采矿废弃物对土壤和水体的影响与处置分析

盛祝东

（中化地质矿山总局湖南地质勘查院，湖南 长沙 410004）

1 概述

采矿业就是从地下开采具有经济价值的矿物或者其他物质的活动，开采的部位多是矿物相对较集中的矿床，矿业开采的物质主要包括铝矾土、铁、钻石、煤、稀有金属、镍、石灰石、铅、磷、岩盐、锡、铀和钼等，可以说任何不能由农业生产的原始物质均是由矿物提供的，广义上说，天然气、石油、以至于地下水的开采都可以算做采矿业的范畴。

采、选矿过程中排出的废水、有毒气体、废石和粉尘等以及振动和噪声等因素，对环境、土地、水质和大气等造成很大危害，一直是人们较为关心的课题。各国研究环境保护问题中进一步提出了资源长期利用的问题，特别着眼于废石、废渣、废液重复使用及破坏后土地的复用等。采用强制手段，采取有效措施以确保矿山的环境。

采矿废弃物（mining waste）是在采矿过程中产生的非矿物和没有工业价值的矿物。如尾矿、围岩、矸石等。随着采矿业的发展，采矿废弃物日益增多，造成了严重的环境问题。如一些有害元素，矸石、碎岩堆积，都是自然环境的破坏因素。矿山的废石堆既侵占良田，又在长期的风化及雨水的淋洗下，使周边的地下水质变坏，特别是酸性水或含有其他稀有重金属的污水等，污染附近环境，给居民带来严重危害。

2 采矿废弃物对环境的影响

采矿业对环境的影响主要有水土流失、矿坑造成的地面沉降、生物多样性的破坏以及采矿过程中含化学物的废水对地下水的污染等。现代很多国家对采矿业都有严格的环境保护以及恢复地表状态的法律法规，要求采矿区域尽量恢复其原有的状态，甚至比采矿之前的环境更好。使用以前的方法采矿、对采矿业限制不严格，会对环境造成无法估量的伤害，同时会影响到人类的健康。

2.1 采矿废弃物对水体的影响

采矿业会对周边环境以及地下水造成很大的影响，采矿后的废弃污染物质会集中污染大片的地区，例如煤矿可以产生约20多种有毒的化学物质，经由排放水和供应水的渠道会扩散污染的范围。

随着采矿业的快速发展，我国绝大多数城市均不同程度地存在着比较突出的水质问题，大量未处理的采矿废弃物、被污染土壤中的化学物质、生活污水和工业废水以及大气沉降物不断地排入水中，使水体沉积物和悬浮物中的重金属含量急剧上升。对我国几大湖泊进行水质调查，结果表明：近年各大湖泊中受到各种重金属污染的趋势不断上升，影响到了水体的质量。根据我国七大水系研究的结果不难看出，1995年的时候长江水系中Cd的污染排在Hg、BOD、COD和挥发酚的后面；黄河水系总Cd含量超标的达16.7%；海滦河中总Cd含量的平均超标率在16.7%至83.9%之间；淮河干流中总Cd含量的超标率达16.7%；大辽河水系的污染较轻，在监测我国26个国控湖泊以及水库发现有不同程度Cd污染的问题，污染程度排在Hg污染程度的后面。1991年至1995年相关部门对我国重要城市河流、湖泊水库及七大水系的监测中发现了Cr和Pb是较普遍的重金属污染物。重金属污染物进入水生生态系统之后，分布在水生生态系统的各个组分中，从而对生态系统中的各组分产生影响(即生态效应)。当生物体内的某种重金属积累到一定数量后，会出现中毒症状，发育停滞、生理受阻，甚至死亡，也会使整个水生生态系统的结构和功能受损，以致崩溃。水体中的重金属也可以通过直接饮水或者食用用污水灌溉过的粮食和蔬菜等途径进入人体内，从而威胁到人们的身体健康。

2.2 采矿废弃物对土壤的影响

我国正处在高速发展的时期，人口的膨胀需要开发足够的矿产资源以满足人民的物质生活水平的提高。采矿所引起的土地利用变化虽发展了经济，但是也造成了严重的环境问题，特别是对河流泥沙和水土流失造成极其不利的影响。国内外有许多实例。豫陕晋接壤区林草茂密，人烟稀少，80年代后，国营及个体企业纷纷地投入到金矿的开采，虽经济效益非常可观，但弃石废渣达1645万m3，直接破坏的植被有168km2，侵蚀模数也由1030增加到了1458t/km2.a，人造泥石流和滑坡明显增多。采矿不仅使水土流失严重，而且采矿废弃物严重污染了当地的水质。该矿区大小选矿及采矿厂所产生的废水中含铅、汞等有害物质，注入到当地水系致使水资源受到污染，不能饮用，也不可灌溉。

目前全球煤炭开采的国家及地区，采矿活动已经产生了大量的固体采矿废弃物，其长期堆积所产生的重金属污染受到格外的重视。矿区的固体废弃物主要有：矸石和粉煤灰等。矿山固体废物在堆积和填埋的过程中，长期处于与地下环境不同的地表环境中，将受到压力、温度、生物、水、人类活动等多因素的综合影响，尾矿渣可通过矿物风化并溶解其中所含的重金属，使其从岩石圈进入水圈，在整个圈层中以多种途径进行循环。

矸石露天堆积，比较容易风化破碎，产生的粉尘易随风飘扬，矸石山燃烧时排放大量的有毒、有害气体，燃烧产生的灰渣也引起空气中颗粒物含量增加，从而对空气造成污染。矸石山经过雨水、雪水等的浸淋所产生的淋溶水中会含有酸性物、有毒重金属离子、易溶解的盐类及悬浮未溶解的颗粒状的污染物。粉煤灰对环境的影响主要有污染大气、污染水体、侵占土地和放射性危害。据统计，到2000年底，我国粉煤灰渣堆得存量已高达12.5亿吨，需要堆场50～62.5万亩（3.33～4.17万平方公里）。粉煤灰的排灰方式一般为湿排，湿排会使飞灰中的有害成分溶入冲灰的水中，从而污染地表水和地下水。粉煤灰的含水量低，颗粒细，容易飞扬，处理不好容易产生扬尘。 在粉煤灰中的放射性元素的含量要比原煤中高出很多。

1989 年安徽省地质矿产局对淮南地区及其周边地区的土壤进行了地球化学普查。研究结果认为西部蔡家岗和东部九龙岗大通区土壤受到 Sn、Zn、Co、Hg、Pb 等重金属污染，并认为土壤中重金属有多种来源，有些元素含量异常高，如 Sn(175.4mg kg-1)、Zn(2.360mg kg-1)。

3 采矿废弃物的处置措施

3.1 组织措施

加强组织领导是做好采矿废弃物处理的关键。建立和健全废弃物处理机构，制定处理计划和必要的规章制度，切实贯彻综合处理措施；建立废弃物处理监测制度，大型的厂矿必须有专职人员，定期进行检查并做出指导，对技术措施所达到的效果以及条件改善的情况进行评价。做好矿区环境保护的宣传工作，让大家就自己的责任以及义务做好环境工作。

3.2 技术措施

技术措施是处理采矿废弃物的中心措施，利用物理、化学方法处理含重金属废水及土壤的方法有沉淀法、高分子捕集剂法、螯合树脂法、天然沸石吸附法、活性炭吸附工艺、膜技术、离子交换法等。另外还有生物处理方法，这种方法有效、低廉且简便易行。即建立人工湿地处理系统，通过植物和填料的吸附、沉淀作用将污水及土壤中重金属污染物去除。有严格法律控制的国家，采矿业一定要有地质学家和水文专家仔细研究并处理污染物，可以采用五种单独技术措施来处理水污染的问题：含污染物废水集中存塘、水分离系统、隔离系统、地下水采集系统和地表水排放系统。对于含酸性污染物的水则应直接排到水处理系统中处理。

总之，在对采矿废弃物进行治理时，应因时、因地致宜，并且根据不同的污染物种类，选择处理费用低、效果好的一种或多种方法进行治理，才能达到事半功倍的效果。

3.3 废物再利用

石家庄市化废为宝，大力推行循环经济，综合利用采矿废弃物，一些焦炭企业以及电厂加大技术改造和投资力度，利用焦炉煤气以及煤矸石发电，全市年可利用煤矸石为9.3万吨，可利用焦炉煤气为3650万立方米，节约标准煤相当于1983万吨。此外，该市将企业生产产品以后剩下的冶炼废渣、炉渣和粉煤灰等作为原材料，再创建新企业，生产墙体材料和水泥。目前此类企业全市已有 38家，废物利用后减少排放粉煤灰相当于156万吨。

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