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        淺談煤礦區(qū)周邊土壤重金屬污染及其綜合防治

        2021-08-27 16:18:25王智慧
        現(xiàn)代鹽化工 2021年3期
        關(guān)鍵詞:防治煤礦

        王智慧

        摘 要:在煤的開發(fā)、開采以及洗選過程中,會(huì)產(chǎn)生大量廢棄物,如矸石、粉煤灰等。這些廢棄物通常堆積在煤礦周邊地表,導(dǎo)致重金屬污染日趨嚴(yán)重,尤其是土壤中的重金屬污染,直接影響農(nóng)作物產(chǎn)品的質(zhì)量安全,威脅著人們的生命健康。針對(duì)這種情況,論述了礦區(qū)周圍土壤中重金屬的污染危害、污染源、污染現(xiàn)狀,探討了土壤重金屬污染的防治措施。希望通過分析,對(duì)煤礦周圍的污染形成更深入的了解,為礦區(qū)周邊土壤重金屬污染的防治提供方向和思路。

        關(guān)鍵詞:煤礦;土壤;重金屬污染;防治

        煤炭是世界上的主要能源之一。世界能源消費(fèi)的27%左右來自煤炭燃燒,煤炭消費(fèi)正以2%/年的速度增長(zhǎng)。在煤的開發(fā)、開采以及洗選過程中,會(huì)產(chǎn)生大量廢棄物,如矸石、粉煤灰等。這些廢棄物通常堆積在煤礦周邊地表。由于其含有大量硫化鐵等礦物,在自然環(huán)境中很容易被氧化和風(fēng)化,礦物中的重金屬元素,如Ni、Zn、Pb、Al和Mn等被釋放出來。因此,煤礦區(qū)周圍的污染一直是一個(gè)亟待解決的大問題,特別是土壤中的重金屬污染,對(duì)土壤本身造成了極大的破壞,嚴(yán)重?fù)p害了土壤生產(chǎn)力,對(duì)地下水和農(nóng)作物造成了極大的污染,破壞了人們的生存環(huán)境。如何治理礦區(qū)周圍的土壤已成為一個(gè)必須解決的問題。希望通過本研究的分析,讓人們對(duì)煤礦周邊的土壤污染有更深入的認(rèn)識(shí),并為礦區(qū)周邊土壤的重金屬污染防治提供方向和思路。

        1?重金屬污染的危害

        在自然狀態(tài)下,土壤中存在大量的重金屬。重金屬會(huì)在動(dòng)植物中積聚,并通過食物鏈逐漸累積,濃度會(huì)增加數(shù)千倍,對(duì)人體造成嚴(yán)重危害。例如鉛(Pb)經(jīng)食物鏈進(jìn)入人體[1-3],被腸道吸收,通過血液擴(kuò)散到全身器官和組織、進(jìn)入骨骼[4],而鉛化合物的排出速度很慢,導(dǎo)致慢性中毒;鎘(Cd)攝入過量,導(dǎo)致人體無法吸收鈣,骨質(zhì)疏松,骨骼也會(huì)變軟。嚴(yán)重者會(huì)引發(fā)水腫和骨痛?。ㄒ卜Q痛風(fēng))[5];砷(As)化合物通過血液積聚在人體組織中,導(dǎo)致人體中毒,被視為最毒物質(zhì)[6];汞危害不僅影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和腎臟,對(duì)呼吸系統(tǒng)、皮膚、血液和眼睛也有一定的影響[7]。鉻是人體必需的微量元素,缺鉻可引起動(dòng)脈硬化,但過量攝入會(huì)損害腎臟和肝臟組織,并導(dǎo)致癌癥。

        2?煤礦區(qū)土壤重金屬污染來源

        采煤礦區(qū)周邊土壤的重金屬污染主要來源包括以下? ? ? 3種。(1)在采煤過程中形成的粉塵被風(fēng)吹散,然后隨著降雨逐漸沉降在土壤中[8];(2)在開采過程中產(chǎn)生的煤矸石中重金屬含量較高,在煤矸石的堆積過程中,重金屬隨地表徑流流入土壤,對(duì)土壤和地下水造成污染[9];(3)在煤礦開采過程中形成的酸性廢水,滲入土壤,腐蝕土壤中的礦石,使大量重金屬滲入土壤,污染水體[10]。由于采礦過程中的廢棄物處理不當(dāng),大部分重金屬在風(fēng)雨交加的作用下進(jìn)入土壤。

        3?礦區(qū)土壤重金屬污染現(xiàn)狀

        淮南地處安徽省中部、淮河中游,是一座“緣礦而建、因煤而興”的典型資源型城市?;茨厦禾?jī)?chǔ)備量占安徽省煤炭總儲(chǔ)量的70%、華東地區(qū)煤炭總儲(chǔ)量的32%,被稱為“華東工業(yè)糧倉(cāng)”。學(xué)者對(duì)淮南礦區(qū)周邊土壤重金屬污染的研究較多。

        劉旭等[11]對(duì)淮南潘集礦區(qū)內(nèi)農(nóng)田土壤和小麥中重金屬的污染狀況進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)淮南潘集礦區(qū)內(nèi)農(nóng)田土壤中的Cu、Cd、As濃度平均值分別是背景濃度的1.03、4.17、? ? ? 1.81倍,礦區(qū)農(nóng)田土壤重金屬綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)處于輕度或中度等級(jí),相對(duì)較輕,主要貢獻(xiàn)重金屬是Cd。李洪偉等[12]通過系統(tǒng)收集和分析淮南新集礦區(qū)土壤樣品中的CO、Cr、Cu、Pb、Zn含量,研究了礦區(qū)煤矸石和粉煤灰堆積引起的重金屬污染。研究表明,煤矸石和粉煤灰長(zhǎng)期風(fēng)化淋溶等原因?qū)е轮車寥乐亟饘倮鄯e污染。熊鴻斌等[13]對(duì)淮南礦區(qū)內(nèi)新莊孜礦、潘一礦和顧橋礦3個(gè)礦區(qū)周邊的表層土壤進(jìn)行了重金屬污染研究,結(jié)果表明,As、Cr的含量遠(yuǎn)超淮南土壤背景值,煤礦長(zhǎng)期進(jìn)行采礦和治煉,使As在土壤中嚴(yán)重累積。此外,礦山開采中的伴生礦是導(dǎo)致As污染的主要因素。郭旻欣[14]研究表明,淮南土壤中Cu、As、Zn、Cr的平均值均高于背景值,存在污染,Zn的污染程度較高。邢雅珍等[15]通過文獻(xiàn)研究,對(duì)新莊子礦、古橋礦、番一礦和大同礦的土壤微量元素污染進(jìn)行分析,其中Cd、As含量超過背景值,污染較為嚴(yán)重。

        從以上研究結(jié)果來看,煤礦的開采會(huì)給礦區(qū)周邊土壤帶來不同程度的重金屬富集,其中以Zn、As和Cd元素的污染較為嚴(yán)重,其余元素也有不同程度的污染,因此,對(duì)煤礦區(qū)周邊土壤重金屬污染的防治尤為重要。

        4?煤礦區(qū)土壤重金屬污染的防治措施

        4.1? 預(yù)防措施

        根據(jù)土壤中重金屬的來源,可采取以下防治措施。 (1)根據(jù)煤塵的特點(diǎn),有針對(duì)性地采取措施,減少煤塵的排放。(2)積極挖掘煤矸石的綜合利用方法,提高煤矸石的綜合利用率,減少煤矸石的堆放;對(duì)不能綜合利用的煤矸石,要選擇合理的堆放地點(diǎn),通過覆土綠化等措施,降低已達(dá)到堆放高度的矸石淋溶對(duì)土壤重金屬的影響。(3)煤礦酸性廢水經(jīng)礦井水處理系統(tǒng)處理后,才能作為灌溉用水,水質(zhì)要符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

        4.2? 修復(fù)措施及對(duì)比分析

        土壤重金屬污染的修復(fù)可采用物理、化學(xué)、農(nóng)業(yè)和生物等方法。其中,植物修復(fù)技術(shù)廣受關(guān)注,是近年來發(fā)展起來的土地污染原位修復(fù)技術(shù)。

        4.2.1? 物理治理方法

        物理治理主要有換土、客土、去表土、翻土等方式,這種方法效果十分穩(wěn)定,而且治理過程較為完善,缺點(diǎn)在于治理費(fèi)用比較高,土壤的肥力容易下降,而且開展過程較為復(fù)雜。

        4.2.2? 化學(xué)治理方法

        化學(xué)治理是投入一些改良劑、抑制劑,減弱重金屬的生物有效性。治理效果、費(fèi)用處于中等水平,但是問題在于容易反復(fù)。

        4.2.3? 農(nóng)業(yè)治理方法

        農(nóng)業(yè)治理方法是通過改變一些農(nóng)業(yè)治理制度,選擇不進(jìn)入食物鏈的植物在被污染的土壤中生長(zhǎng),減少或阻斷重金屬對(duì)人體的危害。對(duì)于不能在短時(shí)間內(nèi)修復(fù)的土壤,如廢棄礦區(qū)和重金屬污染區(qū)的土壤,可以采取農(nóng)業(yè)處理的方法。農(nóng)業(yè)治理方法操作簡(jiǎn)單、成本低,但周期長(zhǎng),效果不顯著。

        4.2.4? 生物治理方法

        生物治理是指利用一定的生物習(xí)性來適應(yīng)、抑制和改善重金屬污染。目前,廣泛應(yīng)用的是植物管理,主要篩選出能吸收和積累大量重金屬的超積累植物。它是一種利用植物吸收土壤中過量的重金屬,然后回收利用植物來解決土壤中重金屬超標(biāo)問題的方法。該技術(shù)實(shí)施簡(jiǎn)便、投資少,對(duì)壞境破壞小,治理效果較好,是一種新興的綠色安全修復(fù)技術(shù),也是目前最有前途的土壤修復(fù)技術(shù)。

        5 結(jié)語

        煤礦的開采活動(dòng)對(duì)煤礦區(qū)周邊土壤造成了不同程度的重金屬污染,一旦富集就很難在短時(shí)間內(nèi)清除,這將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)造成影響。因此,對(duì)礦周邊土壤重金屬污染的預(yù)防尤為重要,應(yīng)以預(yù)防為主、修復(fù)為輔,從污染源上切斷污染途徑,減少対土壤的影響。同時(shí)要因地制宜地采取合適的措施,對(duì)已經(jīng)受到影響的土壤進(jìn)行及時(shí)修復(fù)治理。生物治理法中的植物修復(fù)治理法將成為一種治理效果好、費(fèi)用低和治理周期較短的優(yōu)選治理方法,為煤礦區(qū)周邊土壤重金屬污染治理提供很好的技術(shù)方向。

        [參考文獻(xiàn)]

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