铅锌矿尾矿库对周边土壤环境影响分析及污染防治对策

黄彦明，洪 鸣，彭梦微，邓元秋，陆 山

（广西壮族自治区海洋环境监测中心站，广西 北海536000）

尾矿库是矿山企业在筑坝拦截谷口或围地构成的，尾矿库是用来存放金属或非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿的地方，同时也是存放矿山企业产生的其他工业废渣的地方[1]。20 世纪以来，我国在经济快速发展的同时，加速了对矿产资源的开采，矿业的发展导致尾矿产生量逐年增多，而各类尾矿库的数量则高速增加，因尾矿库溃坝、尾砂泄漏等事故而造成的环境污染问题十分突出[2,3]。铅、锌是国家发展的重要资源，可以应用到各个领域中，对于经济与社会的发展有着直接的影响作用。我国对于铅锌矿在采选环节中所产生的环境问题认识度严重不足，导致环境污染比较严重，直接影响人们的正常生活，对于社会的可持续发展产生不利的影响[4]。广西作为矿业大省，全区有12 种矿种矿产资源，保有资源储量居全国首位，居全国前10 位的矿种有64 种，铝土矿、铅锌矿、锰矿在广西的采选较为普遍，矿种选后尾砂基本上通过尾矿库堆放。为此，广西铅锌矿尾矿库存在数量多、分布广、潜在环境风险大等问题。如何采取有效措施进一步降低尾矿库潜在环境风险，成为区域环境保护工作中的重要部分。

铅锌矿尾矿库主要堆存尾砂和选矿废水，尾砂主要成分是选出金、铅、锌硫化矿物后余留下的非金属矿物，选矿废水主要富含重金属，且铅锌矿尾矿库一般使用年限较长，堆存尾砂量大。为了解铅锌矿尾矿库运行过程中对周边土壤环境影响的情况，本文以广西辖区某公司铅锌矿尾矿库为例，分析尾矿库下游河流沉积物和其沿岸农田土壤重金属污染状况，了解尾矿库重金属迁移的主要途径，针对性提出污染防治建议，为开展尾矿库区域土壤环境整治工作提供技术信息支持。

1 实验部分

广西辖区某公司铅锌矿尾矿库位于某山顶冲沟内，地貌属构造侵蚀-剥蚀类型低山-丘陵地貌，尾矿库为山谷型上游式尾矿库，其尾砂及选矿废水在非正常状态下通过尾矿库下游某河流排放，河流沿岸基本上是农田，村民常用河流水浇灌沿岸农田。

1.1 样品的采集

尾矿库关联河流水系沉积物 因监测期间尾矿库并未向外排放生产废水，监测尾矿库下游关联地表水体水质意义不大，而监测具有累积效应的河流水系沉积物能说明尾矿库运行存在的环境影响。根据尾矿库下游某河流与尾矿关系，在尾矿库下游某河流水系沉积物布设6 个监测点:尾矿库排污口入河口上游河段500m（1#监测点）；尾矿库排污口入河段下游200m（2#监测点）；尾矿库排污口入河段下游500m（3#监测点）；尾矿库排污口入河段下游1000m（4#监测点）；尾矿库排污口入河段下游2000m（5#监测点）；尾矿库排污口入河段下游3000m（6#监测点）。样品采集为地表水体监测点正下方，采集1kg水系沉积物分析。

尾矿库周边农田土壤 对尾矿库下游使用河流水体浇灌的沿岸附近农田布设14 个监测点:尾矿库上游 150m 农田（1#）、尾矿库下游 240m 农田（2#）、尾矿库下游540m 农田（3#）、尾矿库下游600m 农田（4#）、尾矿库下游 850m 农田（5#）、尾矿库下游 1350m农田（6#）、尾矿库下游 950m 农田（7#）、尾矿库下游1200m 农田（8#）、尾矿库下游 1400m 农田（9#）、尾矿库下游 1620m 农田（10#）、尾矿库下游 1850m 农田（11#）、尾矿库下游 2150m 农田（12#）、尾矿库下游2350m 农田（13#）。农田土壤采样参照《农用地土壤污染状况详查点位布设技术规定》（环办土壤函〔2017〕1021 号），并结合尾矿库水污染排放影响灌溉水源及其灌溉范围的实际情况，采用网格为400m×400m 布设一个监测点，按 HJ/T166-2004《土壤环境监测技术规范》要求，用对角线采样法采集5个分点的农田20cm 深度耕作层土壤样品进行混合，采集1kg 土壤样品分析。

1.2 样品的处理与测试

将采集的土壤样品风干后用球磨机研磨，再将样品过100 目的筛处理。采用《土壤质量重金属测定王水回流消解原子吸收法》（NY/T 1613-2008）方法对土壤样品进行前处理后，测试土壤中铅、镉、锌的含量。样品分析测试条件满足标准分析方法中质量保证与质量控制要求。河流水系沉积物前处理和分析均与土壤一致。

2 结果与分析

2.1 尾矿库关联河流水系沉积物结果分析

根据水系沉积物监测结果，除1#背景监测点位外，2#～6#监测点位铅、镉、锌浓度超出《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB15618-2018）相应标准限值要求（见表1，只作为参考标准），说明了尾矿库对下游关联河流水系沉积物产生了影响，并且6 个监测点中的铅、镉、锌浓度，1#背景监测点处于最低水平，2#监测点最高且超过背景监测点 6～15 倍，3#～6#监测点铅、镉、锌浓度下降后趋于稳定，监测点水系沉积物铅、镉、锌浓度变化见图1。结合监测点位布设情况，2#监测点最靠近尾矿坝，其水系沉积物中铅、镉、锌浓度最高，可能是因为尾矿库尾砂泄露后累积在该河段的量较大，导致尾砂重金属迁移至水系沉积物造成重金属含量剧增。从3#～6#监测点铅、镉、锌浓度降低且趋于稳定，说明距离尾矿库越远的河流水体，尾矿库尾砂堆积量越少，对水系沉积物的影响越小。

图1 水系沉积物铅、锌、镉浓度变化图Fig.1 Variation of Pb, Zn and Cd concentrations in stream sediments

表1 农用地土壤污染风险筛选值Tab.1 Soil pollution risk screening value of agricultural land

2.2 尾矿库周边农田土壤监测结果分析

根据土壤监测结果:按照《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB15618-2018）相应标准限值要求，2#、3#、10#、11#号点位锌超标；2#～6#、9#～13#号点位铅浓度超标；2#～5#、9#～13#号点位镉超标，说明尾矿库下游河流沿岸农田土壤重金属超标较为普遍，部分地方超标严重。

由尾矿库周边农田土壤镉、铅、锌浓度变化图（图2）可知，1#背景监测点铅、镉、锌浓度均处于最低水平，2#监测点铅、镉、锌浓度到达一个高峰值后，从3#监测点开始呈现回落后再发生变化，铅、镉、锌浓度峰值主要出现在 2#点、4#点、5#点、10#点，且1#～6#点河流段沿岸农田土壤监测值出现了两个峰值，说明此河段沿岸土壤受尾矿库影响最大，这与河流水系沉积物在该河段重金属含量最高基本吻合，即受尾矿库影响大的河段，其沿岸农田土壤重金属含量高，这可能与尾矿库尾水、尾砂非正常排入河流后，周边农户用河流水质浇灌农田有关。从6#监测点后铅、镉、锌浓度数据呈下降趋势，10#监测点出现了一个小峰值，这可能与该片区历史上存在采矿活动有关。

图2 尾矿库周边农田土壤铅、锌、镉浓度变化图Fig.2 Variation of lead, zinc and cadmium concentrations in farmland soil around tailings pond

综上，铅锌尾矿库下游关联河流沉积物监测点铅、镉、锌浓度均超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB15618-2018）相应标准限值要求（参考），尾矿库下游大部分农田土壤监测点铅、镉、锌浓度均超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB15618-2018）相应标准限值要求。尾矿库下游关联河流沉积物重金属浓度高的河段沿岸农田土壤重金属浓度出现了两个高峰值，说明了河流与沿岸农田土壤具有一定关联性，即尾矿库下游受影响河流河段越大，其沿岸农田土壤受影响也越大。

3 污染防治对策建议

由实验分析可知，铅锌尾矿库下游河流水系沉积物和农田土壤重金属含量高，并且河流水系沉积物和农田土壤重金属含量具有一定关联性。尾矿库尾砂和选矿废水非正常情况下排入下游河流，部分尾砂由于势能一直淤积在河流河床底部造成其沉积物重金属含量高，并在人为活动下，受污染的河流水体流入农田土壤并通过农作物吸收，重金属污染物即可进入生物圈循环从而影响人体健康。为此，加强尾矿库环境保护工作，减少尾矿库尾砂和选矿废水非正常排放概率是降低尾矿库污染周边土壤的重要手段。对由于历史原因造成尾矿库周边土壤污染的，尾矿库法人和监督管理部门在加强尾矿库环境保护工作时，还应有计划开展尾矿库关联地表水体沉积物的清淤及尾矿库周边土壤治理工作，降低尾矿库重金属污染的环境风险。

4 结论

综上所述，某铅锌矿尾矿库下游地表水水系沉积物及其沿岸农田土壤重金属含量高甚至大部分超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB15618-2018）相应标准限值要求。铅锌矿尾矿库重金属污染一个重要的途径是尾矿库尾砂和选矿废水非正常排放导致关联地表水体受污染，并在人为活动的影响下，受污染的水体通过沿岸农田土壤媒介进入到生物圈，最终影响人类身体健康。为此，杜绝尾矿库尾砂和选矿废水非正常排放是做好尾矿库环境保护工作重要因素。