矿区污染土体有机重构技术与实施—以潼关金矿为例

胡 雅

（陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西 西安 710075）

潼关县地处陕西省关中平原东部，有关中地区东大门的称号。潼关县矿产资源丰富，有金、银、黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等矿产资源。金矿开采历史悠久，于1975年开始，并在1985-2000年达到顶峰，为我国黄金生产和地方经济发展做出了巨大贡献。由于多年大规模的金矿无序开采，占用大量土地资源，引起山体滑坡，地表塌陷以及泥石流和山体滑坡等地质灾害。矿渣废弃物中的重金属随着矿山排水和降雨进入周边水环境或直接进入土体，造成污染。矿区植被覆盖大幅度降低，土壤退化严重，水土流失加剧，生态系统严重破坏[1]，严重威胁当地居民生产生活。

开发物理—化学—生物措施综合修复于一体的金矿区复合污染土体工程隔离治理技术，并通过技术的实施，对采矿废渣堆、尾矿废渣堆、受污染土体及周边环境的综合修复与治理[2]，使矿区生态环境得到较大程度的修复与改善，从而维护小秦岭水源涵养地、保护生物多样性、减少灾害发生的可能性，最终使金矿区以及附近村民的生活、财产安全得到保证，促进人地和谐发展、切实惠及民生。

1 土体物理重构的设计与实施

场地清理、污染物推平、碾压主要包括岸边场地矿渣的清理与平整，以及河道清理。应用隔离修复技术充分调研地下水水位埋深情况，可有效避免因地下水位过高，引起尾渣污染地下水体的问题。将含有毒重金属污染物推平、碾压紧实，依据地势坡度在四周修建排水沟，加速隔离层以上土体多余水分的排出，避免对隔离层结构造成损害。在将含有毒重金属污染物推平、碾压过程中的压实系数应不低于0.95；场地整体坡度随地形调整，要求不超过5°，在较陡地段可将场地平整成台阶型，以达到因地制宜、节约工程成本的目的。

根据理想农用地土体剖面构型，构建不同物质与功能剖面，以及利用毛细屏障原理构建不同松紧度的土体剖面，最终形成复合污染土体重构目标剖面（图1），即在隔离层之上构建满足一定质地、结构和紧实度要求的“心土层”和“表土层”，以满足土体力学强度和渗透特性的要求。实际工程中综合考虑工程成本及隔离层的导水特性，隔离层由黄土、熟石灰、细沙和活性炭，或者黄土、熟石灰、细沙和粘土矿物组成，其中粘土矿物可优选坡缕石，是由于坡缕石具有发育的内孔道和较大表面积，化学稳定性高，吸附能力强，对Hg离子具有较好的吸附作用。隔离层材料黄土：熟石灰：细沙：活性炭（坡缕石）的配比为体积比 5∶2∶2∶1。隔离层的厚度为10cm。为防止隔离层含水率随施工时间的推移而降低，通常在稍高于最优含水率的情况下进行压实，以降低压实隔离层的渗透系数，确保被隔离的污染土体中重金属免遭入渗水的淋溶和扩散迁移。隔离层铺设碾压过程中喷洒水，使隔离层的含水率达到10%～13%，压实系数应确保不低于0.95，隔离层厚度不小于10cm。在隔离层之上覆盖干净黄土并适度压实，容重为1.50～1.55g·cm-3，为防止降雨和灌溉对隔离层结构和功能的影响，厚度不低于40cm。在压实的干净黄土之上再覆盖干净黄土作为耕土层，使之沉实至能满足植物根系发育的紧实程度，沉实稳定后的土层厚度≥30cm，如此，耕作层、净土层与隔离层共同构成了较为适合的剖面构型。

图1复合污染土体剖面重构

2 土体生物重构的设计与实施

在对废弃渣堆土体重构的基础上，选择乡土树种、水力稳定性高、生态环保、适应性强植物和根际微生物进行植被重建。土体重构初期，在项目区种植耐受性强的林木，除能进一步降低土壤中有害重金属元素的含量，还可以调节区域小气候、保持水土、涵养水源，吸附粉尘。结合树种对重金属的修复能力及观赏性，选择刺槐、山杨和石榴进行种植。土壤中的重金属呈固态，在微生物的作用下，重金属离子的存在形态可以改变，使固态活化成可溶态或交换态，有利于植物吸收富集，提高植物修复效率，微生物还能与重金属离子鳌合，或者沉淀重金属离子，减少重金属对环境的污染。

在废弃尾矿库、沟道坝地区选择当地生长状况良好的杨树作为护坡树种，分别建植在护坡沟道两侧，树苗间距2m。堆渣场地分为堆渣区和氰化池分布区两类区域。考虑到两者所在位置有害元素污染程度及其危害性的差异，分别采用不同的种植方案。在矿山外围河道及氰化池，考虑到氰化物含有剧毒且易迁移，掩埋于地下可能会对农作物产生不良影响[3]，种植以观赏性植物为主，因此将场地原有氰化池残渣包埋覆土后作为林地，种植杨树、马尾松、女贞子等树种，既能有效利用土地，又能美化环境。而堆渣区的堆渣场是将场地整平隔离覆土后，恢复耕地，根据当地农业种植情况，种植玉米、花生等农作物。对于受到中低浓度重金属污染的土壤，可以利用植物生长过程中对于特定重金属元素的吸收这一特点，降低土壤重金属含量，通过投加根际微生物，强化植物修复作用，提高修复效率。综合施用氮、磷、钾化肥及有机肥对重构土体进行培肥，加速土壤熟化，并投加适量蚯蚓和对重金属有处理作用的菌种[4]。

有机重构技术实施后，项目区种植的玉米、花生等农作物长势良好，增加了农民收入，改善了当地人民的生活水平。工程建设改善了农业生产条件，有效地提升了农业机械化程度，大大提高劳动生产效率，降低生产成本，使得新增耕地供养人数增加，间接经济效益十分可观。