張耀文　邸利

摘要 對(duì)礦區(qū)重金屬污染的來(lái)源進(jìn)行闡述，介紹了礦區(qū)重金屬的污染分布及化學(xué)形態(tài)，并提出了治理礦區(qū)重金屬污染的對(duì)策及今后的發(fā)展方向，以期降低礦區(qū)重金屬污染的潛在危害，對(duì)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)具有重要意義。

關(guān)鍵詞 礦區(qū)；土壤重金屬污染；治理；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類(lèi)號(hào) X53；X751 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2015）01-0206-01

礦產(chǎn)資源是人類(lèi)生產(chǎn)和生活的基本保障之一，而在礦山開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的重金屬元素嚴(yán)重污染了周邊的生態(tài)環(huán)境[1-2]，這一現(xiàn)狀使得重金屬污染普遍受到學(xué)者的關(guān)注。

土壤中的重金屬元素存在的潛在危害性較大，并且礦山資源開(kāi)發(fā)引起的生態(tài)效應(yīng)和毒理效應(yīng)具有明顯的滯后作用，因此土壤一旦受到重金屬元素污染，治理和修復(fù)將十分困難。另外，土壤重金屬可能導(dǎo)致植物出現(xiàn)生長(zhǎng)問(wèn)題，而且一些重金屬元素會(huì)聚集在蔬菜中，人類(lèi)食用后會(huì)對(duì)健康產(chǎn)生較大不利影響[3]。

1 礦區(qū)土壤重金屬污染的來(lái)源

在開(kāi)發(fā)礦山時(shí)，廢棄的硫化礦物經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期自然氧化和雨水淋濾，導(dǎo)致大量重金屬進(jìn)入礦區(qū)。硫化礦物氧化反應(yīng)速率與溫度、反應(yīng)時(shí)間、外界環(huán)境、硫化礦物含量及其種類(lèi)有關(guān)。酸性廢水的產(chǎn)生是這些原生硫化礦物的氧化、風(fēng)化和分解以及水、酸、氣、礦物綜合反應(yīng)的結(jié)果[4]。礦石表面的酸化作用會(huì)引起礦石中重金屬的損耗，酸性礦山廢水會(huì)引起固體廢棄物中重金屬的活化及遷移[5]。

重金屬污染的來(lái)源可通過(guò)其特征元素及組合進(jìn)行判斷，通過(guò)同位素法可追蹤重金屬的污染源[6]。如：云浮硫鐵礦區(qū)土壤中鉈與鉛的相關(guān)性分析，結(jié)合其分布特征，結(jié)果表明通過(guò)測(cè)定礦區(qū)主要污染源中鉛同位素的組成，可以探討鉈在土壤中的遷移規(guī)律[7]。

2 礦區(qū)土壤重金屬污染狀況研究

2.1 礦區(qū)重金屬污染物分布研究

礦區(qū)重金屬污染物在一定的時(shí)間和空間內(nèi)會(huì)顯現(xiàn)出含量的分布性，研究重金屬污染物總量的分布，通過(guò)某些區(qū)域的富集性，體現(xiàn)出污染程度的大小。但礦山活動(dòng)對(duì)周邊的污染要考慮多樣復(fù)雜因素的影響 。

李小虎[8]研究表明：不同區(qū)域環(huán)境中重金屬呈現(xiàn)不同程度的累積，其中以Cu和Ni最為顯著，含量從低到高依次為農(nóng)田土壤、廢渣堆、尾礦壩、尾礦壩排污溝，其不同地區(qū)的污染分別來(lái)源于尾礦、冶煉煙塵的排放和酸性廢水的排放等。由此可見(jiàn)，由于污染區(qū)域的重金屬含量不同，其影響的污染程度不同。

2.2 礦區(qū)重金屬元素化學(xué)形態(tài)研究

重金屬元素污染研究的重要內(nèi)容是礦山重金屬元素在礦山環(huán)境介質(zhì)中的分布和化學(xué)形態(tài)特征。不同化學(xué)形態(tài)的重金屬具有不同的生物有效性，因此研究重金屬的形態(tài)對(duì)于應(yīng)對(duì)礦山開(kāi)采過(guò)程中重金屬的生態(tài)環(huán)境污染有重要意義，可以較好地評(píng)價(jià)重金屬在礦區(qū)環(huán)境中的生態(tài)效應(yīng)。

采用逐級(jí)連續(xù)化學(xué)浸提技術(shù)，根據(jù)Tessier五步連續(xù)提取法，認(rèn)為重金屬元素按照活性的大小可分為可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)[9]。G.Rauret等[10]在1999年對(duì)四步提取BCR再次提出了改進(jìn)方法，該法被稱(chēng)為修正的BCR法，認(rèn)為金屬形態(tài)可以分為酸可交換態(tài)、易還原態(tài)、可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)。劉恩玲等[11]認(rèn)為水溶及可交換態(tài)可以被生物直接利用，主要是通過(guò)擴(kuò)散作用和外層絡(luò)合作用非專(zhuān)一性地吸附于土壤表面。

不同的重金屬形態(tài)，其生態(tài)效應(yīng)不同，研究礦區(qū)開(kāi)采時(shí)周邊的重金屬污染現(xiàn)象，不僅要考慮到重金屬含量的分布情況，更重要的是利用形態(tài)的分析反映重金屬元素潛在的危害因素，以便提出可行性的治理對(duì)策。

3 治理對(duì)策

礦山在開(kāi)采過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生污染的原因主要有酸性排放廢水、尾礦庫(kù)、尾礦渣等。因此，污染區(qū)域治理主要側(cè)重于這些方面。治理的方法涉及物理、化學(xué)和生物等有關(guān)領(lǐng)域。

一是改變重金屬在土壤中的賦存形態(tài)，使其穩(wěn)定和固定。二是利用各種防滲材料，阻止重金屬的遷移和擴(kuò)散[12]。三是利用各種技術(shù)將重金屬?gòu)耐寥乐腥コ曰厥蘸蜏p少土壤中重金屬含量。

植物修復(fù)技術(shù)是目前應(yīng)用最為廣泛的方法，相比較其他方法而言，具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、簡(jiǎn)易方便、對(duì)環(huán)境擾動(dòng)小的優(yōu)點(diǎn)，而且不存在二次污染的因素。植物修復(fù)是利用植物及其根際微生物體系的吸收、揮發(fā)和轉(zhuǎn)化、降解等來(lái)清除污染物的治理技術(shù)[9]。該技術(shù)分為植物提取、植物揮發(fā)、根際過(guò)濾、植物固定。其中植物提取是植物修復(fù)技術(shù)中最主要的方法[13]。植物提取是利用某些特定植物對(duì)重金屬的超富集能力來(lái)清除土壤重金屬污染。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種植物可以作為超累積植物，而且選擇超累積植物必須考慮到其是否適合于修復(fù)重金屬污染區(qū)域的條件[14-15]。

應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)礦區(qū)污染源—水系—沉積物及土壤—植物體系的重金屬環(huán)境生態(tài)污染影響，考慮多方面綜合因素，建立起時(shí)間和空間立體的研究系統(tǒng)。此外，在綜合多種環(huán)境評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)上，應(yīng)加強(qiáng)治理修復(fù)的實(shí)際應(yīng)用。目前，應(yīng)用最廣泛的是植物生態(tài)修復(fù)技術(shù)，但對(duì)于其超富集植物的篩選和吸附效果方面需要大量工作[16]。

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