论文部分内容阅读
摘要：矿山的不合理开采势必会带来环境污染问题，在众多污染问题中，由于重金属污染物稳定且难以迁移，并且可对生物造成不可逆转的影响，目前已成为研究的热点。矿山重金属污染物的来源较多，但主要来自于矿山生产过程中所产生的尾砂、尾矿以及废水的排放。本文在物理、化学以及生物三个方面，对重金属污染治理方法进行了概述，从而为矿山重金属污染治理提供合理思路。
关键词：重金属污染 污染治理
目前，我国正处于工业化后期，对矿产资源的需求日益提高[1]，如此巨大的需求量推动了矿山企业对于矿产资源的找寻与开发力度，为企业及当地人民带来了经济效益。但随着经济效益一同到来的，还有矿山开采所带来的污染问题。如若这些问题得不到及时解决，将会对当地生态系统以及人民群众的身体健康造成无法挽回的损害。因此，对于矿山地区重金属污染的研究对于当地环境以及矿山的可持续发展具有重要意义。
一、矿山重金属污染来源
矿产开采区的重金属污染物来源有很多，包括采、选以及资源的运输过程，但主要来自以下两方面：
矿山生产过程中产生的尾砂、尾矿[2]：尾砂、尾矿中可能含有大量的重金属元素，若不能对此类物质及时进行处理，这些尾砂、尾矿中的重金属污染物便会渗入土壤中，随着地下水系统在矿区附近扩散，尤其是在雨季，雨水的冲刷加速了其中重金属污染物的扩散，使污染程度进一步恶化。张静等[3]对北方某地区尾矿库周围的污染问题进行了调查，研究结果表明，尾矿库附近的重金属浓度可达到足以危害植物正常生长以及儿童的神经系统的程度。
矿山生产过程中废水的排放：采矿以及浮选过程中废水的排放不当[4]，可能会导致该地的淡水资源重金属超标。某些黑心矿山企业为节省成本，将生产用水直接排入附近的湖、河甚至地下水资源富集区，这种排放方式将会对当地的环境及百姓的健康造成不可逆转的危害。
二、矿山重金属污染的危害
重金属不同于其它污染物，它比较稳定，难以迁移，具有一定的隐蔽性，因此容易发生富集作用[5]长期保存在土壤中，对土壤造成污染，而土壤又是农作物的摇篮，不能降解的重金属势必会被农作物吸收，造成农作物大量减产，极大地影响了农民的收入来源。上世纪日本发生的足尾铜山事件，就是由于重金属铜的污染，从而导致了当地农民种植的农作物全部枯死。有些情况下，农作物或其它植物中吸收的重金属量不多，虽对其生长发育有一定的影响，但部分农民碍于知识匮乏，无法对其是否收到重金属污染进行判断，因此继续将受到污染的草料、植物提供给牲畜食用，牛、羊等牲畜进食大量的含重金属的植物之后，重金属污染物就会在牲畜体内富集，导致牲畜的死亡。同样，人食用含有过量重金属的蔬菜、水果以及肉制品等也会导致重金属在体内的富集，轻则导致食欲不振、腹泻呕吐，重则导致智力下降，甚至死亡[6]。因此，矿区重金属污染的治理应得到重视。
三、重金属污染的治理方法
目前，对于重金屬污染的治理思路主要由三种：第一种是直接在土壤中将其去除，第二种是降低其活性，第三种思路就是直接将重金属排放源隔离，根据其具体治理方法，可分为物理方法、化学方法以及生物方法三种。
1.物理方法
物理方法主要包括电动修复法及工程修复法等。电动修复法通过在被污染的土壤两侧加上直流电，使带有不同种电荷的重金属离子根据电荷的不同而向不同的电极一侧运动，从而使重金属污染物进入到处理室中，达到回收或处理重金属离子的目的。该方法成本低，基本没有二次污染，因此今年来广受欢迎。而工程修复法，主要是通过在污染区周围开挖沟槽，并在沟槽内填充满低渗透性黏土，或直接对该地重金属传播渠道进行阻挡处理，甚至将收到重金属污染的土壤直接铲除，从而达到减少矿区污染的目的。此方法虽耗费人力较多，但操作简单，仍为人所用。
除此之外，某些物质可直接对水中的重金属进行吸附。李艺[7]等利用活性剂以及化合物对沸石进行了改性处理，得到的产物可直接对重金属离子进行吸附，为重金属污染的处理提供了新思路。
2.化学方法
化学方法主要包括淋洗法以及化学稳定法。其中，淋洗法又包括原位淋洗以及异位淋洗[8]。
原位淋洗法是将淋洗剂直接加入到受污染的土壤中，淋洗剂以溶解或络合的方式与污染物结合，形成一定量的化合物，该化合物继续下渗，排到收集区，再经人工处理，即可达到处理重金属污染物的目的;异位土壤淋洗是将受污染的土壤直接挖出并对其进行筛分，去除垃圾等杂物，再通过水等溶液将污染物洗出，再对溶液进行处理，最后将土壤回填或转移到别处的一种处理方法，由于需要将土壤进行转移，因此异位淋洗仅适用于轻质土壤。淋洗法中所用的淋洗液，若选择不当，会造成成本过高以及二次污染的问题，因此在该种方法中，淋洗剂的选择至关重要。
3.生物方法
生物方法包括植物治理法以及微生物治理法。
矿山重金属污染植物治理中主要采用植物萃取、植物固定以及植物挥发三种。
植物萃取使用超积累重金属植物[9]，如遏蓝菜等，将土壤中的重金属物质通过根部吸收，再利用植物体内的输送系统输送至植物生长在地表以上的部分，最后再通过收割将富集有重金属污染物的植物的地上部分斩断，从而达到处理重金属污染物的目的。植物萃取法绿色环保，操作简单，且其成本相对较低，宜广泛推广。而植物固定技术则是利用植物根部对于重金属物质的富集作用，降低重金属的可移动性，从而将重金属物质保留在根部，大幅度降低其扩散程度，该方法虽能有效减少矿区的重金属污染，但仍存在着重金属物质二次扩散的风险。芥菜等植物可将土壤中的重金属物质吸收并转为挥发分于空气中释放，这便是植物的挥发作用，但该作用释放与空气中的气体物质仍带有重金属毒性，所以其处理实际上并不彻底，但也有效地降低了矿区的重金属污染程度。
微生物治理法主要是依靠微生物对重金属的吸附作用以及微生物分泌物与重金属离子之间的反应来实现的，且该方法中所用的微生物可重复利用，因此其开销较小，但由于需要培育特殊类型的微生物种，所以仍存在着一定的条件限制。
关键词：重金属污染 污染治理
目前，我国正处于工业化后期，对矿产资源的需求日益提高[1]，如此巨大的需求量推动了矿山企业对于矿产资源的找寻与开发力度，为企业及当地人民带来了经济效益。但随着经济效益一同到来的，还有矿山开采所带来的污染问题。如若这些问题得不到及时解决，将会对当地生态系统以及人民群众的身体健康造成无法挽回的损害。因此，对于矿山地区重金属污染的研究对于当地环境以及矿山的可持续发展具有重要意义。
一、矿山重金属污染来源
矿产开采区的重金属污染物来源有很多，包括采、选以及资源的运输过程，但主要来自以下两方面：
矿山生产过程中产生的尾砂、尾矿[2]：尾砂、尾矿中可能含有大量的重金属元素，若不能对此类物质及时进行处理，这些尾砂、尾矿中的重金属污染物便会渗入土壤中，随着地下水系统在矿区附近扩散，尤其是在雨季，雨水的冲刷加速了其中重金属污染物的扩散，使污染程度进一步恶化。张静等[3]对北方某地区尾矿库周围的污染问题进行了调查，研究结果表明，尾矿库附近的重金属浓度可达到足以危害植物正常生长以及儿童的神经系统的程度。
矿山生产过程中废水的排放：采矿以及浮选过程中废水的排放不当[4]，可能会导致该地的淡水资源重金属超标。某些黑心矿山企业为节省成本，将生产用水直接排入附近的湖、河甚至地下水资源富集区，这种排放方式将会对当地的环境及百姓的健康造成不可逆转的危害。
二、矿山重金属污染的危害
重金属不同于其它污染物，它比较稳定，难以迁移，具有一定的隐蔽性，因此容易发生富集作用[5]长期保存在土壤中，对土壤造成污染，而土壤又是农作物的摇篮，不能降解的重金属势必会被农作物吸收，造成农作物大量减产，极大地影响了农民的收入来源。上世纪日本发生的足尾铜山事件，就是由于重金属铜的污染，从而导致了当地农民种植的农作物全部枯死。有些情况下，农作物或其它植物中吸收的重金属量不多，虽对其生长发育有一定的影响，但部分农民碍于知识匮乏，无法对其是否收到重金属污染进行判断，因此继续将受到污染的草料、植物提供给牲畜食用，牛、羊等牲畜进食大量的含重金属的植物之后，重金属污染物就会在牲畜体内富集，导致牲畜的死亡。同样，人食用含有过量重金属的蔬菜、水果以及肉制品等也会导致重金属在体内的富集，轻则导致食欲不振、腹泻呕吐，重则导致智力下降，甚至死亡[6]。因此，矿区重金属污染的治理应得到重视。
三、重金属污染的治理方法
目前，对于重金屬污染的治理思路主要由三种：第一种是直接在土壤中将其去除，第二种是降低其活性，第三种思路就是直接将重金属排放源隔离，根据其具体治理方法，可分为物理方法、化学方法以及生物方法三种。
1.物理方法
物理方法主要包括电动修复法及工程修复法等。电动修复法通过在被污染的土壤两侧加上直流电，使带有不同种电荷的重金属离子根据电荷的不同而向不同的电极一侧运动，从而使重金属污染物进入到处理室中，达到回收或处理重金属离子的目的。该方法成本低，基本没有二次污染，因此今年来广受欢迎。而工程修复法，主要是通过在污染区周围开挖沟槽，并在沟槽内填充满低渗透性黏土，或直接对该地重金属传播渠道进行阻挡处理，甚至将收到重金属污染的土壤直接铲除，从而达到减少矿区污染的目的。此方法虽耗费人力较多，但操作简单，仍为人所用。
除此之外，某些物质可直接对水中的重金属进行吸附。李艺[7]等利用活性剂以及化合物对沸石进行了改性处理，得到的产物可直接对重金属离子进行吸附，为重金属污染的处理提供了新思路。
2.化学方法
化学方法主要包括淋洗法以及化学稳定法。其中，淋洗法又包括原位淋洗以及异位淋洗[8]。
原位淋洗法是将淋洗剂直接加入到受污染的土壤中，淋洗剂以溶解或络合的方式与污染物结合，形成一定量的化合物，该化合物继续下渗，排到收集区，再经人工处理，即可达到处理重金属污染物的目的;异位土壤淋洗是将受污染的土壤直接挖出并对其进行筛分，去除垃圾等杂物，再通过水等溶液将污染物洗出，再对溶液进行处理，最后将土壤回填或转移到别处的一种处理方法，由于需要将土壤进行转移，因此异位淋洗仅适用于轻质土壤。淋洗法中所用的淋洗液，若选择不当，会造成成本过高以及二次污染的问题，因此在该种方法中，淋洗剂的选择至关重要。
3.生物方法
生物方法包括植物治理法以及微生物治理法。
矿山重金属污染植物治理中主要采用植物萃取、植物固定以及植物挥发三种。
植物萃取使用超积累重金属植物[9]，如遏蓝菜等，将土壤中的重金属物质通过根部吸收，再利用植物体内的输送系统输送至植物生长在地表以上的部分，最后再通过收割将富集有重金属污染物的植物的地上部分斩断，从而达到处理重金属污染物的目的。植物萃取法绿色环保，操作简单，且其成本相对较低，宜广泛推广。而植物固定技术则是利用植物根部对于重金属物质的富集作用，降低重金属的可移动性，从而将重金属物质保留在根部，大幅度降低其扩散程度，该方法虽能有效减少矿区的重金属污染，但仍存在着重金属物质二次扩散的风险。芥菜等植物可将土壤中的重金属物质吸收并转为挥发分于空气中释放，这便是植物的挥发作用，但该作用释放与空气中的气体物质仍带有重金属毒性，所以其处理实际上并不彻底，但也有效地降低了矿区的重金属污染程度。
微生物治理法主要是依靠微生物对重金属的吸附作用以及微生物分泌物与重金属离子之间的反应来实现的，且该方法中所用的微生物可重复利用，因此其开销较小，但由于需要培育特殊类型的微生物种，所以仍存在着一定的条件限制。