某钼尾矿库周围地下水污染调查及污染源解析

2024-05-30苏彩丽徐晓航苏雨轩赵欣欣邓楷玮

广州化工 2024年1期

苏彩丽，徐晓航，苏雨轩，赵欣欣，邓楷玮

(华北水利水电大学环境与市政工程学院，河南郑州 450046)

随着经济的快速发展，我国矿产资源的开采规模及尾矿堆存量不断增加，由此引发的环境问题日益突出。尾矿长期堆放，其中的污染物会随着渗露的尾矿水迁移，可能造成土壤和地下水的污染。污染物在地下水中通过迁移、转化的途径经食物链在生物体内富集，长期作用下会对周边居民的健康产生威胁。近年来，研究人员[4-8]对尾矿库周围的土壤和地下水污染状况进行了大量研究，主要集中在铅、锌、铜、金等尾矿库，研究的主要污染物为铅、汞、镉等毒性及危害大的重金属。结果表明，尾矿长期堆放，对尾矿库周围的土壤和地下水均产生了不同程度的污染，不同矿种的尾矿库，其污染特征也不相同。

1 研究区概况

该钼尾矿库位于一狭长山谷，两岸谷坡较陡，地势西北高东南低，库区三面环山，初期坝位于沟口处，下游160 m为北沟河。尾矿库采用上游法筑坝方式湿堆，初期坝采用辗压式透水堆石坝，上游坝坡设反滤集渗层，建设有渗水收集管和收集池，正常情况下库内澄清水和收集的渗水经回水池全部返回选厂循环利用。尾矿库自2011年开始使用，建设时库底无防渗，仅在初期坝上游坝坡反滤层下面铺设两布一膜，同时在上游坡脚设置防渗齿槽，开挖至中风化二云片岩以下1.0 m，确保尾矿水不从坝基渗透。

该尾矿库处于一个相对独立的水文地质单元，地下水自西北向东南径流。区内水文地质条件简单，地下水分为三种类型：松散岩类孔隙水主要分布在河谷及两岸地段沉积层较厚的地段，埋深较浅，是本研究关注的重点；碎屑岩类裂隙孔隙水和碳酸盐类岩溶裂隙水在区内分布不均，富水性弱。

2 研究方法

2.1 样品采集与分析方法

图1 研究区高程及采样点位分布图Fig.1 Elevation and sampling point distribution map of the study area

2.2 数据统计分析方法

本研究数据统计分析采用Excel 2019和SPSS 26软件完成。

3 结果与讨论

3.1 研究区水化学指标分析

表1 研究区水化学指标统计结果Table 1 Statistical results of hydrochemical indexes in the study area (mmol/L)

3.2 研究区污染物浓度统计分析

表2 地下水污染物浓度统计分析Table 2 Statistical analysis of groundwater pollutant concentration

由表2可知，研究区地下水中TH、TDS、NH3-N、F-、Mn、Al、Mo污染物浓度均有超标现象，超标率为10%～70%，最大超标倍数为0.06～50倍。超标率最大的是污染物Mo，浓度0.3～3 570 μg/L，最大超标倍数达50倍；其次是重金属Mn，超标率为20%，最大超标倍数为2.6，污染物的变异系数为0.09～1.36，大部分指标的变异系数都在0.1～1之间，为中等变异，表明不同监测点位之间的污染物浓度差异较大[12-13]。结合地下水点位分析，超标的点位主要位于尾矿库下游及侧下游，说明该区地下水受尾矿库的影响显著。

3.3 基于主成分分析的污染物来源解析

表3 地下水污染因子的总方差解释Table 3 Explanation of total variance of groundwater pollution factors

表4 主成分因子载荷Table 4 Principal component factor loads

主成分F2对总方差的贡献率为21.90%，主要载荷因子为Mn、As。Wedepohi[17]发现碳酸盐岩，特别是白云岩中，可能含有高浓度的Mn，尾矿库所在区域以二云片岩为主，因此可推断研究区内Mn含量高可能为地质成因；As元素广泛分布于地壳、岩石或土壤中，可通过溶滤作用进入地下水[18]。因此，主成分F2污染物的主要来源属于自然源。

主成分F3对总方差的贡献率为18.359%，主要载荷因子为NH3-N。在人类活动中，生活污水排放、农业化肥流失都是NH3-N的重要来源[19]。研究区位于中山区，土地类型以林地为主，也有少部分耕地，因尾矿库区域生活污染源少，NH3-N的变异系数较小(为0.35)，综合分析认为NH3-N主要来源于土壤面源流失，因此，主成分F3污染物的主要来源属于农业污染源。