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1、矿矿区土区土壤污壤污染调查 修复技术与典型案染调查 修复技术与典型案例例 分析分析 矿山地质环境恢复治理与土地 复垦技术 研修班 南京 主讲主讲 龙龙健健 教授教授 电话 13984318626 longjian22 贵贵州师范大学州师范大学 2016 9 24 2016 9 24 内容提纲 1 矿区及周边土壤污染 生物多样性和生态修复研究 2 冶炼厂对周边环境的影响及其风险评估 3 矿区植物 环境修复的重要资源 4 典型工业污染场地土壤与地下水修复案例分析 5 我国土壤环境保护标准体系建设我国土壤环境保护标准体系建设 1 1 矿区及周边土壤污染 生物矿区及周边土壤污染 生物 多样性和生态修复
2、研究多样性和生态修复研究 3 3 矿产资源综合利用率低 矿产资源综合利用率低 1949 20001949 2000年我国累计堆存年我国累计堆存 的尾矿量的尾矿量50 2650 26亿吨 废石亿吨 废石 量量126 71126 71亿吨 煤矸石亿吨 煤矸石 35 635 6亿吨 粉煤灰亿吨 粉煤灰12 1212 12亿亿 吨 总计吨 总计224 69224 69亿吨 亿吨 2 2 矿产资源总量较大 矿产资源总量较大 有色金属位居世界第有色金属位居世界第5 5位 位 20032003年全国矿业产值达年全国矿业产值达 7356 827356 82亿元 占全国亿元 占全国 GDP6 26 GDP6 2
3、6 1 1 矿产资源种类多 矿产资源种类多 171171种矿产 已探明储量为种矿产 已探明储量为158158 种 矿产地种 矿产地2020多万处 地质勘查多万处 地质勘查 2500025000处 各类矿山 处 各类矿山 145406145406座 座 20042004年矿石采掘年矿石采掘6060亿吨 居世界第亿吨 居世界第 3 3位位 全国全国18451845个矿山矿产资源综合利用个矿山矿产资源综合利用 率调查结果率调查结果 矿产资源开发利用造成生态环境的破坏矿产资源开发利用造成生态环境的破坏 每年以400km2的破坏速度递增 矿区的复垦率仅为10 煤炭资源开采的环境污染现状煤炭资源开采的环境
4、污染现状 v当前全国煤矿外排矿井水达22亿t 选煤水0 28亿t 其它 工业废水0 3亿t 生活污水4亿t 北方矿区平均吨煤破坏 地下水资源约l0m3 v全国煤炭系统排人大气中的废气估计每年1700亿m3 其中 瓦斯每年约60亿m3 烟尘年排放大于3亿t SO2约3 2亿t v全国煤矿采空塌陷面积超过1050万亩 累计堆放煤矸石30亿 t 占地超过15万亩 每年还要以 1 5亿t的速度排出 新增 占地3000亩 对土壤 大气 水 体环境和造成污染 危害 人体健康 有色金属矿产资源开采的环境问题有色金属矿产资源开采的环境问题 污染物类型主要为多种重金属污染物类型主要为多种重金属 刘娅菲 江西省优
5、势水稻区域环境质量现状评价 与污染防治对策 农业环境与发展 2005 35 38 年产矿石1 49亿吨 累计废石量12 85亿吨 尾沙11 53亿 吨 破坏土地和植被2000km2 矿坑年均排放废水6500万 吨 选矿废水11700万吨 酸性废水5900万吨 有42 直 接注入江河水库 江西省优势水稻产区土壤环境质量状况主要受制于矿山的开 采 冶炼及加工 重污染源为 铜矿 钨矿 钒矿和铅锌矿 主要污染物为Cd 超标64倍 Cu 5 7倍 As 3 8倍 和Hg 县污染源涉及14个乡镇 覆盖30个乡镇 污灌面 积达1548km2 乐平和贵溪复合污染面积8000亩 矿区矿区 重金属重金属 土壤污染
6、土壤污染 研究进展研究进展 例 浙江某铅锌银尾矿区取样点位分布图 浙江某铅锌银尾矿区土壤的重金属含量 mg kg 1 铅锌银尾矿区污染土壤的微生物群落功能多样性变化 4 铅锌银尾矿区不同比例尾矿对几种牧草生物量的影响 A 100 尾矿 B 75 尾矿 25 对照土壤 C 50 尾矿 50 对照土壤 D 25 尾矿 75 对照土壤 E 0 尾矿 对照土壤 例 铜矿尾矿库海洲香薷种群生长及分布特征 海洲香薷植物不同部位重金属元素含量 铜尾矿区污染土壤的微生物群落功能多样性变化 铜尾矿区污染土壤复垦后根际微生物群落功能的变化 a b c分别代表轻度 中度 重度污染土壤 矿区及周边土壤污染发生机制及其
7、生物生态特征 土壤生态修复技术 工程与管理体系已成为矿区土壤 环境质量改善 粮食安全生产和生命健康保障的迫切 需求 也是国际土壤环境科学技术研究和发展的前沿 趋势 中国矿区污染土壤恢复相当缓慢 污染面积仍中国矿区污染土壤恢复相当缓慢 污染面积仍 呈逐年上升态势呈逐年上升态势 矿区污染物产生源 形成机制及空 间分布 复合污染物 mg mg kgkg Cu 2000Cu 2000 Zn 3000Zn 3000 Pb 1000Pb 1000 Cd 30Cd 30 Ni 100Ni 100 AS 100AS 100 酸碱废水 废气 尾矿等 产生源 形成机制 点 线 面分布状况 区域 全国 矿区污染物的
8、生物生态效应 矿区污染物的生物生态效应 n n 植物群落生态特征植物群落生态特征 植物种群空间格局 种间关系 影响种群数量变植物种群空间格局 种间关系 影响种群数量变 化因素 植物群落演替及植物的污染生态适应化因素 植物群落演替及植物的污染生态适应 n n 土壤生物生态特征土壤生物生态特征 微生物区系 代谢活性 群落结构多样性等微生物区系 代谢活性 群落结构多样性等 矿区污染环境的生态修复 植被恢复 植物种类选择 重金属耐性植物定植 植物稳定与 提取 植物根际微生物生态 基质改良 表土覆盖 基质改良措施 微生物复垦等 综合管理 三废 的排放控制 矿区生态修复法规等 管理管理 矿区污染矿区污染
9、生物生态生物生态 生态修复生态修复 主主 要要 研研 究究 内内 容容 vv 矿区及周边土壤环境污染空间特征和形成机制矿区及周边土壤环境污染空间特征和形成机制 vv 矿区污染土壤 水体 生物生态特征和生物多样性矿区污染土壤 水体 生物生态特征和生物多样性 vv 矿区污染土壤的生态风险评估与控制决策支持系统矿区污染土壤的生态风险评估与控制决策支持系统 vv 矿区污染土壤的物理化学控制 修复与管理矿区污染土壤的物理化学控制 修复与管理 vv 矿区污染土壤的植物稳定控制和植物吸取修复矿区污染土壤的植物稳定控制和植物吸取修复 vv 矿区污染土壤的植物一微生物 动物协同与强化修复矿区污染土壤的植物一微生
10、物 动物协同与强化修复 vv 矿区污染土壤生态工程修复的技术集成 规范及管理矿区污染土壤生态工程修复的技术集成 规范及管理 vv 修复重建矿区及周边土壤环境质量标准和生物多样性修复重建矿区及周边土壤环境质量标准和生物多样性 保护策略保护策略 生 态 修 复 研 究生 态 修 复 研 究 2 冶炼厂对周边环境的影响 及其风险评估 l2013年全国规模以上黑色和有色金属冶炼厂6738个 l排放废水近21亿吨 二氧化硫141万吨 固废344万吨 分别占全国工业废水 二氧化硫和固废排放量的 9 5 7 9 和17 7 l排放汞 镉 铬 铅 砷等有毒重金属分别达2 3 67 30 337和144吨 全国
11、冶炼厂排污情况 l487个市 县 的降水监测结果显示 出现酸雨的城市 265个 占上报城市数的54 4 年均pH值小于和等 于5 6的城市182个 占上报城市数的37 4 与2012年 相比 出现酸雨的城市比例增加4 1个百分点 降水年 均pH值小于和等于5 6的城市比例上升了4 7个百分点 l金属冶炼与加工业在很多地区都是支柱行业 尤其是 在落后的地区 河南 四川 安徽等产量大省金属冶 炼与加工行业产值占全部工业产值的15 左右 其生 产过程造成了严重的生态破坏与环境污染 全国冶炼厂排污情况 l废气 SO2 重金属 l废水 Hg Cd Cr As Cu Zn Pb等重金属 污染物组成 l废气
12、 其影响范围可达几公里 特殊天气条件下可 达几十公里 冶炼厂烟囱排放的颗粒物和废气中仍 含有大量的硫和重金属有害元素 这些有害元素随 废气通过干湿沉降毒害植物 作物 导致作物减产 品质下降 有害废气经吸入后直接危害人体健康 导致人群慢性中毒疾病 冶炼厂污染危害 l废水 冶炼厂排放的废水污染河渠和农田 导致 鱼虾绝迹 农田荒芜 土壤环境质量下降 冶炼 厂排放的废渣可污染当地土壤和地表地下水系 造成对生态系统的长期危害 冶炼厂污染危害 小冶炼破坏土地 造成作物小冶炼破坏土地 造成作物 减产 并对食物链构成威胁减产 并对食物链构成威胁 l冶炼焙烧产生的SO2 烟气一般含SO2 0 6 1 5 SO2
13、 可直接破坏农作物造成农田减产 l重金属随干湿沉降进入土壤中 被农作物吸收富集 导致作物减产 l冶炼厂附近所产大米中含Cd 在1 1 2mg kg之间 允许标准0 4 mg kg 个别高达6mg kg Pb Zn 大都超标30 42 倍 蔬菜中的砷含量平均高出正 常值的5 倍 其中莴笋 土豆等大多数蔬菜都超过 了粮食的允许含砷标准 危害农作物的方式 l湖南水口山附近小镇大气飘尘 一次最高浓度超 标456 3 倍 日平均超标33 5 倍 汞最高浓度超 标28 9倍 砷超标179 倍 甚至距污染源4000m 处生长的苋菜含Cd 仍高达6 03 mg kg lSO2是金属冶炼对农业赔款的主要原因之一
14、 以 水口山矿务局三厂的铅烧结系统为例 为减少低 浓度SO2 烟气对农业的危害 每年被迫在4 10 月间停产 一年内只有半年时间开工 但农业损 失赔偿仍高达200 多万元 危害农作物 冶炼废气 l孙华等对江西贵溪冶炼厂周边地区的菜地研究发现 主要作物红薯 辣椒 芋头的砷平均含量均大大 超过国家标准中规定的蔬菜中的最高允许残留量的 标准 其中辣椒超标最为严重 l胡宁静等对贵溪冶炼厂周边环境污染的调查发现 20多年以来周边地区一直用冶炼厂废水灌溉 已造 成严重的重金属污染 出现 镉米 冶炼厂附近 的土壤污染主要来源于冶炼厂排放的污水 废渣以 及粉尘 危害农作物 污水 小冶炼产生的健康危害 炼砒造成
15、植被破坏 郴州炼砷区 砷暴露造成的健康危害砷暴露造成的健康危害 l职业中毒 由于工人长期处在含硫和各种重金属 的粉尘 烟尘 铅 锌 砷烟气和汞蒸气等 的 恶劣环境中工作 对身体健康造成了极大的危害 各种职业病多有发生 l居民长期食用含Cd As Pb Zn 等重金属元 素的粮食及蔬菜时 将会发生贫血症 重金属元 素还会阻碍人体骨骼中钙的补给 产生 骨痛病 严重者可产生周身自然性骨折 危害人体健康 l小麦含砷1 55 mg kg 超标1 21倍 l土壤含砷249 368 mg kg l水样含砷0 12 0 29 mg L 超过饮水标准1 4 4 8倍 湖南雄黄矿周边环境质量 As 1976 19
16、78年资料 湖南雄黄矿人群砷中毒情况 年份受检人数砷中毒例数砷中毒捡出率 197150425250 197363629246 197568521331 197782225531 197970320129 198177629037 3 资料来源 湖南省冶金防护防治研究所 1981年株州冶炼厂周边监测结果 调查点CuPbZnCdAsHg 土壤22 1 61282 4711108 42641 89 60 20 16 6100 033 1 35 稻米1 33 6 321 11 107 14 27 60 24 2 600 025 2 01 0 022 0 047 蔬菜2 52 50 862 22 1426 54 2540 067 160 20 5 250 02 0 171 鱼肉0 32 1 290 87 11 53 09 250 029 0 500 01 1 11 塘水 0 001 0 008 0 003 0 07 0 065 0 094 0 002 0 0036 0 031 0 168 0 066 塘泥26 9 422151 22478124 27 31 25 43815 2 30300 18
