矿区重金属污染土壤的修复技术

2020-12-08

世界有色金属 2020年13期

（甘肃林业职业技术学院，甘肃天水 741020）

矿物质资源是人们在生产生活中所需要的基本资源之一，但是随着矿物质资源的不断开发，对我国的环境也造成了一定污染，尤其是在采矿地区中，由于重金属的污染，造成地下水资源和土壤资源受到了严重的影响，不仅导致农作物出现减产和品质下降的问题，还直接危害到了人们的生命健康。

1 矿区土壤污染简介

当前在矿区土壤污染的治理过程中，首先要明确矿区的土壤污染的主要来源，现阶段矿区土壤污染主要是受到了，矿物质在开采过程中产生的重金属元素的污染，其主要来源分为两个方面，第一个方面，由于在金属矿山的开采过程中可能会出现一些井下废水、选矿废水或者冶炼厂的废水，这些废水中含有较多的重金属元素[1]。同时重金属元素可能会通过可溶性离子的方式进入到地下土壤资源中，因此造成了土壤污染现象。

当前环境下在矿区土壤的重金属元素中包含很多有害元素，例如铅元素，铜元素，铬元素等，这些重金属元素不仅会对土壤造成污染，使农产品出现减产以及品质下降的问题，还会对土壤中的地下水造成严重的影响，在人们使用地下水的过程中，受到生命健康威胁。第二个方面，重金属元素的污染来源是在金属矿物质资源开采完成以后，可能会产生大量的矿业废弃地，这些矿业废弃地中，如果没有经过合理的处理会遗存很多的污染重金属元素，尤其是在尾矿和一些被废弃的低品位的矿石中，重金属元素的含量相对过高，因此对土壤造成一定的污染，一般情况下，一吨有色金属的生产过程中可能会产生上百吨的固体废弃物，这些废弃物中含有大量的重金属元素，所以，随着我国矿物质资源开采量的不断增加，固体废弃物的总排放量也在逐渐的增加，而由于这些固体废弃物的利用率相对较低，所以，导致固体废弃物在长时间的遗存过程中，对地下的土壤环境造成了严重的威胁。当前矿区土壤受到重金属污染的特点，主要体现在以下几个方面，首先由于不同的矿物质资源开采的过程中会产生的重金属废弃物种类相对较多，所以在对土壤进行污染的过程中，不仅污染程度较大，而且污染的现象也相对较为复杂，这也导致了在后期治理过程中的难度增加。其次是矿区土壤在受到重金属污染的过程中，污染的范围都相对过大，一般以废弃的堆积物为中心向四周进行扩散，如果没有及时的清除掉废弃的堆积物将会导致扩散的范围越来越大，从而使我国大面积土壤受到重金属的污染，既降低了土壤的使用价值，又对我国的环保提出了更加严峻的考验。最后是在一些有色金属的开采过程中，其重金属的含量相对较大，例如，在一般有色金属开采过程中，周围土壤中铅元素的含量是正常土壤中的30倍左右，而铜的含量是正常土壤中的10倍左右，锌的含量在7倍左右，所以矿区周围的土壤中含有的重金属元素含量也相对较高[2,3]。针对越来越严峻的矿区重金属污染土壤问题，必须要采取合理的修复技术，并且尽量提高修复技术的修复质量和修复效率，确保我国土壤资源能够得到更好的维护。

2 矿区重金属污染土壤资源的修复技术

当前针对矿区的重金属污染土壤资源进行修复的过程中，主要使用了物理化学修复技术和植物修复技术。在使用物理化学修复技术的过程中，主要是通过改变重金属在土壤资源中的储存状态，从而确保重金属元素的活性降低，并且减少重金属元素在土壤中所产生的毒性，其主要包含的处理方法为化学固化，土壤淋洗法和电动修复法。

在使用植物修复法进行修复的过程中，主要是将不同的植物种植到土壤中，然后通过植物的独特性能对土壤中的重金属元素进行吸附，然后再将植物去除，植物修复法的主要工作方法是包括植物的提取、植物的挥发以及植物的稳定性研究。

2.1 物理化学修护技术

物理化学修复技术主要包含三种，首先是化学固化法，化学固化法的主要工作原理是向被污染的土壤中加入一定的土壤添加剂，通过土壤添加剂可以有效的改变土壤的理化性质，然后对土壤中的重金属元素进行吸附和沉淀，确保其在土壤中改变相应的存在形态，这样既可以降低重金属元素的迁移性又可以降低滋生生物的活效性，当土壤中的重金属元素被有效的固定以后，可以防止重金属元素向更深层的土壤进行移动，或者向地下水资源进行迁移[4]。化学固化法的原材料主要包含石灰、磷肥，含铁氧化物等，由于不同的固化原材料对重金属元素的固化机理不同，所以在针对土壤进行修复的过程中，要根据重金属元素的具体种类选择不同的固化剂。例如石灰在固化的过程中，主要根据重金属元素出现水解反应而吸收其中的氢氧元素从而形成碳酸钙沉淀，这样可以有效的防止重金属的移动。使用化学固化的方法可以确保重金属能够固定在原位，这样可以有效降低重金属去除的成本，但是使用固化的方法有效性相对较短，并且重金属只要存在于土壤中即可以发生形态的转变，所以，很难保证土壤能够恢复到原始的状态。其次是使用土壤淋洗的方法及主要的工作原理是通过提取剂可以把土壤中的重金属元素由固相转移到液相，然后将含有提取剂的土壤经过清水洗涤以后，去除掉相应的提取剂，再将处理后的土壤放入到原位使用。而对于含有大量重金属元素的废水来说则可以进行重金属元素的回收利用和提取剂的回收利用，在实施的过程中关键的步骤是提取剂的选择，现阶段针对重金属污染现象所使用的提取剂，分别为硝酸、盐酸，草酸柠檬酸以及EDTA和氢氧化钠等[5]。当前EDTA提取剂在实际使用过程中适用范围最为广泛，并且也可以使金属元素形成相对较为稳定的复合物，但是由于这种提取机的价格相对较为昂贵，所以必须要保证能够对其回收利用，进行合理的处理。同时一些草酸、柠檬酸等有机酸也是天然的有机提取及其对环境不会造成污染，同时还很容易被生物体进行降解，另外对重金属进行清除的过程中能力也相对较为稳定。最后，是通过电动修复的方法，主要工作原理是可以对被污染的土壤施加一定的直流电压，由于土壤中会有天然的导电性，所以土壤中的污染物在电场的作用下会形成电流，从而吸收到电极的两端进行去除。

2.2 植物修复技术

植物修复技术的首要步骤是需要进行植物的遴选，这时在选择了合理的植物以后，将植物种植在土壤中，则可以吸收到一种或几种重金属元素，并且将其转移到根部以及地上的茎叶部位进行集中的收集，然后收割掉植物即可完成重金属元素的提取。然后需要进行植物的挥发，主要是通过植物的种植可以吸收到一些挥发性的污染物，从而转化为植物生长所需要的某种元素。最后是植物的稳定，是通过植物根系的巨大表面积，能够去除掉污染土壤中的重金属元素，防止地下水以及食物链等受到重金属元素的污染。