尾矿库的生态环境现状及综合治理方案研究

时间：2024-10-24

卢星谕

（广东省地质局第七地质大队，广东惠州 516008）

近年来，整个矿业开发领域的普遍现象就是比较重视前期的开采，而忽视了后期的治理工作，导致矿产开采带来的环境问题愈发严重。废石堆以及尾矿库的数量也在逐年增加，不仅占用了大量的农田土地和居民用地，还加剧了环境污染的程度。针对采矿工程带来的环境问题，国内外学者开展一系列研究，以美国、德国和日本等国家为首，矿山环境治理工作已经取得了一定成效[1]。国内关于矿山环境治理工作的研究主要是集中在地质灾害以及废弃矿渣处理层面，并制定了相应的法律法规，截至目前，已经有了较大突破。尾矿库主要指的是被筛选后的尾矿储存场所，受地理环境等条件的影响，尾矿库的危险性较高。研究资料显示，学术界关于尾矿库的生态环境现状及综合治理方案的文献资料并不是十分全面，有待进一步探讨。

1 尾矿库的生态环境现状

1.1 土壤生态环境

将位于A地的尾矿库作为研究对象，研究尾矿库的土壤生态现状，根据检测样本，得出土壤中的主要污染物信息如下。

由表1可以看出，在A地的尾矿库土壤中，锌和铬的占比最大，其次是镉和铅，根据表1中的数值划分尾矿库土壤中的重金属污染物。尾矿库土壤的污染程度与矿区距离之间，存在着一定的关联，越接近尾矿库的地区，其土壤污染程度越严重。受降雨量等因素影响，这种规律在不同地区会存在不同程度的变化。结合重金属污染物的生物特征，其本身的毒性迁移和循环都与污染物的分布形态有关，污染物的总量反而只能影响整个迁移过程的一部分[2]。此外，在溶解和沉淀过程中，重金属污染物的化学形态也会出现不同程度的扩散，需要在固定进行数据更新。

表1 土壤污染情况

1.2 水体生态环境

通常来说，尾矿库的主要污染物为固体废弃物，但是由于A地尾矿库的废水排放量较大，废水中的选矿药剂和矿石中的金属元素相互影响，造成尾矿库的水污染。A地尾矿库水污染具体情况如下表所示。

从表2可以看出，A地尾矿库水污染物中，锌的占比最多，其次是氟含量，结合多种污染指数分析法，根据污染物的浓度，划分生态效益等级。尾矿库的水体生态环境可以根据地层结构，划分为地表水、浅层地下水和深层地下水三个层次。尾矿库水体污染的形成，主要是因为尾矿泥渣中的毒害物质与矿区内的矿物质，二者之间产生了化学反应，导致污染程度上升。根据采集到的数据显示，水体污染的分布规律为浅层地下水的污染浓度，比地表水和深层地表水的污染程度更严重。

表2 水污染情况

1.3 大气生态环境

除了土壤和水体污染之外，A地尾矿库还存在大气污染的情况，表现形态为悬浮颗粒物，主要是由于矿区建筑材料运输以及施工产生的粉尘，被吹散后造成粉尘污染。

从表3可以看出，A地尾矿库的大气污染物中，铅的占比最大，其次是镉和汞。在矿区生产过程中，大气污染可划分为风力起尘和动力起尘两种类型，建筑材料以及表层浮尘受到大风天气的影响，产生了大量的悬浮尘粒。由于矿区的施工周期较长，导致建材露天堆放的时间较长，而大气中尘粒的漂浮范围和沉降速度都与空气的干燥程度有关。尾矿库的颗粒直径也是影响大气污染物扩散的关键因素，颗粒直径较大时，粉尘量会相对变少；颗粒直径较小时，粉尘量相对较大。基于上述描述，完成尾矿库的土壤、水体和大气生态环境现状分析工作。

表3 大气污染情况

2 尾矿库的综合治理方案

2.1 建设土壤治理工程

针对尾矿库的生态污染问题，建设生态治理工程。根据调查资料可知，造成尾矿库的土壤污染的主要原因有两个，一个原因是尾矿库的废水排放到了地表，另一个原因是尾矿本身的有害物质覆盖面积较大。尾矿库的石材堆放，在满足施工标准的同时，还需要考虑堆放时间过长导致的渗透问题[3]。在尾矿库的周围用砖和水泥砌成一道围墙，用于阻挡洪水涌进尾矿库中。此外，尾矿库的坡面是生态治理的重点对象，受重金属污染物的影响，周边的土壤、植被和水体都需要及时修复，否则其污染范围还会进一步扩大。将消除重金属污染物作为整治的主要目标，选择具有吸收、降解重金属能力的绿色植物，并在尾矿库周边进行大面积种植。同时，绿色植物的根系扎根土壤后，具有稳固尾矿库坡面的能力，根据污染程度和表现形式，科学合理地制定种植方案。但是由于尾矿库的土壤也收到了不同程度的污染，不能采取直接覆盖的方式，而是主要在开展种植工作前，在土壤表层添加少量的微生物，用以降低重金属物质的浓度。网状植草具有较强的生物修复能力，既能够稳固尾矿库的坡面，又能够迅速扎根土壤，有效抵挡沙尘暴的侵袭。

2.2 扩大水污染治理面积

扩大尾矿库的水污染治理面积，是尾矿综合治理方案的关键环节。针对尾矿库的水污染问题，可根据实际污染情况，在矿区内引入污水处理装置，对于被污染的水源进行集中排放与处理，利用截水沟等基础设施将污染水引入污水库中，截水沟截面图如下图所示。

由图1可以看出，尾矿库的截水沟深度比其他矿区的略深，原因是尾矿库周边的浅层地表水和深层地表水，受尾矿截流的影响较大。在尾矿库周边，无论是粗尾矿水还是细尾矿水的重复利用率都比较低。这种情况就导致地表水和地下水的污染治理难度变大，需要结合尾矿库的周边地势，在坡面上修建黏土斜墙，并在水源下游修建水流调节库，将尾矿库排除全部废水进行收集处理。充分考虑尾矿库综合治理工程的可操作性，以突出治理重点为原则，统筹全局，将尾矿库的环境治理范围划分为多个治理区域，并根据实际情况，制定合理的治理方案。扩大尾矿库的污水治理范围，以尾矿库为中心，在水沟底部设置具有防水功能的土工布，并利用砂浆将土工布与尾矿库的围墙表面抹平，并根据尾矿库的水污染程度不断调整治理进度。

图1 截水沟截面图

2.3 提升重金属利用率

根据尾矿库生态环境的现状可知，造成尾矿库土壤污染、水体污染和大气污染的主要原因就是尾矿中含有较多的重金属，这就决定了在进行综合治理的过程中，需要不断提升重金属的利用率。结合先进的环境治理技术，加大重金属的开采力度并提升重金属的开采效率。在生态环境治理的过程中，能同时兼顾生态效益和社会效益。矿区开采是经济发展必然需求，但是在长期的开采过程中，造成的环境污染问题已经严重威胁到了周边居民的生活安全，也对当地生态环境造成了严重破坏。同时，对尾矿库的地形地貌产生的影响，可以先进行平整和清理，依靠先进的科学技术，对尾矿库内的土壤进行成分检测，根据检测结果提取有效的金属信息，并由专业的技术人员制定重金属再利用方案。以生态环境保护和土地利用为原则，在提升重金属利用率的同时，开发新的自然景观。根据尾矿库的发展规划，划分出一定的农业用地和居民用地，对尾矿库的土壤进行综合评估，根据评估结果制定综合治理方案。重金属元素都具有较高的科研价值，只要应用在合适的领域，就能发挥其利用价值。提升尾矿库的重金属利用率，不仅能在一定程度上带来经济效益，还能有效实现尾矿库的综合治理目标。

2.4 政府引导加大治理力度

尾矿库的环境治理，需要当地政府出面并引导，加大环境治理力度。根据当地实际情况，设置专业环境保护机构，对尾矿库的生态环境数据进行实时监测和采集。保证政府监督贯穿在矿区开采过程的始终，对尾矿库的环境治理进行科学监测，并给出相应的治理进展评价。从尾矿库的选址、投入使用到结束和修复阶段都由政府出面并加以监管，保证尾矿库的建设和使用都在科学合理的范围内。尾矿库的综合治理作为生态环境修复的重要环节，在相应的生产力水平下，根据环境治理的法律法规，由政府参与制定尾矿库的环境治理。利用多媒体等宣传手段，宣传环境治理的必要性，提高从业人员的环保意识。目前我国关于生态环境治理与修复的技术手段，已经达到了一定高度，在技术和资金支持下，尾矿库的综合治理工程，能够得到相应的支撑。充分发挥政府监管职能，明确责任主体，并完善相关的追责机制，使尾矿库治理工作顺利推行。