尾砂库土壤污染场地调查评价

赵丽君

（山西科利华环境检测有限公司 山西 长治 047100）

引言

水、空气和土壤不仅是重要的自然资源，也是人类的主要生存资源，以土壤为例，其能够为人类提供生产生活用地，实现农业与生产建设，从根本上保障人类的生存与发展[1]。由于当前国内土地污染的严重程度逐年递增，土壤污染的危害也愈发显著，不仅会影响粮食的生产安全，还会危害人类的身体健康[2]。土壤遭受污染的原因主要包括4 个方面，即①工业生产经营过程中排放废水废渣导致周围土壤被污染[3]；②农业生产过程中滥用化肥农药造成土壤污染；③在日常生活中随便乱丢垃圾、乱排污水造成土壤污染[4]；④部分特殊环境中因环境地质因素影响导致土壤内所含重金属超标[5]。尾砂库也称尾矿库，是指由筑坝拦截谷口、围地形成的，负责堆放、存储金属与非金属矿山展开矿石选别后排出尾矿与其他废渣的场地，因此尾砂库土壤污染治理作为土壤污染防治严重的问题之一，多年来一直是我国土壤污染防治的重中之重，通过科学的取样调查和评价分析有效地展开尾砂库土壤污染防治，可大幅减少防治成本，提高防治效率[6]。

1 尾砂库特点及作用

1.1 尾砂库的特点简介

尾砂是选矿厂对金属、非金属矿山开发后的矿物进行遴选后排出的“废渣”，因其规模较大、含有暂时不能解决的物质，不当的排出将会造成自然资源丧失、耕地被大量覆没和河流淤堵，进而对自然环境产生污染。尾砂库主要由尾矿堆存、排洪以及回水等系统组成，其类型包括山谷型、傍山型、平地型以及截河型。

1.2 尾砂库的作用

1.2.1 保护环境

由于尾矿数量大、颗粒细，且尾矿水内被加入了多种药剂，若不对其进行合理处理将会导致周围的环境遭受严重污染。因此，通过构建尾砂库能够良好地实现尾矿的储存以及尾矿水的澄清，方便其回收利用，从而实现对环境的有效保护。

1.2.2 使生产废水循环利用

由于矿厂的生产过程会消耗大量水资源，且每万吨原矿的处理相对应用水资源最高为6t，而部分重力选矿用水最高可达20t。如果这些水随尾矿直接排出至尾砂库，在对其加以澄清和处理后回收循环使用于选矿生产，可在缺水时期保障供水补充平衡。尾砂库对矿厂生产废水的回收效率一般为70%，最高可达90%。

1.2.3 保护矿物

受限于各种因素，使得部分尾矿中包含了大量有益的矿物成分不能被回收利用，但尾砂库却可以将它们临时贮存在库内防止矿物质流失，以便未来对尾矿中的有益矿物质进一步处理和使用。

2 尾砂库土壤污染场地调查评价的必要性

随着国内社会经济飞速前进，城市范畴也随之持续扩增，面对这一现象，许多原有的老式化学品生产企业被迫搬迁至新的地点。但这些老化工企业的长期生产过程中，其建设尾砂库的场地经过多年废水、废渣的堆积，土壤中累积了大量的污染物，造成了严重的尾砂库土壤污染，不仅对周围环境及土壤功能造成了严重的损害，也会威胁在该环境下生活的人们身体健康。因此，我国发布了《关于推进城区老工业区搬迁改造的指导意见》的文件，强调了需要保障工矿企业场地再建的环境安全。由此可见，尾砂库的土壤污染场地调查和评价具有较为重要的意义。

3 土壤污染场地的调查分析方法

3.1 关注原企业的生产过程

产生尾砂的原企业搬迁后，需要对其原有的生产工艺展开详细调查，了解相关加工条件、产品种类及污染物排放情况等，然后在调查过程中对原企业生产过程中发生过的所有事故进行重点调查。可对周围居住人员以及原企业员工采用走访调查的方式，深入了解生产事故的发生原因、过程以及后续处理结果。然后将调查所得信息进行整和，结合信息整合结果对事故发生的具体位置进行判断，并调查该位置的污染水平以及其对周围环境的影响。同时，通过上述调查结果，对企业内部的布局情况展开分析，以及调查搜集污染水平严重的场地相关信息，判断其是否与原企业所产生的污染物相对应。若存在差异则需对当下的调查方向进行调整，对原企业的搬迁或倒闭的原因进行调查。

3.2 调查场地污染物的种类

基于原企业的生产过程分析调查场地污染物的种类，相关人员在对土壤进行取样时取样深度通常需要达到浅层地下水的位置，也可结合实际情况调整样本的取出深度，对污染程度与深度进行清晰、准确的判断，并对其他方面的调查提供更多参考。另外，通过调查分析所得样本可以识别出具体的污染物类别和特征污染物，然后再根据原企业的历史生产活动与产品，判断出可能涉及的污染物种类及污染物的具体污染水平。

3.3 细化污染场地调查的最初记录

土壤污染场地调查过程中，采用拍照的形式记录原企业的具体生产情况，采用卫星定位等相关方式对土壤污染场地的具体位置进行定位，并根据所得结果展开平面布局的绘制，以确保绘制结果的精准性，同时还可在绘制过程中标注出各污染范围内具有标志性的建筑，并对其位置进行划分。除此之外，还需调查污染场地的纵向断面，并对其进行拍照记录，利用纵向取样收集的污染土壤进行记录与报告。

4 尾砂库土壤污染场地的调查评价实例

以湖南省郴州市苏仙区西河流域的采选矿区为研究对象，按照当前我国的城市发展规划要求，需关停该区域内的选矿企业，建设生态旅游区。由于研究区域附近的选矿厂及尾砂库数量多、分布广，因此为解决研究区域尾砂库土壤污染问题，就必须对研究区域的尾砂库土壤污染场地展开调查评价，了解研究区域的尾砂情况及具体的污染情况后，才能精准治理。

4.1 评价分析方法

4.1.1 单项污染指数评价

土壤内重金属污染物的单项污染指数计算见式（1）。

式中Pi—单因子污染指数；Ci—第i个监测点实际测量的土壤重金属总量；Si—土壤重金属总量的评价准则。

4.1.2 综合污染指数评价

综合污染指数的计算见式（2）。

土壤重金属污染按照相关标准划分为5 个等级，即等级1，Pi≤0.7，清洁（安全）；等级2，0.7

4.2 尾砂库土壤污染场地现状调查

针对研究区域的尾砂、底泥、废渣以及区域周围的农田展开调查取样，共计采集土壤、底泥、尾砂以及废渣样品分别为22 个、5 个、8 个、7 个，分析13 种重金属总量、浸出毒性（涉及除尾砂外其他部分样品）、pH 等指标，获取全部样品的重金属含量数据（忽略低含量重金属）。

由表1 可见，研究区域内所采集的全部农田土样品中，最少存在1 种重金属的含量大于《土壤环境质量-农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618—2018）的标准限值。研究结果表明，研究区域的土壤场地已经全部丧失农业用途。

表1 农田土重金属全量分析

由表2 可见，底泥样品内存在的重金属污染物主要为铅（Pb）、锌（Zn） 、砷（As）与镉（Cd），浓度均高出GB 15618—2018 标准值，且Pb、As、Cd 的浸出毒性均低于《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》（GB 5085.3—2007）标准值，表示底泥隶属一般工业固体废物，结合《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB 18699—2001）、《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）对底泥性质及其浸出毒性进行鉴别，判断出底泥为第I 类一般工业固体废物。

表2 底泥重金属全量和浸出毒性

由表3 可知，尾砂样品内存在的重金属污染物主要为Cd、Pb、As，其浸出毒性均低于GB 5085.3—2007 标准值，表示尾砂隶属一般工业固体废物，结合GB 18699—2001、GB 8978—1996对尾砂性质及其浸出毒性进行鉴别，判断出尾砂为第I 类一般工业固体废物。

由表4 可知，废渣样品中最少存在1 种金属浓度大于GB 15618—2018 标准值，浸出毒性低于GB 5085.3—2007 标准值，其中金属镉的浸出毒性高于GB 8978—1996 规定标准，所以废渣为第Ⅱ类一般工业固体废物。

4.3 尾砂库土壤污染场地评价

4.3.1 单项污染指数评价主要选取尾砂区域和附近农田区域进行污染指数的计算与对比，以分析尾砂污染情况。

4.3.1.1 尾砂区域

按照式（1）计算研究区域内尾砂样品的单项污染指数，并划分其重金属污染等级，结果如表5 所示。研究区域尾砂内重金属污染物As的占比最大为56.52%，Zn 的占比最小为8.33%，尾砂内所有重金属都存在超标现象，最少存在1种重金属超标，因此该尾砂属于工业固体废物。

表5 尾砂重金属单项污染情况

4.3.1.2 农田区域

按照式（1）计算研究区域内农田部分的单项污染指数，并划分其重金属污染等级，结果如表6 所示。研究区域内农田土壤中重金属污染物As 的污染情况较为严重，Zn 未超标。但根据GB 15618—2018 标准，研究区域内所采集的全部农田土样品中，最少存在1 种重金属的含量大于GB 15618—2018 的标准限值，因此表明该农田已受到污染，丧失农业用途。

表6 农田样本重金属单项污染情况

4.3.2 综合污染指数评价

按照式（2）计算研究区域内不同采样点的综合污染指数，结果如表7 所示。研究区域整体场地的重金属超标的样点为63.46%，污染范围较广；农田土壤重金属超标率为20.69%，污染范围较小；尾砂重金属超标率为68.75%；废渣重金属超标率为100%，重度污染占66.66%。

表7 土壤样品综合污染情况

按照式（2）计算研究区域内尾砂库土壤污染场地各金属类型的综合污染指数，结果如表8 所示。研究区域内尾砂库土壤污染场地的污染水平依次为As ＞Pb ＞Cd ＞Zn。其中，只有农田土样品中的重金属Zn 的综合污染评价等级为安全，其他都超出了警戒线；全区与废渣样品的全部重金属的综合污染评价等级均为重度污染。

表8 土壤重金属综合污染评价结果

结语

通过对郴州市苏仙区西河流域区域的尾矿库地区开展全面调查，分析农田、尾砂、废渣和底泥的土壤情况，对比尾砂样本和农田样本的污染指数，发现尾砂样本显著污染，且尾砂库地区的农田也受到了污染。此外，还分析了尾砂库土壤的综合污染情况和各金属元素的污染情况，发现该地区污染较重，且As 为污染水平最高的金属。因此，精准评价该地区的污染情况，可为综合治理尾砂库土壤污染、提升尾砂库土壤场地的利用价值与治理水平提供参考依据。