朱新偉

（江西省核工業(yè)地質(zhì)局機械研究所，江西 南昌 330002）

我國是稀土資源大國[1]，特別是江西贛州市稀土資源豐富，是我國重要的稀土生產(chǎn)基地，20 世紀(jì)70 年代開始，隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)稀土礦產(chǎn)的需求日益加劇，進(jìn)而使得江西稀土礦產(chǎn)被快速、過度開采，在這迅速地開采過程中，帶來了極大的環(huán)境問題。近年來，在江西贛州地區(qū)，稀土礦藏開采導(dǎo)致周邊土壤的嚴(yán)重污染，使耕地退化、糧食減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)，造成了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境破壞[2，3]。南方稀土開采以池浸、堆浸和原地浸礦工藝為主，特別是采用原地浸礦工藝，殘留于山體中的硫酸銨通過淋濾作用和滲透作用污染礦區(qū)及周邊環(huán)境的土壤、地表水和地下水，破壞礦區(qū)及其周邊土壤理化性質(zhì)，使礦區(qū)及其周圍的生態(tài)環(huán)境及生物多樣性失去平衡，同時大量的注液井、集液溝加劇了山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。本文選擇江西某稀土礦區(qū)，采用工程措施、土壤改良及植被恢復(fù)相結(jié)合的治理措施進(jìn)行試驗研究。

1 廢棄離子型稀土礦山造成環(huán)境問題

江西贛南稀土以離子相存在，屬構(gòu)造剝蝕丘陵地形，礦區(qū)大部分采用的原地浸礦工藝，引起的主要環(huán)境問題主要表現(xiàn)為。

1.1 引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害

直接注入礦體的浸取液會使山坡發(fā)生裂縫，加之稀土礦體賦存于滲透性較好的風(fēng)化殼中，當(dāng)注液井布局不合理或遇到長時間、大范圍的降雨時，就可能引起山體滑坡，嚴(yán)重時會進(jìn)一步發(fā)展為泥石流災(zāi)害。

1.2 對礦區(qū)植被破壞較大

原地浸礦工藝需破壞礦區(qū)山體地面約1/3 的植被用以配備足夠數(shù)量的注液井和集液溝渠，同時硫酸銨溶液長時間地浸泡山體，會通過側(cè)滲和毛細(xì)管作用損壞地表植被。

1.3 污染礦區(qū)土壤和水體

殘留于山體中的硫酸銨會通過淋濾作用和滲透作用污染礦區(qū)及周邊環(huán)境的土壤、地表水和地下水，而當(dāng)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害時，礦體內(nèi)殘留的硫酸銨外流會加重危害。

2 稀土礦山污染治理修復(fù)方案

2.1 工程措施

2.1.1 遺留物治理工程

開采遺留物主要包括開采材料設(shè)備和開采構(gòu)筑物，其中開采材料設(shè)備主要包含礦區(qū)內(nèi)開采遺留下的PVC 管、塑料膜、過濾布等物料。首先將礦區(qū)分散的廢棄物進(jìn)行分類暫存，一般固廢材料可能附著有污染土壤或采礦所用的高濃度化學(xué)物質(zhì)，需對其進(jìn)行清洗，清洗廢水應(yīng)收集起來進(jìn)入水質(zhì)凈化工程的調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行處理。清洗后的物料進(jìn)行分類規(guī)整，可循環(huán)利用的循環(huán)利用，不能再利用的經(jīng)檢測合格后運至固廢填埋場。對經(jīng)判別和檢測后發(fā)現(xiàn)為危險廢物的，委托有資質(zhì)的危險廢物處置單位進(jìn)行處理，并辦理危險廢物轉(zhuǎn)移手續(xù)。

2.1.2 土地整理工程

土地整理滿足建設(shè)過程中施工、進(jìn)場、運輸、種植、水土保持、邊坡穩(wěn)定等各方的要求，主要是提高坡面的穩(wěn)定性，便于施工作業(yè)；同時通過微地形的整理，增加天然降水地表徑流的利用率，從而提高植被的成活率。添加土壤改良劑，改善土壤結(jié)構(gòu)和成分，使之滿足植物生長需要。土地整理要與總體規(guī)劃相結(jié)合，要符合礦區(qū)對本區(qū)域土地的最終利用方向，有條件的地方可以利用坑洼改建為蓄水池，蓄積降水，合理開發(fā)利用水資源，因地制宜、隨坡就勢的平整，利于植被恢復(fù)為宜。

2.1.3 生態(tài)河道治理

因稀土礦點內(nèi)存在崩崗，且在崩崗處形成了大匯水區(qū)，為滿足項目區(qū)內(nèi)灌溉及排水的需要，提高治理區(qū)溝道兩側(cè)崩崗邊坡的穩(wěn)定性，需要對治理區(qū)內(nèi)的溝道進(jìn)行修葺和整理，本項目整修工程主要有清淤和邊坡綠化兩個方面，其中邊坡綠化還包括部分削坡工程。

2.1.4 截、排水溝工程

根據(jù)礦區(qū)地形地貌、水文條件和環(huán)境現(xiàn)狀等，布置截流引流工程。截流溝的布設(shè)主要分兩種，第一種是設(shè)置環(huán)場截流溝，即沿著整個礦區(qū)，在一定高程上布設(shè)截流溝，最后在截流溝兩端設(shè)置排水溝，將收集到的清水排放。另外一種是排水分區(qū)的基礎(chǔ)上，分區(qū)設(shè)置截流溝，以及設(shè)置相應(yīng)的排水溝，將該區(qū)域收集到的清水排放。前者主要適用于地勢均勻、簡單的地方，后者較適用于地勢相對復(fù)雜的地方，這樣避免了由于存在特殊地段導(dǎo)致的工程實施難度和工程量的增加。根據(jù)礦區(qū)各排水分區(qū)的特點，選擇合適的方式布設(shè)。

圖1 植被恢復(fù)示意圖

2.1.5 水質(zhì)凈化工程

水質(zhì)凈化工程主要針對雨水匯集的區(qū)域，采用合適的工程措施降低水中污染物氨氮的含量。根據(jù)污染情況和現(xiàn)場踏勘掌握的場地條件，建設(shè)水質(zhì)凈化工程。

稀土礦區(qū)主要為含氨氮廢水，處理高濃度稀土廢水的處理方法主要有吹脫法、蒸發(fā)結(jié)晶法和反滲透法為代表的物理處理方法，該類方法因為高運行成本而抑制了其推廣應(yīng)用，以吸附工藝和化學(xué)沉淀法為代表的物理化學(xué)方法所需設(shè)備龐大，運行成本較高。由于人工濕地系統(tǒng)在廢水處理中所表現(xiàn)出的優(yōu)勢（出水水質(zhì)穩(wěn)定、處理效果好、操作簡便、投資省、抗水力沖擊負(fù)荷能力強），本工程中采用人工濕地作為礦山污染廢水的治理方式。

人工濕地系統(tǒng)水質(zhì)凈化技術(shù)是一種生態(tài)工程方法，其原理是在一定的填料上種植特定的濕地植物，建立起人工濕地生態(tài)系統(tǒng)，當(dāng)污水通過系統(tǒng)時，經(jīng)砂石、土壤過濾，植物根際的多種微生物活動，污水中的污染物和營養(yǎng)物質(zhì)被吸收、轉(zhuǎn)化或分解，水質(zhì)得到凈化。經(jīng)過人工濕地系統(tǒng)處理后的水，達(dá)到地表水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)，可直接排入飲用水源的湖泊、水庫或河流中。本工程位于廢棄稀土礦區(qū)，可利用面積較大，人工濕地可采用表面流濕地系統(tǒng)，并與景觀相結(jié)合設(shè)計。

2.2 生態(tài)治理

2.2.1 土壤改良

主要采取化學(xué)改良和生物改良結(jié)合措施[4]。礦山廢棄地存在酸堿化問題，對于堿性廢棄地，宜采用硫酸亞鐵、碳酸氫鹽和石膏等進(jìn)行改良。石膏可以將土壤中的鈉離子替化成鈣離子減輕土壤堿化程度，從而增強土壤中水的滲透能力改善土壤基質(zhì)。對于酸性廢棄地，可以在基質(zhì)中投入碳酸氫鹽和石灰中和廢棄地的酸性。同時應(yīng)用菌根、酶等微生物對廢棄地進(jìn)行改良，由于真菌和酶增加了土壤微生物菌群的活性，改善了根際周圍的微生物環(huán)境，可以明顯促進(jìn)植物的生長發(fā)育。

2.2.2 植被恢復(fù)

植被重建應(yīng)遵循“因地制宜，因礦而異”的原則，在樹種、草皮的種屬選擇、工藝的采選上要與礦區(qū)所處的地理位置、氣候條件、土石環(huán)境相匹配，以確保植被重建的成效。另外，礦山廢棄地植被恢復(fù)中需要盡快實現(xiàn)植被覆蓋并發(fā)揮固土作用，所以需要選擇一些適應(yīng)當(dāng)?shù)貤l件、生長迅速的先鋒植物，初步篩選的植物包括黑莎草、芒萁、香根草、白喜草、狗牙根、紫穗槐、胡枝子等，修復(fù)后的前后效果圖對比如圖2。

圖2 修復(fù)治理效果對比圖

3 結(jié)論與展望

通過本研究中各項工程的實施，將為贛南生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的整體改善提供堅實的支撐。通過實施礦區(qū)綜合整治工程，將有效削減水體和土壤中各類污染物排放量，提升生態(tài)環(huán)境承載力。通過實施污染治理與修復(fù)工程，將有效解決礦區(qū)污染問題，使流域環(huán)境質(zhì)量得到切實改善，同時也保障了下游水環(huán)境、農(nóng)產(chǎn)品和食品安全，有力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)工作，有效提升經(jīng)濟(jì)競爭力和社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展能力。