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    技術交流

    礦山環境修復的四項技術

    來源:中國礦業114網發表時間:2018-12-27 瀏覽次數:5939   關閉

    在自然條件下,礦山廢棄地經過自然演替可以恢復原貌,但需要很長時間,因此,通過人工干預在相對較短的時間內快速恢復礦山廢棄地的生態環境顯得尤為必要。




    1基質改良技術


    恢復礦區生態系統功能,首先要創造適合植被生長的土壤環境,土壤是植物和微生物生存的基質,礦區土壤限制植物生長的主要因素是基質結構性差、營養成分缺失?;|改良技術主要有表土覆蓋與回填技術、物理法與化學法基質改良技術、生物改良技術等。


    2物理修復技術


    物理修復是用物理方法(如隔離、固化、電動力學、熱力學、玻璃化、熱解吸等)進行污染土壤的治理。


    隔離法主要使用各種防滲材料,如水泥、黏土、石板、塑料板等,把污染土壤就地與未污染土壤或水體分開,以減少或阻止污染物擴散到其他土壤或水體。常用的有振動束泥漿墻、平板墻、薄膜墻等。該方法常應用于污染嚴重并易于擴散且污染物又可在一段時間后分解的情況,使用范圍較為有限。研究表明,電動力學技術可以同時去除土壤中的多種重金屬污染物,在陰極添加乙二胺四乙酸(EDTA)能提高修復過程中的電流,強化電動力學修復效果。0.1mol/L的EDTA污染土壤中的總銅、總鉛和總鎘的去除率分別是90.2%、68.1%和95.1%。在對湘西花垣鉛鋅尾礦砂中鎘、鉛、鋅使用石灰和磷酸一銨等鈍化劑后,發現對鎘、鉛、鋅的移動性和生物有效性有明顯的影響和固化效果。同時有研究表明,向土壤中加人不同形式的磷改良劑,能有效地將土壤中的鉛從非殘渣態轉化成為殘渣態的形式存在,從而降低土壤中鉛的移動性與生物有效性。


    物理修復有修復效果好的優點,但其修復成本高,修復后較難再農用。因此,該方法僅適用于污染重、污染面積小的情況。


    3化學修復技術


    化學修復是指通過添加各種化學物質, 使其與土壤中的重金屬發生化學反應,從而降低重金屬在土壤中的水溶性、遷移性和生物有效性。


    研究發現,可以利用P&D技術(抽出-處理技術)處理污染淋出液,在深層土壤添加固定劑,能有效固定從耕作層淋下來的重金屬,且被固定的重金屬很少被后期的降水等再淋洗出來,能很好地控制對地下水造成的環境風險。在云南省個舊古山選礦廠尾砂庫的研究發現,基于綜合毒性削減指數和經濟成本,選擇在1:6土水比2次洗3h的技術條件下,0.1mol/L的EDTA是合適的高效淋洗劑。α-淀粉酶是較理想的重金屬絡合劑,對酸提取態、可還原態和可氧化態的重金屬有一定的去除效果。鐵鹽、亞鐵鹽、鐵氧化物等,特別是硫酸高鐵和硫酸亞鐵能夠有效降低砷的移動性和抑制植物對砷的吸收。


    4生物修復技術


    目前文獻報道的生物修復技術主要包括植物修復技術、微生物修復技術、動物修復技術、生物材料修復技術及四者之間的組合技術。此外,還包括物理、化學、生物聯合修復技術。



    植物修復技術


    植物修復技術是指利用植物來轉移、轉化環境介質中有毒有害污染物,進而使污染土壤得到修復與治理。近10年我國關于植物修復技術的成果主要表現在以下4個方面:


    (1)修復植物物種庫不斷豐富。國內學者不斷研究發現可用于修復污染土壤的植物種類,如金絲草和柳葉箬為Pb的超富集植物。將低生物量的砷超富集植物蜈蚣草植物螯合肽合成酶基因PvPCSI轉入高生物量的南芥中,構建了能修復砷污染土壤的工程植物。利用基因工程技術研究發現,谷胱甘肽巰基轉移酶基因可以調節植物氧化應激效應,提尚植物對汞的富集能力。


    (2)修復植物的處置技術更加環保、經濟。利用富集植物修復污染廢棄地,當植物生長到一定階段時,要進行收獲,從而產生大量重金屬富集植物體。如果對這些植物處置不當,可能產生二次污染。近年國內學者不斷探索出更加環保、高效、經濟的處理方法,如植物冶金法、熱液改質法、生物解吸法等。超富集植物的“水熱液化”處理方法,并用“水熱液化”方法處理蜈蚣草、垂序商陸、東南景天莖葉收獲物,證實該方法可將絕大部分(超過95%)有害重金屬分離到水溶液中,并將超過80%的生物質轉化為粗生物油,實現了修復植物的無公害處理和資源化利用。目前,修復植物的處置技術處于研究階段,在處置技術的工藝流程設計、處置效果和資源化利用方面還存在爭議,這在一定程度上阻礙了植物修復技術的推廣應用。



    微生物修復技術


    微生物修復技術是利用微生物在適宜的條件下,將污染土壤中的污染物降解、轉化、吸附、淋濾除去或利用其強化作用修復污染土壤。近年來,菌根技術已成為污染土壤修復的研究趨勢,并取得了較好的效果。


    從某礦的酸性礦井水中分離出一株嗜酸氧化亞鐵硫桿菌用于生物淋濾,在一定條件下處理15d,使污泥中Zn、Pb、Ni、Cu、Cd及Cr去除率分別達到93.56%、46.54%、85.48%、97.68%、90.64%和45.15%。利用鐵砂尾砂作為基質接種叢枝菌根,試驗結果表明,菌根的接種使植物地上部分磷含量增加了2倍,促進了植物對磷的吸收。利用兩種叢枝菌根真菌進行試驗,發現兩種叢枝菌根真菌均能促進PAHs污染土壤中植物的生長和PAHs降解的能力,明顯促進植物對尚分子量的二苯并蒽的降解。國內學者認為菌根真菌與超富集植物的組合在重金屬污染土壤的修復中有廣泛的應用前景。



    動物修復技術


    動物修復技術是指利用土壤中的某些低等動物(蚯蚓、線蟲、甲螨等)的直接作用或間接作用修復污染土壤。蚯蚓是最常用的土壤修復動物,有學者對蚯蚓富集污染物的規律及污染物對蚯蚓的影響等內容進行相關研究,但由于土壤動物不能像收割植物那樣輕易從土壤中移除,因此目前國內仍鮮見利用動物的直接作用修復污染土壤的案例,而大多數是利用土壤動物的間接作用強化植物、微生物的修復效果。利用蚯蚓-甜高粱復合系統修復鎘污染土壤,發現蚯蚓可顯著提高甜高粱的生物量及其對鎘的吸收量,并使土壤有效鎘提高了9.8%。目前,動物修復技術的研究不多,尚處于起步階段,土壤動物更多是被用于生物指示劑污染土壤的風險評價。



    生物材料修復技術


    研究濃度和PH值對皂角苷溶液淋洗土壤重金屬去除率的影響,發現增加溶液濃度和降低PH值均有利于重金屬的去除。生物螯合劑主要用于重金屬污染土壤,螯合劑和菌根真菌聯合在某些情況下可協同強化植物修復效果。與傳統化學試劑相比,生物表面活性劑和生物螯合劑在污染土壤修復中表現出巨大優勢,但因其存在可能使污染物下滲污染地下水,對植物、微生物存在生物毒性,造成土壤養分流失等問題,且現階段材料制備成本高、技術不成熟,因此二者在污染土壤修復中的應用仍處于試驗階段,如何克服二者在誘導污染物修復和進行土壤淋洗中的弊端是亟待解決的重要問題。


    盡管生物修復技術顯現出成本低、環境友好等巨大優勢,但也存在不足之處,如植物修復速度較慢、生物很難在高度污染土壤中生存等問題。為克服上述缺點,國內學者將物理、化學修復技術與生物修復技術進行聯合修復研究,目前尚處于探索階段,但已有的研究結果表明,聯合修復技術具有廣闊的應用前景。



    輔助修復技術


    針對礦山廢棄地的特征,除了采取上述必要的物理修復技術、化學修復技術、生物修復技術外,還需要輔助一些如邊坡穩定技術、截排水措施等,才能達到生態修復的最佳效果。

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