲,重點(diǎn)污染防治區(qū)、一般污染防治區(qū)和非污染防治區(qū)有區(qū)別的防滲。
3)污染監(jiān)控體系。實(shí)施覆蓋生產(chǎn)區(qū)的地下水污染監(jiān)控系統(tǒng),包括建立完善的監(jiān)測(cè)制度、配備檢測(cè)儀器和設(shè)備、科學(xué)、合理設(shè)置地下水污染監(jiān)控井,及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染、及時(shí)控制。
4)應(yīng)急響應(yīng)措施。一旦發(fā)現(xiàn)地下水污染事故,立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案、采取應(yīng)急措施控制地下水污染,并使污染得到治理。
有色金屬礦山開發(fā)過程中,從采礦、選礦、固體廢物堆存等方面都對(duì)礦區(qū)地下水環(huán)境產(chǎn)生著影響,而地下水一旦被破壞和污染便很難治理,因此,應(yīng)引起人們的足夠重視。本文在介紹有色金屬礦山開發(fā)對(duì)地下水的影響的基礎(chǔ)上,淺析對(duì)地下水影響的防治措施,對(duì)保護(hù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境,尤其是地下水資源的保護(hù)提供參考。