探讨地球化学方法在矿山环境评价中的应用.doc

1、探讨地球化学方法在矿山环境评价中的应用【摘要】：本文介绍了地球化学方法应用于矿山环境评价中的研究现状和现存问题，对我国学者在此方向上的研究作出了阐述，有一定参考价值。 【关键词】：地球化学；矿山环境评价 中图分类号： O741+.2 文献标识码：A 文章编号： 0 引言 矿产资源是人类生存和发展的重要物质基础，我国 95的能源和85的原材料来自矿产资源。大自然赋予人类的资源是有限的，而矿产资源的有限性尤为突出。随着矿产资源开发强度越来越大，矿山地质环境问题对生态环境质量的影响日益突出，引发了一系列社会经济与生态环境问题，成为全球环境与发展面临的焦点问题之一。因此开展矿山环境调查，做好地质环境保

2、护，不仅对地质灾害的防治，为经济建设和发展创造有利的条件，而且对人类生存和生产发展提供良好的环境空间也具有重要意义。 1 国内外研究现状 20 世纪 90 年代以来，西方地学家对矿床环境效应方面进行了大量研究，重点研究矿床自然风化、矿山开采、选矿冶炼对矿山周围土壤、沉积物、大气以及水体（地表水、地下水）等环境要素中化学元素的组合、浓集度、赋存状态及其效应。在矿产资源调查评价中进行地质环境指标综合评价，是国际上最先进的资源评价理论和资源评价观。 90 年代中后期，随着采矿及其他相关学科的突飞猛进的发展，矿山环境调查与保护问题引起了人们关注，涌现出一大批新技术和新方法，如重力梯度测量法进行矿山勘探

3、；利用遥感进行矿山地质环境调查；运用电波法研究矿山中岩体的性质、分布等情况，并应用统计学的方法减少数据中的噪音干扰；建立空气监测站调查矿区空气污染情况；利用三维地震反射波调查矿山堆积的废弃物；所有调查所获数据应用三维可视化技术直观地显示出来，以进行准确清晰的分析、处理与评价。 我国较为系统的矿山环境调查研究工作始于 20 世纪 90 年代中后期。由于起步较晚，基础技术薄弱，矿山环境固体废物的研究大多处于调查阶段，防治水平和综合利用程度还比较低（王亚平，1998） ，研究程度远落后国外，特别是对于矿山环境中废石及尾矿堆中氧化作用和金属迁移的地球化学过程的复杂性研究（吴攀，2001） ，仍然存在许

4、多问题，因此还需要更多人力、物力的投入。 一般对矿山环境评价的地球化学手段主要有： （1）勘查，是资源开发的第一步，同时也是环境污染防治的第一步（李维山，2007） 。建立在地球化学勘查技术基础上的地球化学填图项目，以元素在土壤圈、岩石圈、水圈、生物圈中的分布背景，实现对环境的监控，可使勘查地球化学家开始以全球眼光来看待环境污染。 （2）如果将尾矿坝或废石堆看作是与出露矿体类似的异常源，那么在地表作用下，尾矿坝或废石堆中的杂质元素同样也会进入表生地球化学循环，在水系、土壤、植被或大气中发生迁移、富集（李维山，2007） 。因此，矿床次生富集带的地球化学评价和次生晕、分散流、植物和大气（包括土壤

5、中气）等地球化学找矿评价方法可以用来研究采矿环境问题，并在此基础上建立特定采区的环境地球化学模式，对采矿环境污染做出客观的监测和评价，并为防止污染和治理环境提供可靠的地球化学依据。（3）基于空间分析技术也是矿山环境评价中常用的方法（黄俊宝，2010；陶虹，2007） 。 一般采用正方形网格单元划分，选取矿山地质环境现状、地质环境条件、矿产资源开发利用规划、矿山生态环境恢复治理难易程度等作为评价因子。评价模型一般包括质量指数评价模型、综合指数评价模型，地质累积指数评价模型、标准化方法和污染程度分析。 （4）稳定同位素示踪技术已广泛应用于各种地质和水文地球化学过程的研究（王亚平，1998） 。例如

6、在地表水或地下水体系研究中，稳定硫同位素被广泛用于示踪硫的来源（吴攀，2007） 。在硫沉降（当地或远源迁移硫） 、酸性矿山排水（）或24 矿物沉降等矿山环境研究中硫同位素得到很好的应用，被用来指示河流中保守元素的行为特征，估计矿山废弃物中释放的元素的最大扩散范围。 （5）由于苔藓植物具有很强的吸附保留重金属元素的能力（郭宇，2009） ，并且可以定性和定量地识别区域性的大气沉降中的重金属元素，指示特征重金属元素污染源位置和对周围地区的污染程度，故国内开展了苔藓植物及配套降尘中重金属元素含量及其环境地球化学特征的研究，旨在揭示苔藓植物对环境质量及其变化的指示作用。 （6）地球化学工程学的要点是

7、利用自然的地球化学作用，尽可能地不干扰自然界，依元素自然循环来去除有关的化学元素（滕彦国，2001） 。由于地球化学工程学模拟自然界的各种自清洁作用，就地取材地改善人类生存的环境，它不会带来新的污染，因而具有广阔的前景。地球化学工程学的环境技术包括衰变、分解或中和，富集作用，分散作用，隔离作用及用化学方法调整环境的物理条件。 2 存在的问题 国内研究还存在的问题： （1）矿山环境研究程度较低，矿山环境地质问题现状总体不清。 （2）矿床环境基准值资料缺乏，多数只能反映矿床环境地质作用。 （3）选择的评价指标不够全面，评价结果不够准确。 （4）定性指标多，定量指标少，评价结果的科学性不够严谨。 （

8、5）综合评价方法不甚合理，评价结果缺乏可比性（徐友宁，2008） 。 （6）矿山环境系统的环境效应以及矿山开发对元素外生循环的贡献还亟待研究（滕彦国，2001） 。 3 我国在矿山环境评价中应用地球化学方法上所作的努力 虽然环境地球化学基线研究受到国际地质学界的重视,并投人了大量的人力物力进行综合研究,但目前研究较多的是小比例尺(如 1:100 万,1:50 万)环境地球化学基线的确定模型、确定方法及关键技术,而对中大比例尺尺度尤其是矿区范围的环境地球化学基线的确定模型及关键技术的研究相对较少,且难度较大。因此,选择中大比例尺尺度环境地球化学基线研究为国外学者追赶和超越国际同类研究水平创造了契

9、机。 区域地球化学基线研究旨在确定矿物及化学元素浓度的变化,以便与矿产开发活动诱发的环境影响进行对比。确定区域地球化学基线是研究矿区环境演变的基础,也是进行矿区环境评价的重要前提,为揭示矿区环境承载力状况提供重要依据。 主要研究思路是:以大型金属矿山以及矿集区为重点研究靶区,研究以下问题:1)建立区域土壤、植物、水及水系沉积物的区域地球化学基线及基线数据库;2)建立区域环境质量评价的地球化学指标和评价模型;3)建立区域土壤和水的环境容址模型及环境容量数据库;4)建立有害元素迁移、转化机理及生态环境效应模型。 在研究技术方法上,以环境地球化学模型研究为基础,环境地球化学基线研究为主线,以区域环境

10、质量评价为目的,将环境地球化学研究方法与计算机信息技术紧密结合,既注重结果,也考虑地球化学过程。技术路线表现为:区域环境地质地球化学调查一确定地球化学基线建立环境质址评价的地球化学指标建立区域环境容量模型一研究有害元素的生态环境效应一建立区域环境质址评价模型及信息系统。建立区域环境质址评价模型。 选择 20 世纪 70 年代 1：20 万区域地球化学测量数据(水系沉积物地球化学数据)代表采矿前的环境状况,将水系沉积物的实测值作为当前的环境状况,以此对比矿山开发前后环境变化特征和环境变化趋势,估算地表环境中典型灾害元索在矿山开发前后的累积特征和累积速率,为确定地球化学基线提供依据。 参考文献： 1倪师军,张成江,王平利,等.人为扰动与平衡对矿山地质环境的响应模式J.地球科学进展,2004,19(3):484 一 489. 2倪师军,张成江,滕彦国.矿业环境的地球化学影响研究J.矿物岩石,2001,21(3):190 一 193.