趙 龍，李應(yīng)宗，韓興勇

（云南地質(zhì)工程勘察設(shè)計研究院有限公司，云南 昆明 650041）

以下主要從金屬礦區(qū)開采對環(huán)境的主要影響、金屬礦區(qū)對地下水產(chǎn)生的污染現(xiàn)象、造成污染的原因、地下水污染的防治措施和污染修復(fù)來論證。

1 金屬礦區(qū)開采對水資源污染的途徑

1.1 通過化學(xué)物質(zhì)氰化物與汞

氰化物在金屬開礦過程的主要作用是將巖石溶解，由于巖石中黃金的含量極低，雜質(zhì)含量很高，為了得到純度較高的金屬，需要通過氰化物將巖石溶解、分離，從而得到初步的粗金。但眾所周知，氰化物這一物質(zhì)是含劇毒的，不足一米粒大小的氰化物就足以能夠殺死一個成年人，并且能讓人在沒有知覺的情況下中毒。在提取金屬的過程中，即便人們在使用氰化物過程中大多已防止泄漏，但大量的氰化化合物最終還是通過附著在金屬表層而進(jìn)入環(huán)境，存在著潛在危險。汞與氰化物性質(zhì)相當(dāng)，也常用于從巖石中提取純度較高的金屬，只是方法不同。通常將汞與研磨后的巖石、泥漿混合，借助汞的物理屬性，汞容易與各種物質(zhì)相互溶解，再根據(jù)巖石與金屬的密度不同而出現(xiàn)分層現(xiàn)象，采取分液的化學(xué)操作，將上一個步驟得到的混合液分離成金屬研磨液和巖石研磨液。也正是因為汞這種極易與其他物質(zhì)融合的溶劑，才很容易被金屬礦圍繞的土壤吸收，造成許多大量使用的汞會隨著土壤泄露到環(huán)境中。

1.2 通過空氣間接污染

金屬礦大部分是露天礦，開采時往往產(chǎn)生漫天的細(xì)塵，再由于氰化物和汞等有害物質(zhì)的易揮發(fā)性，常常在開采的過程中揮發(fā)，以及開采中使用的大機械、器具等燃力機組運行過程中釋放的大量尾氣，金屬的提純和加工過程中，還會排放大量的氣體。對空氣造成了污染，這些污染物在空中漂浮，每當(dāng)雨季時分，與水相融合。下滲到地表，形成被污染的地下水。

圖1 地下水污染的污染源統(tǒng)計圖

1.3 施工過程中對地下水的污染

在金屬的提取過程中，一般挖掘的深度較高，導(dǎo)致地下滲透的純凈水沾滿了雜質(zhì)變得渾濁，一些易溶水的有害雜質(zhì)還會趁機與地下水融合，對水環(huán)境造成了一定程度的破壞。后期金屬的加工過程中，會產(chǎn)生大量的廢棄物及廢料，人們都將它們直接排入水中，造成了水資源的嚴(yán)重污染。最后廢棄的礦山在雨水長年累月地沖刷下，會攜帶許多有毒化學(xué)物質(zhì)和礦石，再匯入到各大河流中，形成污染。

2 金屬礦區(qū)對地下水污染的擴散

2.1 酸性礦水排泄影響生態(tài)

大量的廢棄礦物呈酸性，隨著時間的積累，當(dāng)雨水將其腐蝕、風(fēng)化，再滲入到地下水中，這些匯入河流的地下水不僅會影響人類飲用水，還會殺死河流甚至海洋中的魚類和野生動物，進(jìn)而破壞穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。

2.2 影響地下水水質(zhì)

金屬礦尾礦、金屬礦的廢棄渣、以及金屬礦液分離后的污水通過雨水的淋濾作用，將這些金屬礦作業(yè)完成后的污染物溶入水，再經(jīng)過滲透作用滲透至地下水層，對地下水質(zhì)造成直接性的影響。還有一部分間接性的影響為：礦山排水會引起當(dāng)?shù)睾玫暮畬铀唤档停逊e起來的污水水位較高，通過滲透作用，這些較高水位的污水層會將污水流入水位低的水層，導(dǎo)致地下水質(zhì)及周邊地下水徑流條件發(fā)生改變，從而地下水不斷惡化，在地下水徑流的途徑中，還會擴大污染面積。

2.3 影響地下含水層

在金屬礦開采過程中，機械挖掘容易將巷道揭穿導(dǎo)致導(dǎo)水?dāng)嗔?、老窿積水，巷道底部的底板下有間接充水層，在長期地下水壓力加上礦山壓力作用下，底板隔水層遭到破壞，形成裂隙通道，使得下底部高壓地下水不斷涌入形成突水，我們也稱之為礦井突水。

礦井突水使開采巷道被淹沒，周圍地下水位隨之下降，甚至形成大面積降落漏斗，水位長期得不到合理恢復(fù)，農(nóng)田會由此受損，農(nóng)民無法耕種，附近村民喝水也成為了一種困難。

2.4 影響地下水水位

金屬礦山開采會使用大量的水資源，而這些水資源則來源于當(dāng)?shù)氐牡叵滤畬庸?yīng)，對地下水的大量使用再加上一部分被污染的水需要被排走處理，直接導(dǎo)致了地下水水位的嚴(yán)重下降。使原地層的受力不平衡，被疏干的含水層在地面壓力作用下壓縮，從而下沉，建筑物也會由于此原因出現(xiàn)傾斜情況、嚴(yán)重的還會導(dǎo)致橋梁開裂、馬路變形等。由金屬礦帶來的地下水位的下降還將導(dǎo)致咸水入侵、海水泛灌等現(xiàn)象。

3 金屬礦污染地下水的原因

3.1 技術(shù)人員技術(shù)不精湛

金屬礦事后最重要的部分是對污水的處理，一般采取排水措施，而技術(shù)人員在用解析法或者數(shù)值計算法的過程中，估算實際最小安全礦坑涌水量不準(zhǔn)確、誤差較大，排水力度出現(xiàn)問題。

采礦方式評估不準(zhǔn)確。同時未考慮到礦層對地下水的具體破壞情況，地下采空即將塌陷區(qū)的面積也未計算準(zhǔn)確。再加上使用各項技術(shù)設(shè)備不熟練、開采工作進(jìn)展不熟悉，不能對具體情況問題進(jìn)行分析全解決，而出現(xiàn)各方面情況的紕漏。集眾多漏洞為一體，共同造成了金屬礦開采中地下水的污染問題。

3.2 過度開采

近年來，過度開采金屬礦帶來的危害不僅在于礦山的破壞，更加在于地下水的污染和枯竭，已成為一些地區(qū)的地下水問題，如華北、西部干旱半干旱地區(qū)，還因此造成了水資源的嚴(yán)重缺乏問題。如今，地下水嚴(yán)重污染的后果也不斷凸顯。

據(jù)國家能源局報道，全國地下水的年均超采量達(dá)到215億立方米，其中用于過度開采金屬時的地下水占20%，占地下水供水量的20%，地下水超采區(qū)的總面積近19萬平方公里，地下水由于過度開采金屬而使得超采區(qū)的地下水總面積近5.1萬平方公里。金屬礦區(qū)地下水的超采占據(jù)了主要，由此帶來了一系列嚴(yán)重的后果。導(dǎo)致地下水水位的快速下降，嚴(yán)重的地區(qū)以每年下降2～7分米的速度進(jìn)行。以某地區(qū)調(diào)查數(shù)據(jù)為例，由于該地區(qū)每年的金屬礦區(qū)地下水的不斷開采以及對地下水的污染不斷累積造成地下水資源匱乏。長此以往，造成平原區(qū)地下水平均埋深19.3米，與2013年同期相比，下降0.2米，地下水儲量減少1.1億立方米，其中由于水污染引發(fā)的地下水含量減少占15%；而與開始超采前的1998年同期相比，地下水位下降11米，地下水儲量減少55億立方米其中由于水污染引發(fā)的地下水含量減少占18%。此外，超采金屬礦而帶來的水污染現(xiàn)象嚴(yán)重的50多個城市都發(fā)生了不同程度的地面沉降，累計沉降量超過200毫米的總面積超過7.9萬平方公里。

3.3 法律制度不健全

缺乏完整的、有系統(tǒng)的法律制度是金屬礦造成地下水污染的一個極其重要的原因。即便我國現(xiàn)如今頒布了許多有關(guān)這方面的法律法規(guī)，比如水法、水污染防治法、水土保持法、金屬礦區(qū)地下水開發(fā)利用和保護(hù)管理規(guī)定等都對保護(hù)金屬礦區(qū)的地下水資源、抑制金屬礦區(qū)地下水污染方面起著一定的作用，也在建立法律制度時制定了一系列懲罰措施，如規(guī)定了一些原則性的條款和賠款，但由于各個法規(guī)之間鏈接效果不強，使得法律效果的體現(xiàn)不明顯也不具體，特別是在管理金屬礦區(qū)地下水資源方面，仍存在著立法滯后，或者索性忽略金屬礦區(qū)這一特殊地帶的水污染情況。有些地方政府制定的法律體系在權(quán)利與義務(wù)方面失衡，操作不實際無實用，有時甚至只能紙上談兵。

4 金屬礦區(qū)地下水污染的防治措施

4.1 從對地下水污染途徑切斷

4.1.1 減少氰化物與汞的使用

氰化物和汞有劇毒，且化學(xué)性質(zhì)特點為極溶于水，因此若在金屬開采過程使用氰化物與汞來作為提純金屬的材料，很難避免地下水污染現(xiàn)象。可以優(yōu)先選取浮選的手段來提取金屬，現(xiàn)如今多數(shù)浮選劑已經(jīng)符合環(huán)保的要求也被提倡。若在特殊情況下需要用到氰化方法時，可以用環(huán)保浸金劑來代替氰化物。

在條件允許情況下，可以先將金屬礦采集，利用不同金屬之間的不同性質(zhì)，讓多種金屬在一定條件下進(jìn)行置換達(dá)到提純目的。

4.1.2 通過保護(hù)土壤來切斷地下水污染

不管是漫天沙塵、還是金屬施工過程中排放的尾氣、還是有害物質(zhì)的揮發(fā)，一旦它們浮在空氣中被雨水融合，其最終的走向都是通過沉落到土壤然后下滲形成水污染的。因此我們在施工過程中，要注重對土壤的保護(hù)。具體措施有，用隔絕效果強的材料，鋪在土壤上，根據(jù)不同污染物的濃度，選擇不同厚度的隔離材料，采用隔離法將土壤與大氣相隔。

4.1.3 通過污染物沉淀法

將產(chǎn)生的污染物加入化學(xué)成分，使污染物轉(zhuǎn)化為難溶于水的物質(zhì)，而后將它清除。

4.2 從施工過程中的污染著手

對地下水徑流強度較大的地區(qū)，要設(shè)計排水系統(tǒng)，金屬開采前，用集水設(shè)備將地下水抽干收集。等到工程施工完畢后，再采用土壤修復(fù)措施，將有污染物的土壤凈化，等到土壤凈化程度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)時，再將收集的地下水排回到原處。

也可以考慮用淋濾沖洗法清除土壤包氣帶的污染物，根據(jù)污染物的物理化學(xué)性質(zhì)，用清水或加入化學(xué)劑對土壤灌注淋洗，回收的淋洗液還可以通過活性炭再加工，成為純凈水或原始化學(xué)物質(zhì)。

4.3 其它方面

由上述所說，倘若法律制度建立不完善，過渡開采金屬礦過程中濫用地下水資源造成不同程度地污染和后果等不良現(xiàn)象會屢屢發(fā)生。因而法律法規(guī)的制定是實現(xiàn)保護(hù)地下水資源免受污染的關(guān)鍵。

在立法中，要對地下水資源保護(hù)的基本立法原則進(jìn)行反復(fù)推敲，突出三項基本原則，對肆意污染者要進(jìn)行懲罰措施使其承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任，將預(yù)防和防治這兩項原則相結(jié)合，將開發(fā)利用與保護(hù)改善的原則相結(jié)合。應(yīng)當(dāng)盡快把地下水資源保護(hù)法立法工作列入議事日程，重新分配政府各部門間的權(quán)責(zé)，健全水資源管理體制。

5 已被污染的地下水的修復(fù)

5.1 鋪設(shè)有效物資

在礦山區(qū)中，先對礦渣地進(jìn)行清理。全面清除尾礦和殘渣。再分別按順序鋪設(shè)三合土隔離層、凈土壓實層、凈土根植層。

有機重構(gòu)礦渣對有效改善土壤起重要作用。大自然是一個生態(tài)系統(tǒng)，當(dāng)土壤不受到污染時，雨水沖刷土壤時就不會浸透有害物質(zhì)。

5.2 原位電動修復(fù)技術(shù)

原位電動修復(fù)技術(shù)的是運用電化學(xué)動力理論來設(shè)計的修復(fù)技術(shù)，分為三類：電滲析方式、電遷移方法、電泳方式，主要處理埋在地下污染水中的非離子態(tài)污染物、清理地下水中污染物的帶電離子、處理依附在能移動的物體上的污染物。在電場的作用之下，金屬離子受到電場力的影響，在電場力的影響下金屬帶正電的離子向電解池的陰極移動，金屬帶負(fù)電的離子向陽極移動，從而將這些污染物聚集在一起形成聚沉，進(jìn)行集中處理。達(dá)到移除地下水中污染物的作用。

5.3 抽取處理修復(fù)污水

采取手段將已經(jīng)污染了的地下水抽出地表，這種抽取處理的方式大都被應(yīng)用處理地下水中的易溶污染物質(zhì)。可以利用自然衰減修復(fù)技術(shù)配合處理地下水污染，比如：通過微生物降解、地下水天然的氧化作用等等。這種方式是通過抽取被污染的地下水，這樣還可以使地下水被污染的范圍受到控制、減小地下水的污染程度等。

6 結(jié)語

總之，全文從金屬礦開采對環(huán)境的主要影響、金屬礦對地下水產(chǎn)生的污染現(xiàn)象、造成污染的原因、地下水污染的防治措施和污染修復(fù)著手，深入分析了地下水污染的現(xiàn)象及原因，從不同方面提出了相應(yīng)的整治措施。