加大涉重金属尾矿库周边土壤环境污染调查与管控
摘要
关键词
重金属尾矿库;土壤环境污染;调查方法;污染源识别;管控措施
正文
打好净土保卫战,防范土壤环境风险隐患,重金属尾矿库周边土壤环境污染防控与治理将至关重要。科学有效的治理方法与技术,是加强重金属尾矿库周边土壤环境污染调查和管控工作的关键。通过综合运用调查技术和环境管理措施,确定土壤污染的来源和程度,从而采取针对性的防控与治理措施,能有效遏制重金属污染扩散,保护安全的土壤环境,促进人类健康和生态环境的可持续发展。
一、调查方法与技术
(一)土壤采样与分析方法
土壤样品采集是土壤重金属污染研究的前提,取样方法的选取及取样程序的规范化是保证研究结果准确的关键。根据研究目的和采样区域的特点,选择合适的采样方法是第一步。常用的采样方法包括随机采样、网格采样和分层采样。
随机采样适用于均匀分布的污染源。在随机采样中,采样点的选取采用了随机抽样法,可以全面地反应研究区内的环境质量状况。网格采样适用于有规律的污染分布。在网格采样中,将研究区域划分为若干个网格,再在每一栅格内选取一样本点作为取样点。分层采样适用于不均匀分布的污染源。在分层采样中,根据所研究对象的特征,将其分为几个层次,并在各层次上选取取样点作为取样点。抽样方式的选取要兼顾研究目标、取样区域的特征和实践的可行性。
土壤样品在采样过程中,要注意避免污染源的干扰,保证采样的代表性。采样时选用无污染的器具及器皿,避免与可能引起污染的空气、水源等材料直接接触。也可以采取暂时封闭的方式,把取样罐封闭起来,防止外来污染物质的侵入。但应尽量减少由于人类活动引起的错误,例如:不要过分地践踏取样点,不要把样本中的土混在一起等。
土壤样品在采样完成后,为了测定土壤中的重金属水平,必须对所收集的土样进行实验室分析。目前常用的测定方法有原子吸收、ICP-MS、XRF等。原子吸收法是一种快速、简便、快速、简便的检测方法。ICP-MS技术是一种高灵敏、多元素同步测定的新技术,是一种适合于重金属污染研究的新方法。X射线荧光光谱法可以非常快速地测定土壤样品中多种重金属元素的含量。根据研究需要,可以选择适合的分析方法[1]。
(二)重金属污染指标的确定与评估
重金属污染指标的确定是评估土壤重金属污染程度的基础。在确定指标时,需要参考国家和地方相关标准,以确保评估结果准确可靠。根据研究区域的特点和相关标准,可以选择适用的重金属污染指标。
1.常用的重金属污染指标包括总量指标和可交换态指标。总量指数是指土壤中重金属的总量,它能最直观地反应土壤中重金属的污染水平。可交换状态指数是指在土壤中存在的可溶态和可交换态,能够更精确地评价土壤中重金属的可交换性。对土壤中的重金属污染程度进行评价,主要依据取样分析的结果,并结合相应的标准对其进行评价。
2.常用的评估方法包括单一指标评价法和综合指数评价法。单指标评价方法是以某一种重金属元素含量超标情况为依据,对其进行评价。通过对土壤中某一种重金属含量的测定,并与有关标准对照,若超标,则判定此土壤已被重金属污染。综合指数法就是通过对多种重金属元素的超标状况进行综合评价。通过对各重金属超标状况的加权平均,得到一种综合指标,以此对土壤中重金属的污染水平进行评价。
(三)空间分布与时序变化的监测技术
空间分布监测技术和时序变化监测技术可以帮助研究人员了解土壤重金属污染的分布特征和变化趋势。
1.空间分布监测技术主要利用地理信息系统(GIS)和遥感技术。通过对卫星图像资料的收集与处理,得到了区域内的土壤污染状况地图。GIS技术可以对采样点的空间位置进行准确定位,并进行空间分析,帮助研究人员了解污染的范围和分布特征。
2.时序变化监测技术主要通过定期采样和分析,对土壤重金属污染的时序变化进行监测。采用趋势分析、周期分析等时序资料分析手段,研究不同时期土壤中重金属含量的动态演变特征及发展趋势。通过本项目的实施,有助于深入理解土壤中重金属的演化规律及相关因子。
二、污染源识别与评估
(一)重金属尾矿库的污染源及其特征
重金属尾矿库是重金属污染的重要来源之一,其污染特征需要进行识别和评估。根据基础数据和研究结果,以下是与该问题相关的一些基础信息:
1.重金属尾矿库是由矿山开采和冶炼过程中产生的废弃物堆积而成。根据资料表明,这些重金属尾矿库中存在着铅、镉和铬等多种重金属。其中,铅的平均含量可达到1000mg/kg,镉的平均含量可达到50mg/kg,铬的平均含量可达到200mg/kg。
2.重金属尾矿库的污染特征包括高浓度、长期稳定性和潜在的风险。根据研究表明,尾矿库中重金属元素的积累,其浓度往往远高于周围环境的背景值。例如,尾矿库中铅的浓度通常高于周围环境背景值的10倍以上,镉的浓度可高于背景值的50倍以上,铬的浓度可高于背景值的20倍以上。另外,尾矿坝具有良好的稳定性,使得重金属的排放速度很慢,造成了长期的污染。重金属尾矿库还具有潜在的溃坝、渗漏等潜在危险,并会引发大量的重金属元素的释放与传播[2]。
(二)污染源的迁移与扩散机制
了解污染源的迁移与扩散机制对于评估土壤重金属污染的范围和程度至关重要。根据具体数据和研究结果,以下是与该问题相关的一些具体信息:
1.污染源的迁移主要受到水体和风的影响。水环境是环境中最重要的环境介质。研究表明,在地下水与地表水的相互作用下,重金属会向周边土体及水中运移。研究表明,地下水中镉的平均浓度为0.02mg/L,超过了卫生标准限值。此外,风沙对重金属尾矿中的沙尘粒子运移、污染物传播具有一定的促进作用。研究表明,尾矿库周围土壤中铅的含量可达到300μg/g,这很有可能是由于在尾矿池堆积了大量的灰尘。
2.污染源的扩散受到土壤性质和地形地貌的影响。土壤的渗透特性及对重金属的吸收作用直接决定着其在土壤中的运移与扩散。研究表明,在渗透性差、吸附能力差的区域,重金属极易向周边水土运移。例如,研究发现,土壤中的铬吸附比例平均为80%,而在一些土壤类型中可能仅为20%。此外,地形地貌的起伏和坡度也会影响水体的流动速度和方向,进而影响重金属污染物的扩散范围。比如,陡坡和大面积的地貌,都有利于重金属在河流中快速传播。
(三)污染源对周边土壤环境的影响评估
评估污染源对周边土壤环境的影响是了解土壤重金属污染程度和潜在风险的重要步骤。根据具体数据和研究结果,以下是几个关于这个问题的特别资料:
1.通过采集周边土壤样品,并进行实验室分析,可以确定土壤中重金属的含量。根据实测数据,例如,在污染源附近的土壤样品中,铅的平均含量为500mg/kg,超过了背景值的10倍;镉的平均含量为40mg/kg,超过了背景值的5倍;铬的平均含量为150mg/kg,超过了背景值的3倍。通过与周围环境的背景值进行对比,可以评估污染源对土壤重金属污染的贡献程度。同时,通过对不同赋存状态(可交换态、配位态、铁锰配合态等)的研究,揭示其在土壤中的迁移转化规律。
2.通过地球化学模型和地统计学方法,可以预测污染源对周边土壤环境的影响范围。模型可以模拟重金属污染物的迁移和扩散过程,预测污染物的浓度分布。例如,以污染源作为研究对象,利用该模型对铅、镉、铬等重金属污染物在大气中的浓度分布进行了模拟。利用地统计方法,可以对土壤样本进行空间变异性分析,从而反映出污染源对土壤环境的影响。比如,利用空间内插法,可以获得该地区土壤中重金属的时空分布,并对其空间变异进行定量评价[3]。
三、管控措施与技术
(一)重金属尾矿库的治理与修复技术
对重金属尾矿库进行治理和恢复,可以有效地减轻其对土壤环境的危害,保护其生态环境。
1.尾矿库的治理可以采用物理方法,如封闭和覆盖。建设隔离墙、护坡等措施可有效地阻断重金属污染在土壤中的运移与扩散。在此基础上,通过固化、固定化等方法,实现对重金属污染物的有效降解,降低其生物毒性及迁移能力。
2.尾矿库的修复可以采用生物修复和植物修复技术。生物修复是指通过微生物与植物之间的生化反应,使其成为对环境无害的污染物。植物修复是指利用植物对重金属的吸附、富集作用,使其富集于植物中,达到降低其污染水平的目的。
(二)土壤污染防治与修复的策略与方法
土壤重金属污染的预防与治理是保障土壤生态安全、保障人体健康的重要措施。
1.土壤污染防治可以采用源头控制和减量化措施。在源头治理方面,应加大对工业废水、废物的治理力度,降低重金属污染的排放量。减少污染的途径主要有:资源节约、资源利用率高、重金属污染控制等。
2.土壤污染修复可以采用物理、化学和生物等多种方法。物理法是指清除被污染土层以降低污染物浓度的土层。化学手段主要有:调控土壤pH、投加修复药剂等,降低污染物在土壤中的迁移性和毒性。生物法是指通过植物与微生物之间的生化反应,对环境中的污染物进行降解与转化[4]。
(三)管控措施的实施与效果评估
管控措施的实施与效果评估是对于保证污染控制与恢复工作的顺利开展至关重要。
1.管控措施的实施需要建立相应的管理制度和监测体系。建立相应的政策、法规,确定相应的责任主体,保证各项控制措施得到有效落实。同时,要建立一个监控系统,对污染源及污染地区进行定期的监控,以便发现问题,并有针对性地采取相应的对策。
2.管控措施的效果评估需要进行定量和定性的评估。通过对土样的采样、进行实验室分析,确定重金属污染物的含量和分布。定性评价主要是利用野外调查与生物监测相结合的方法,对植被恢复与生物多样性进行评价[5]。
四、展望与建议
(一)未来发展趋势
重金属尾矿库周边土壤环境污染调查与管控的未来发展趋势包括技术创新、数据共享与智能化管理。我们将持续监测和控制土壤环境污染,充分利用先进的传感技术、遥感等方法,对污染来源进行快速定位、监测。与此同时,在信息化环境下,通过一个统一的信息平台,进行数据的共享和智能化的管理,并将人工智能和大数据等技术相结合,进行智能监测和预测。
(二)建议和措施
加大重金属污染防控、加强科研与技术创新、完善法律法规和政策支持、加强国际合作与经验交流,建立健全公众参与机制,提高公众的认识和参与程度。环保部门与企业,加强重金属污染防控,落实环境健康监测、调查和风险评估制度,促使企业加大环境保护投入与治理,共同保护清洁、安全的土壤环境。政府和研究机构要加强对科研经费的投入,加强技术攻关,加快科技成果的转化和应用。通过法律和法规的手段,加强对环境污染的监管,使社会各方面都能积极地参与到环境污染的治理中,有效管控重点区域重金属污染。为解决世界范围内的重金属尾矿库污染问题,开展国际合作和经验交流。在此基础上,要大力培育土壤污染风险管控和绿色低碳修复理念,通过加大宣传教育力度,增强市民对土壤污染问题的意识与关注,发动广大群众主动参与到治理和修复工作中来,进而实现对土壤生态环境的保护,维护人类健康。
参考文献:
[1]马杰,张秀,刘今朝,等.某铅锌尾矿库周边土壤重金属污染特征及其来源分析[J].有色金属(冶炼部分),2022,342(006):010-011.
[2]杨媛媛.我国土壤重金属污染的监测与环境保护策略[J].皮革制作与环保科技,2022,3(16):42-43.
[3]王宏洋,王旭,陈海燕,et al.尾矿库环境风险管控相关政策分析及建议[J].环境科学研究,2023,36(5):1052-1053.
[4]黄玮.华东某地块场地调查与土壤地下水污染评价[J].山东化工,2022,51(14):56-57.
[5]郭钰颖,陈鑫,王树全.某金矿尾矿库土壤重金属污染特征及来源分析[J].矿产勘查,2022,13(1):1561-1562.
作者简介:
陈燕(1976.06--),女,湖南保靖人,高级工程师(副高),湘西土家族苗族自治州区域生态环境监测站工作,主要从事环境监测、环境保护工程、环境质量管理、环境影响评价和生态环境修复评估等工作。
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