藏北内流水系地区矿山环境污染及防治措施

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  摘要:藏北地区以内流水系为主,湖泊广泛分布,生态环境极其脆弱。藏北地区大量存在的硫化物矿床增加了矿山环境污染的风险,未来矿床开采很可能会伴随环境污染問题。本文针对藏北内流水系的特征,分析了矿产开采过程中大气污染、水系污染以及土壤污染等环境问题,并对该地区环境污染的防治提出了建议。
  关键词:藏北;内流水系;矿山环境;污染
  引言
  矿产资源在为人类社会发展提供必要的物质基础的同时,也带来了很多环境问题,严重威胁到了人类的生命财产安全。这些矿山环境问题根据其危害方式,可以分为地质灾害、环境破坏和环境污染三类[1]。地质灾害和环境破坏对矿区的影响范围较小、具有直观性、容易引起关注,可以通过工程手段来解决。相比之下,环境污染具有隐蔽性、危害滞后性、扩散性以及累积性等特征[2]。因此,在矿业活动中,环境污染的防治是重中之重。
  研究表明风力和水流是环境污染物扩散的两种主要方式[3],其中风力扩散比较有限,大部分矿山污染物主要通过水流在流域内扩散传播。按照水流的最终归宿,可以将水系分为内流水系和外流水系。外流水系的水流最终注入到海洋,污染物有排泄通道。而内流水系水流最终注入到内陆末端湖或者在内陆消失。因此,内流水系地区以末端湖泊作为污染物的最终储集场所。西藏地区是我国湖泊分布最广泛的地区,按水系流向统计,西藏97.9%的湖泊属于内流水系[4],且内流水系主要集中在藏北地区。本文针对藏北地区内流水系的特点,总结主要矿山污染问题,并提出了一些预防与治理措施。
  1. 藏北地区环境与矿产特征
  藏北地区面积大约为93万km2,约占西藏总面积的76%左右。该地区气候比较恶劣,生态环境脆弱,年平均气温<0℃,半年冰冻期,全年没有无霜期,最高月温<10℃,属于高原亚寒带、高原寒带气候类型,高寒缺氧是其典型气候特征。同时湖泊广泛分布,湖泊类型多样,其中淡水湖少、咸水湖多、盐湖丰富[5]。这些湖泊大部分以一条主要河流构成一个湖链结构连接起来,前端为若干微型或小型淡水湖,末端则为面积较大、水位较深、盐度较高、生物群落结构相对简单的盐湖。水系的分布特征决定了藏北地区主要植被沿着河谷和湖泊四周、以及湖泊沼泽地带分布。因此,水系沿线成为畜牧业的重要场所,同时也是西藏保护区内各种野生动物觅食栖息之地。因此,水系在藏北地区生态系统中起到至关重要的作用,一旦受到破坏,将会严重影响藏北地区的生态平衡。
  西藏地区独特的地质构造决定了该地有大量矿产资源的存在,包括铜、铅、锌、铬、铁、金等构造活动形成的金属矿产资源,以及大量的锂、硼、钾等盐湖矿产资源[6]。近年来,随着西藏地区地质调查工作的不断深入,藏北地区获得重大找矿突破。多龙矿集区已经探明的铜矿资源达到1421.43万吨,金319.94吨。已探明铜、金资源潜力预计可达到2000万吨以上,是世界上少有的几个铜、金储量达到2000万吨以上的矿集区之一[7]。这些矿产资源多数为国家紧缺的矿种,其开发利用势在必行,而矿产资源的开发必然会伴随有矿山环境问题。因此,矿产资源的开发和矿山环境污染成为限制地区经济发展的主要矛盾。
  2. 藏北地区矿山环境污染
  2.1 大气污染
  矿山大气污染主要来自于矿山活动产生的有毒气体CO、SO2、NOx、H2S,和粉尘,就污染程度而言粉尘是最主要的污染成分[8]。粉尘是开矿过程中爆破以及各种机械产生的岩尘、矿尘等固体的细微颗粒物质。矿山活动产生的粉尘会造成大气污染,降低空气质量,对矿区工作人员身体健康造成危害。粉尘污染对旷工造成的各种职业病、尘肺病等呼吸道疾病是矿山大气污染的主要方面。统计表明,我国因矿山粉尘造成的矿工尘肺病比例占全国患病人数的75%左右[9]。藏北地区海拔高,空气稀薄,气压低,常年风比较大,空气流速快。因此,产生的粉尘不会大量聚集形成霾类而对空气造成持久性污染。藏北地区的气候环境特征决定了该地区大气污染的影响范围不会很广,矿山停止后,大气污染便会减弱。
  矿山粉尘污染,主要通过减尘、降尘、捕尘、排尘和阻尘等方法来治理。首先要从源头上减少粉尘的排放量。例如通过湿式作业代替干式作业,减少粉尘;通过路面固定管线定期洒水,减少运输粉尘;同时可以运用先进的除尘设备进行矿山开采作业[10]。对于已经产生的粉尘,通过各种手段使其降落、收集起来。如利用除尘设备吸收粉尘,或者人为加强矿区空气流速,将粉尘排出;也可以通过保护措施,如防尘面具、口罩等,将工人和粉尘污染隔离起来,减少矿工的粉尘吸入量[11]。
  2.2 水系污染
  矿山活动产生的污染物,处理不当排放进入水系环境中会造成江河、湖泊、地下水等的污染。矿山水系污染传播途径主要包括地表径流和大气沉降两种方式。其中大气沉降只有季风期间才会有污染物被搬运较远的距离沉降下来[12],而且沉降量量很小,不会对湖泊生态造成很大影响。因此,水系污染大部分通过地表水径流来传播。污染物主要通过两种方式进入到水系中:① 矿山活动中产生的废水直接排放进入到河流水系;② 废石尾矿乱堆乱放,长期暴露在空气中,在雨水的淋漓作用下产生含有大量有毒害物质的酸性废水,通过地表径流汇入到河流水系之中。产生的污染物进入水系之后,对流经区域生态环境造成危害,最终汇入到末端湖泊之中,造成湖泊生态系统受到破坏。
  藏北地区大量存在金属硫化物矿床,矿产开采过程中会产生含有大量重金属离子的酸性废水。废水进入到河流中,会造成水体酸化,同时会造成重金属污染,使得水生生物大量灭绝,水体生态系统崩溃[13],严重影响了畜牧业经济发展和当地人民的正常生活。而河流最终会将污染物带入到末端湖泊中,湖泊沉积物成为污染物的最终沉积场所。藏北地区有金属矿床存在的地区,湖泊沉积物中重金属含量明星高于没有矿床分布地区[14]。在某些情况下,矿山污染物会随着水流进入地下水系,污染地下水。在地下水层位未受到破坏的情况下,矿山废水绝大部分进入到河流之中,只有少数下渗进入地下水系统之中。由于西藏内流地区湖泊和河流存在严重的渗漏现象,该地区渗漏的地表水大量进入地下补充地下水系[15]。因此,藏北地区地表水的污染在一定程度上会引起地下水污染。   藏北地区一旦产生水系污染,会造成地区生态系统崩溃等严重的生态环境问题。因此,为了尽可能减少矿山开采过程中造成的水系污染,在开矿之前应该进行必要的水文地质调查,避免造成地下水层破坏和污水大量进入地下;同时,在矿山开采中应减少矿石的暴露面积,尽可能避免大规模露天开采;对于尾矿、废料要及时处理回填,减少因风化产生的污染物进入到环境中;对于已经产生的废水,避免直接排入到环境中,尤其是在水源地地区,可以通过管道引流进入指定地区,经过处理达标后才可以排放。
  2.3 土壤污染
  矿区土壤污染主要是因为采矿过程产生的废石、尾矿、废渣等在原地堆积,经过一系列地球化学作用,使矿山中的有害元素大量转移到土壤之中,从而引起土壤污染、草场退化、沙漠化等生态系统失衡现象[16]。被污染土壤中的有害元素通过植物根系吸收进入到植被中,最后通过食物链进入到人体内。
  西藏地区土壤污染区域主要包括矿区附近以及被污染河流阶地土壤。从前人对西藏地区已经开采的金属矿山周围土壤污染情况的研究来看[17],矿区工作面外围200 m处土壤的重金属含量已经接近背景值,200 m与500 m范围土壤的重金属含量差异很小,说明矿山土壤污染主要集中在矿区几百米范围内。而河流阶地土壤污染主要以河流一阶阶地为主,二阶以上阶地基本不受影响[18]。
  土壤污染被认为是看不见的污染,一旦产生便难以进行自我恢复,只有通过各种生物、物理、以及化学等方法去除污染。就目前的研究来看,土壤污染的去除效果较差,且成本较高[19]。西藏地区生态环境恶劣,土层较薄,植被极其稀少,任何土壤污染对于西藏贫瘠的土地都是致命的。因此,在藏北地区土壤污染的预防要比治理重要的多,坚持源头预防和过程治理,杜绝污染物进入到环境中。
  3 藏北地区矿山开采建议
  矿产资源的开发为西藏地区带来机遇的同时也带来挑战,如何能够在促进西藏地区经济发展的同时,又尽可能的减少对环境造成的破坏,成为影响西藏地区矿业经济发展的主要问题。针对藏北地区的特点,对未来西藏地区矿产资源的开采提出以下建议:
  (1)提高环境保护意识
  目前,藏北地区属于生态环境还未受到严重破坏的一块“净土”,保护其生态环境對于我国乃至全球具有重要意义。西藏是有史以来气候最恶劣的地区之一,生态环境脆弱,易污染、难治理。因此,在发展西藏地区矿产经济的同时,必须注重环境保护,提高环境保护意识,摒除矿山开发过程中“先污染,后治理”的陈旧理念,遵循“谁开发,谁保护,谁污染,谁治理”的原则。同时在以后的矿山活动中,要贯彻绿色矿山理念,实现资源与环境的协调发展。
  (2)加强监管制度
  早期西藏地区矿山开采过程中,因缺乏监管,遗留下了很多历史问题。私人采矿现象屡禁不止,尤其是藏北一些地区,私人开采砂金矿现象普遍,导致该地生态环境破坏严重[20]。因此,政府必出加强管理,杜绝私人乱开乱采现场产生。同时,在以后的矿山活动中,地方政府与企业合作,进行矿山环境的监督与管理。这需要地区各部门加强协作,同时也需要每个矿山企业提高环境保护意识,对矿产资源进行合理开采,要将矿产开采过程中造成的环境污染控制在环境的可承受范围内。
  (3)利用新技术避免污染
  科学技术是第一生产力,在矿山活动过程中通过利用新技术、新方法,同样可以减少矿山污染。例如,在地质勘探过程中,为了尽量避免对岩层的破坏,通过使用遥感等技术代替常规勘探;在选矿过程中,积极探索重-磁勘探技术,减少化学药品的使用;在尾矿处理时尽量避免使用堆浸方式;在环境调查中可以通过GIS以及卫星遥感技术,减少对环境造成的危害。
  (4)加强藏北地区环境科学方面的研究
  藏北地区特殊的地理环境特征造就了其矿山开采过程中环境污染问题的特殊性。因此,在解决藏北地区矿山环境问题时,应该特殊问题特殊对待,寻求适合当地环境特征的理论方法来指导矿业活动,减少矿山环境污染。目前,西藏地区矿山环境方面的研究比较匮乏,缺少以内流水系为特征的矿山环境方面的研究工作。因此,为了保证未来西藏地区矿业经济的有序发展,就必须加强藏北地区环境科学的研究力度。
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  作者简介:
  罗玉虎(1990—),男,陕西渭南人,硕士,主要研究方向为矿山环境。
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