某金矿尾矿库周边地下水污染特征分析

2020-11-08范书凯

工程建设与设计 2020年20期

范书凯

（矿冶科技集团有限公司，北京 100160）

1 引言

据不完全统计，黄金矿山现有尾矿库约990座。然而，随着尾矿逐年积累，尾矿库会转变为潜在的污染源，尾矿库承载的尾矿浸出液中含有的污染因子通过渗漏进入地下水含水层，污染农作物，最后通过食物链进入人体，危害人类健康[1]。由于地下水污染过程缓慢、不易发现并且难以治理，一旦受到污染，要恢复和治理是非常缓慢和困难的，甚至是不可能恢复的，因而人们对尾矿库地下水污染防控的要求也不断提高[2,3]。

本文以甘肃某金矿尾矿库周围地下水为研究对象，研究、评价该尾矿库及其周围地下水污染特征及规律，为该类尾矿库地下水预防和防治提供科学依据。

2 尾矿库概况及区域水文地质条件

2.1 尾矿库概况

该金矿尾矿库位于山谷沟口，初期坝坝高 16.5m，坝顶宽7m，坝顶长 83m，设计总库容为 9.2×105m3，占地 0.081km2。尾矿库采用干式排放，堆存全泥氰化工艺产生的尾矿。

2.2 区域地质及水文地质概况

尾矿库三面环山，库区地形东高西低，沟谷近东西方向，沟口较窄。区域地层主要为第四系全新统冲积物、坡积物及板岩，库区未见断层发育，地层相对稳定。尾矿库区含水层主要为第四系松散岩类孔隙潜水，赋存于沟内第四系松散覆盖层中，接受大气降水补给。地下水主要经松散孔隙系统、沿地表水流向及两岸向河床，由地势较高的位置向地势较低的位置径流，以潜流形式补给基岩裂隙地下水、泉及蒸发等形式排泄。

3 研究方法

本次取样共设5口地下水监测井，每个监测井取一个样品，取水层位为第四系松散孔隙潜水含水层。对 pH、氰化物、汞、砷、镉、六价铬、铅7项进行监测。

评价标准执行 GB/T 14848—2017《地下水质量标准》。评价方法采用标准指数法，标准指数 Pi为：

式中，Pi为第 i 个水质因子的标准指数，无量纲；Ci为第 i 个水质因子的监测浓度值，mg/L；Csi为第 i 个水质因子的标准浓度值，mg/L。

对于评价标准为区间值的 pH，其标准指数计算公式为：

式中，pHi为第i个水质因子的监测浓度值；pHsu为水质标准中pH 值的上限值；pHsd为水质标准中 pH 值的下限值。

Pi＞1，表明地下水超过 GB/T 14848—2017《地下水质量标准》III 类限值，且越大表明超标越严重，反之表示未超标。

4 结果与分析

4.1 地下水监测结果及评价

地下水水质监测结果如表1所示，采用标准指数法进行地下水水质评价，结果如表2所示。

表1 地下水水质监测结果

表2 地下水水质评价结果

由表1和表2可知，尾矿库上游监测井（1#）所有监测因子均能满足 GB/T 14848—2017《地下水质量标准》III 类。其他监测井除了 pH、镉、汞和六价铬满足 GB/T 14848—2017《地下水质量标准》III 类外，砷、铅和氰化物均有监测井超标，其中砷最大超标 8.23 倍、铅最大超标 1.7 倍、氰化物最大超标 10.48 倍。

4.2 地下水中超标污染物浓度变化特征

通过分析，地下水中砷和铅的变化趋势基本一致（见图1），在上游监测井（1#）处浓度最低，尾矿库坝下监测井（2#）浓度最高，下游监测井（3#～5#）先降低再升高。地下水中氰化物的浓度变化趋势为在上游（1#）浓度最低，坝下监测井（2#）浓度最高，下游监测井（3#～5#）趋势为降低—升高—降低。

由此说明，尾矿库下游地下水中砷、铅和氰化物超标与尾矿库有直接关系。砷、铅和氰化物浓度在 3#监测点较低的原因为污染物随着地下水径流得到一定的稀释，在 3#和 4#监测点之间存在其他的污染源（经调查为被掩埋的历史废渣）造成砷、铅和氰化物浓度升高。而氰化物浓度在 5#监测点降低应为氰化物具有挥发性，地下水向下游迁移时，氰化物极易挥发和被氧化造成氰化物分解[4]。

图1 砷、铅和氰化物浓度变化趋势

5 地下水污染防控措施

目前，对地下水污染的防控措施主要包括：污染源的控制和污染羽的控制。其中污染源控制包括污染源去除和污染源控制；污染羽控制包括水动力控制和地下水阻滞、拦截系统。

结合尾矿库现状及库区水文地质条件，提出采取污染源控制控制和污染羽控制相结合的地下水污染防控措施。污染源控制控制措施为对尾矿库库面采取物理阻隔和完善雨洪水导排系统，其中库面阻隔由下至上应依次为表面复合衬层、表面水收集排放层、植被层。污染羽控制措施为修建地下水垂直防渗墙和抽水井，防止受污染的地下水向下游运移。同时，建议企业建立地下水长期跟踪监测制度，防止突发地下水污染事件。