魏樣，張寶強

1.陜西地建土地工程技術研究院有限責任公司；2.陜西省土地整治重點實驗室；3.陜西省土地工程建設集團有限責任公司；4.自然資源部退化及未利用土地整治工程重點實驗室；5.陜西省土地整治工程技術研究中心

尾礦庫是堆放礦山開采廢渣的場所，是維持礦山正常生產(chǎn)的大型環(huán)保工程項目。尾礦庫可有效防止尾礦流失，在實現(xiàn)環(huán)境保護、水資源充分利用以及礦產(chǎn)資源保護等多方面效益明顯。但尾礦庫同時也是礦山開采最大的危險源頭，在不利的自然及人為因素下，可能會導致潰壩、滑坡、泥石流等地質(zhì)災害，同時也會對土壤和水體造成一定的污染，進而對周邊環(huán)境造成一定程度的威脅。近年來，尾礦庫引起的環(huán)境污染問題受到學者們的廣泛關注，尾礦庫污染綜合防治取得了顯著成效。

一、尾礦庫污染風險分析

我國常見的尾礦庫類型有山谷型、平地型、傍山型和截河型等，其中以山谷型尾礦庫居多。根據(jù)堆放尾礦的方法不同，尾礦庫又分為上游、中線和下游型，其中上游型占九成以上[1]。在我國，中小型尾礦庫數(shù)量比較多，由于多方面因素，存在很大的安全隱患。尾礦廢水和廢渣中常含有多種有害物質(zhì)，有害物質(zhì)一方面來源于選礦時的化學藥劑，這些化學藥劑多為氰化物、氯化物、硫化物、表面活性劑等，藥劑在戶外暴曬的情況下會揮發(fā)出有毒有害物質(zhì)，從而對土壤、水體、大氣造成一定程度的污染。另一方面，尾礦中的鉛、鉻、汞、砷等重金屬離子以及放射性元素超標時，一旦泄露也會對土壤、水體、動植物等生命體造成嚴重威脅，更有甚者可富集進入食物鏈，進而危害人體健康。尾礦廢水中污染物的遷移過程如圖1所示。另外，在尾礦庫的建設過程中，廢棄土石的堆放以及一些金屬制品、塑料制品等固體廢棄物長時間在環(huán)境中暴露，也會造成有毒有害物質(zhì)的析出，進而對環(huán)境造成危害，進入土壤中會改變土壤結構，影響土壤中動植物及微生物的生存環(huán)境，從而阻礙植物的生長。

圖1 尾礦廢水污染物遷移[2]

二、尾礦庫污染綜合防治研究進展

尾礦庫污染綜合防治首先要保證尾礦庫壩體的穩(wěn)定性，保證污染物質(zhì)不泄露，在此基礎上研發(fā)高效的污染物修復治理方法是防治尾礦庫污染的有效措施。

（一）尾礦庫壩體穩(wěn)定性影響研究

尾礦壩是尾礦庫的重要組成部分，是尾礦庫正常運行的必要條件，必須保證壩體的安全與穩(wěn)定，一旦潰壩，尾礦庫內(nèi)水體和尾礦渣會溢出，對周邊環(huán)境造成嚴重危害[3]。尾礦渣一般以固體或漿液形式堆積，對壩體的沖擊力是影響尾礦壩安全穩(wěn)定的重要因素[4]。為了保證壩體的穩(wěn)定，首先應該增加壩體的強度，對壩體進行局部或整體加固，或者根據(jù)不同的地形條件和壩體形狀加高、加固壩體，從而防止安全隱患的發(fā)生。有研究者對高堆磷石膏尾礦壩的擴容加固措施進行了研究，提出了排滲、反向壓坡和抗滑樁等加固穩(wěn)定措施，結合施工難度及工程成本，選擇抗滑樁和反向壓坡聯(lián)合加固措施[5]。為了避免尾礦庫擴容引發(fā)的土堤拋石擠淤等負面現(xiàn)象，有研究者對漿砌石壩和堆積壩區(qū)域進行水平加筋處理，取得了良好的效果[6]。對尾礦壩后期子壩加固，一方面可采取沉積灘加固，另一方面可通過系列排滲措施排滲壩坡降水，從而消除隱患。

（二）尾礦庫污染治理方法研究

尾礦庫污染修復治理方法較多，常集中在重金屬方面的修復研究。郭明帥等研究了赤泥——磷石膏——水泥（RPPC）和赤泥——磷石膏——生石灰（RPCA）兩種赤泥基固化劑對土壤中鉛鋅鎘的固化修復效果，結果顯示RPPC的固化、穩(wěn)定化效果更好，且pH=8時，重金屬浸出濃度最低[7]。易龍生等研究了振蕩淋洗技術對重金屬的去除效果，結果顯示，相比于草酸而言，檸檬酸和酒石酸淋洗8小時的去除效果最好，去除能力依次為鎘＞鋅＞鉛＞銅[8]。樊廣萍等研究了EDTA、檸檬酸、乳酸和硝酸等增強劑對電動修復的影響，結果表明，增強劑可顯著促進鉛、銅、鎳和六價鉻的遷移和去除，且有效促進了重金屬向有效態(tài)的轉化[9]。有研究者利用黏土礦物來修復土壤中的重金屬污染物，郝秀珍等研究顯示，蒙脫石可顯著降低尾礦砂中有效態(tài)鋅的含量，沸石可顯著降低尾礦砂中有效態(tài)銅和鋅的含量，從而顯著降低了重金屬的生物毒性[10]。杜志敏等學者研究了石灰、磷灰石、蒙脫石和凹凸棒對銅、鎘污染土壤的修復效果，顯示石灰石和磷灰石顯著提升了土壤溶液pH，降低了兩種重金屬的濃度，顯著降低了土壤中兩種重金屬的有效態(tài)[11]。在生物修復技術方面，郭碧林等研究表明，生物有機肥可以降低土壤中全量鎘、DTPA-Cd、DTPA-Pb的含量。植物修復技術主要包括植物固定、植物揮發(fā)和植物吸收等。迄今為止，學者們致力于此方面的研究，篩選了包括蜈蚣草、東南景天等在內(nèi)的多種重金屬超富集植物，為重金屬污染修復作出了巨大的貢獻。

（三）尾礦庫污染防控在線監(jiān)測研究

尾礦庫污染綜合治理還應加強信息化研究，對影響尾礦庫安全的因素進行全過程監(jiān)測，從而提高尾礦庫安全管理效率，以此防范安全風險。首先應加強壩體穩(wěn)定性監(jiān)測及污染物在線監(jiān)測研究，提前判定風險，消滅風險?；贕SM、GPRS通信網(wǎng)絡平臺，有學者研發(fā)了尾礦庫安全監(jiān)測數(shù)據(jù)遠程無線傳輸技術，實現(xiàn)了對尾礦壩穩(wěn)定性自動、全天候的遠程監(jiān)控[12]。有研究者在分析傳統(tǒng)人工監(jiān)測的基礎上，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的自動化監(jiān)測系統(tǒng)，通過在線監(jiān)測，可有效預警尾礦庫安全狀況，實現(xiàn)對其運行狀態(tài)的實時監(jiān)測[13]。有研究者采用三維激光掃描技術結合高分辨遙感數(shù)據(jù)對尾礦庫重大危險源進行檢測，可快速掌握與危險源安全密切相關的指標動態(tài)變化情況，及時掌握尾礦庫安全風險[14]。李磊等通過需求分析，建立了尾礦庫監(jiān)測體系，監(jiān)測體系可實現(xiàn)浸潤線位置、庫水位、尾礦壩體位移、灘面標高、尾礦區(qū)情況等連續(xù)實時監(jiān)測，從而有效防止尾礦庫安全事故的發(fā)生[15]。易靈芝利用地質(zhì)統(tǒng)計學、多源信息融合等理論，構建了基于物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡等的智能監(jiān)測體系，可實現(xiàn)鈾尾礦庫周邊環(huán)境放射性污染物的監(jiān)測，解決了鈾尾礦庫放射性污染監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)多模覆蓋盲區(qū)的修復問題[16]。

三、小結

由于我國尾礦產(chǎn)率高大量堆積，尾礦顆粒細、壩體穩(wěn)定性差，中小型尾礦庫居多且管理不善、管理經(jīng)費不足等問題，導致了我國礦山尾礦庫存在的安全和環(huán)境問題不容忽視。在綜合防治上，應結合不同尾礦庫所處區(qū)域的地形地貌以及污染特點，建立起相關的環(huán)境保護體系，不斷改善礦山環(huán)境，從而使得礦山開采實現(xiàn)良性發(fā)展，更好地造福人類。