随着我国社会经济的发展,对矿产资源的需求量也逐年提升,我国总体矿产资源的储量丰富,但是由于人口众多,资源的人均占有量不足[1],同时,资源分布比较分散,如果资源开采中开采技术应用不当,缺乏完善与科学的采矿管理,很容易造成采矿事故的发生,对矿区生态环境也造成了破坏和影响,有关部门和相关企业如果不采取有效的措施,对矿山生态环境进行治理[2-3],修复生态环境,很容易导致矿山环境出现持续性破坏和恶化,治理和修复难度变得更高,因此,在严峻的矿山生态环境下,加强重金属矿山生态治理与环境修复方法的研究势在必行。
1重金属矿山污染概述
1.1造成重金属矿山污染的原因
重金属矿产开采过程中的不同环节,比如矿井开采、洗选和运输会产生不同数量的废气和废水以及固体废弃物,除此之外,在爆破和钻孔施工环节,会出现大量的粉尘和扬尘,这些物质中含有大量的重金属物质,经过雨水的冲洗,使污染物质流入土壤中,造成土壤污染。重金属矿山在开采工作进行中,如矿坑水污染、废石场雨淋水污染、山地表水迁移污染等等也会造成水污染。长期丢弃在矿区的尾矿和废弃矿石,在露天的环境中如果没有经过有效的处理,经过长期的自然氧化和雨水冲刷,会造成重金属元素的扩散,导致矿区更大面积遭受污染。
1.2重金属矿山污染的特点
(1)重金属矿山污染具有一定的滞后性和隐蔽性。相关部门在进行矿山环境监测工作中,一般只是对矿山周边环境区域的土壤样品和农作物样品进行检测,同时,对矿山周边的居民身体和动物生长状况进行调查,才能明确重金属污染的程度和污染情况。
(2)污染具有积累性特点。矿区土壤中的重金属污染物,在一般情况下,很难发生迁移和扩散改变,随着时间的推移会不断地积累,导致土壤中重金属含量超标,所以,矿区土壤的重金属污染具有地域性。
(3)治理难度系数高,具有不可逆转性。重金属污染过程中一般有多种有机化学物质同时作用,有的化学物质被降解的时间较长,所以矿区土壤一旦遭受重金属污染,很难采取有效的方式进行彻底的修复和治理,通过自然降解的方式无法消除污染物的存在。
1.3重金属矿山污染的危害性
矿山的重金属污染在通常情况下化学性能和物理性能相对稳定,同时迁移能力较弱,在土壤环境中,很难通过自净的方式进行污染物的消除。重金属矿山区域的水体和土壤中的重金属含量如果超标,沉积一段时间后会导致土壤变性,产生毒害,其土壤上面生长的植物以及作物会受到影响,植物会比较矮小或失绿,最终导致农作物的产量和质量降低,对国家的经济带来严重损失。另外,如果人类食用了重金属超标的食物,会影响人体中的蛋白质和酶的活性,造成代谢功能和生理机能紊乱。随着人体重金属的积累,一旦超过人体最大承受范围,会引发重金属中毒。
2生态环境治理修复技术的应用
2.1矿山地质修复
(1)矿山区域整平与回填。在重金属矿山生态治理和环境修复工程中,对矿山地貌进行修复和整平处理十分普遍,相关人员可以利用大型推土机对采矿区域进行整平和回填,尽量使采矿区域恢复原貌,保持矿山区域的平整,避免有较大坡度的区域出现。在具体的矿山生态治理工程中,通常还应用削坡和护坡技术对矿山地质环境进行修复,有利于提高矿山区域地表结构的稳定性,消除突出部位和大坡度区域。
(2)土方疏通技术。土方疏通技术在应用过程中,技术人员应该全面了解矿山区域的地质环境情况和破坏程度,目的是确定合理的技术应用范围,尽量缩小作业面积,有利于提高矿区生态环境修复的效率和质量。例如,对重金属矿山塌陷区进行环境修复和生态治理过程中,技术人员应该结合具体的矿山地质环境选择科学合理的沟渠开挖方式,不断完善水利工程设施的建设,有助于恢复当地的农业种植,将治理和改善区域用作农作物的耕种,对改善生态环境具有重要的意义。
(3)加固坡面技术。地表裸露问题是重金属矿山开采工作的常见问题,裸露的地表区域结构稳定性很差,容易出现一系列地质问题,因此,需要采取有效措施对该区域进行治理,提升地质结构的稳定性,在加固坡面的技术应用过程中,需要对矿区进行合理的划分,在用大型机械设备将岩石以上的表土和条带岩石进行去除,复垦区域需要对边坡的土地进行整平处理,并栽种绿植,形成梯形绿化带。
2.2修复重金属矿山地貌技术分析
(1)生物装置修复技术。在重金属矿山地貌修复技术中,应用比较广泛的技术有客土喷播技术和植物卷铺盖技术,如果重金属矿山的边坡属于土质结构,并且坡度不大,趋于平缓,可以利用以上两种植物修复技术进行地貌修复和改变,以利于形成绿色植被保护层,防护与加固效果良好。
(2)物理工程修复技术。重金属矿山生态修复治理工程开展过程中,加强地质条件的修复和治理十分关键,同时还需要对地表环境和地貌环境进行改变和优化。生物装置修复技术主要包括锚索地梁技术、浆砌片石骨架技术、钢筋混凝土技术等等。在方法的选择上,应该结合矿山重金属污染的实际情况,比如在恢复矿山生态系统工程中,事先应该做全面的考察,削平坡面,利用连锁砖堆砌的方式进行护坡,连锁砖通过互相咬合,最终形成网状,防护效果优良,进一步提高了坡面地貌的稳定性。
2.3土壤重金属治理
重金属矿山生态治理与环境修复工作的开展,可以从以下几个方面入手。第一,对于矿山区域的土壤环境治理,应用客土换土的方法对土地条件比较差的区域进行土壤的更换,有些区域没有土层或者土层很薄,也适用于客土换土技术。第二,对于渗透性低的黏土和淤泥土,可以采用电化学法。通过在水分比较饱和的土壤中插入一些电极,并对电极通过较低的直流电,使土壤中的金属离子发生定向转移,在电极的周围聚集,从而达到回收多种重金属离子的目的。第三,对于污染位置比较深,污染严重的土壤,采用冲洗络合法。采用具有一定配位作用的化合物,对污染的土壤进行冲洗,使该化合物与重金属之间形成络合物,最终形成沉淀除去。第四,采用生物修复法。该方法主要采用生物代谢活动对土壤中的有毒物质进行清除,一般利用微生物、植物等对污染的土壤进行修复。如在土壤中加入生物菌种,利用微生物的作用改善土壤环境,促使植物能够快速生长;利用部分植物能够吸附重金属离子的特性,从而实现污染的治理和生态的修复。综上所述,前三种方法适用于污染面积比较小,污染严重的土壤,第四种方法更简单,更经济环保,适用性也更强。
2.4重金属矿山的植被恢复
(1)植被营造。重金属矿山植被的恢复工程中,应用植物喷播技术具有一定的恢复效果,此技术经济性很强,适合大量的应用和推广。在矿山植被恢复治理工程中,应用十分广泛。主要的技术原理是将草种在边坡中进行喷播,植物有加固土壤结构的作用,同时还可以绿化边坡的环境。围堰栽植技术主要适用于边坡条件良好的区域,技术应用之前需要堆砌围堰,并挖掘坑槽,选择合适的树种进行栽植,树木对防治水土流失、改善生态环境具有一定的效果,也有利于恢复重金属矿山的生态系统。除此之外,容器苗栽植技术在重金属矿山环境修复工程中也普遍应用,种子发芽很快,成活率较高,此技术适合推广与应用。
(2)植物配置与养护管理技术。该技术应用过程中,首先要求工作人员对矿山的生态环境进行实际勘查,掌握全面的地质信息,有利于选择合适的生物种类进行种植和养护。植物的选择不但要保障其具有良好的生态性和环保性,同时也要考虑其美观度和经济性,因地制宜是此技术应用的基本前提。植物种植以后,需要进行科学合理的养护,一般情况下,重金属矿山区域水资源缺乏,自然环境相对恶劣,所以很多树木成活率很低,加强科学养护并选择耐旱容易存活的植物进行种植,有利于恢复生态环境。
结语:当前我国的环境污染日益严重,在经济发展的同时,相关部门应该更加重视矿山的重金属污染,对重金属矿区的水文环境和地质环境加强了解,在此基础上,选择科学合理的生态治理和环境修复技术,改变矿区地貌、恢复生态植被覆盖、改善重金属矿山生态环境,促进生态环境与矿山经济协调发展。
参考文献:
[1]钱挺. 重金属矿山生态治理与环境修复分析[J]. 环境与发展,2020,32(3):189-190.
[2]韦新东,王颖,宋欣瑶. 重金属矿山生态治理与环境修复方式研究[J]. 环境与发展,2019,31(4):198-199.
[3]晏闻博,柳丹,彭丹莉,等. 重金属矿山生态治理与环境修复技术进展[J]. 浙江农林大学学报,2015,32(3):467-477.