酸法地浸采铀的地下水生态环境问题

本文综述了利用酸法地浸采铀对采铀区及其周围地下水生态环境的影响方式、影响程度以及针对这些影响所采用的各种治理手段和效果。并就我国刚刚起步不久的酸法地浸采铀中地下水生态环境的保护和恢复,提出了一些建议。     

Devladovo前地浸采轴场的环境状况

本文论述Ｄｅｖｌａｄｏｖｏ前地浸采铀场的环境研究成果，评价了对地浸采铀场进行农业再耕作１５年之后土壤剩余污染的变化。研究表明１９７５年所作的关于该区土壤自净作用的预测是不实际的。上部土壤层中的天然放射性核素含量并没有发生实质性的变化。地下水分析表明在地浸采铀场的地下水下游１．７ｋｍ处都有含硫酸盐和硝酸盐很高的残余溶液晕。因此，地下水的自净作用强度是十分微弱的。     

捷克斯特拉日地浸砂岩型铀矿采后复原的境况

捷克采用新技术复原因遭地浸采铀而污染的地下水的工作取得进展。位于波西米亚地区北侧的斯特拉日地浸砂岩型铀矿是捷克、乃至东欧地区最大的采用原地浸出工艺开发的砂岩型铀矿，由于多种复杂原因，斯特拉日地浸砂岩型铀矿的地下水系统遭到污染。经过捷克境内外相关人士的通力合作，制定出了一份关于复原斯特拉日地浸砂岩型铀矿遭污染地下水系统的方案，需治理地域的面积达27km^2，约需资金62亿美元，地下水复原需要的时间为100a（指地下水中的各种元素含量水平恢复到原先未采铀时的水平）。     

地浸采铀后用水文地球化学方法复原含矿含水层的经验

酸法地浸采铀的残余工艺溶液造成地下水的局部污染。地浸采矿结束后的长期观测资料表明，所有污染组分的浓度因地下水的天然流动随着远离开采地段而急剧降低。污染晕在移动时受到未经地浸工艺溶液改变的围岩及地下水的物理－化学作用而自净化。因而在几十年或百年后污染会自行消失。放射性元素的自净化进行得非常慢。试验证明，用强制残科溶液加快移动的方法可以很快将所有污染物，包括放射性元素在较短的时间内复原至原始状态，而且     

地浸采铀矿山地下水环境修复研究进展

地浸采铀技术已成为世界采铀的主流工艺,采区退役后地下水环境修复亦为人们所关注的热点。文章简要介绍了碱法、中性和酸法三种典型地浸采铀技术的特点,系统分析了地浸采铀对地下水环境的影响,并以酸法地浸铀矿山地下水环境修复技术为例,重点介绍了物理化学修复技术和生物修复技术及其原理与应用,归纳总结了其优缺点,并对未来的研究方向进行了展望。指出下一步应加强在酸性与氧化环境中能使铀固定并长期稳定的新技术,高活性、强适应性修复菌群的选育、驯化技术,地下水异位-原位协同生物修复技术,以及放射性核素及重金属在铀矿地浸地下水环境中的吸附-解吸、氧化-还原、溶解-沉淀等行为与机理及其主控因素等方面的研究。     

独联体国家的地浸采铀

独联体国家自60年代以来广泛开展了地浸采铀，浸出剂有酸和碱两种，但大多数矿山使用酸法浸出，过去的开采实践表明，这种采铀方法既经济、也有利于环境，本文讨论了地浸采铀与传统铀矿山生产相比的优缺点，并扼要地介绍了不同的地浸采矿方法。     

浅谈地下水污染及其防治

地下水污染与地表水污染明显不同,即具隐蔽性和难以逆转性.地下水一旦受污染,便很难治理及恢复.在我国尤其是北方地区,地下水是重要的生产和生活用水.地下水污染严重地影响了地下水的使用价值.本文试就一些典型的地下水污染进行探讨,并提出地下水污染的防治措施.     

地浸采铀矿区地下水中UO22+和SO42-迁移的数值模拟

原地浸出(简称地浸)采矿又称为"溶液采矿"或"化学采矿",是上世纪70年代以后发展起来的一种非传统的新的采矿技术,它是一种集采矿、选矿、冶金于一体的新的采矿理论和采矿方法,是将溶浸液直接注入地下含矿岩层中,利用矿物与水溶液的化学反应来获取有用金属和化合物.目前国内外在一些有色金属、贵金属、稀有金属矿床中都在逐渐应用溶浸采矿技术,其中应用最广泛和成功的尤其是铀矿床的溶浸开采.原地溶浸采矿具有基建投资少,生产成本低,建设周期短,生产效率高,资源回收率高,适于开采低品位贫矿,保护地表生态环境等优点;但是,地浸采矿将造成对地下水的污染,采矿结束后必须对地下水进行修复和复原(Mudd,2001;IAEA,2005).我国于上世纪90年代在新疆伊犁512矿床成功地建成了地浸采铀矿山,目前已有多座地浸矿山投入生产,部分矿山已经采完或即将采完,急需开展地下水的复原研究.本文选择新疆某终采地浸铀矿区,对地下水水中主要污染物UO22+和SO4-的迁移的寿命进行数值模拟,并以此探讨选择合适的地下水复原方法.     

地下水中常见有机污染物的原位治理技术现状

随着人类活动的加剧,地下水的污染日益严重,而有机污染的调查与防治也已受到了更多的关注。国外的地下水有机污染治理技术研究和实践已有较长的历史,取得了较多的成果。主要技术方法有曝气法、生物处理法,化学氧化法、植物修复、渗透性反应墙法等。近年来,国内也开始了地下水有机污染治理的研究和试验,但尚处于起步阶段。本文以地下水中常见的有机污染物为线索,总结了它们的来源、危害及国内外治理技术的现状,以期对地下水污染的调查与治理工作有所借鉴。     

地下水中酸性污染羽的自然净化作用数值模拟研究

酸法地浸采铀对铀矿层的地下水环境有极大的破坏作用,当开采结束后将形成酸性地下水污染羽。为恢复含矿含水层的水质,必须采取有效的污染治理措施。自然净化是一种较经济的方法,但是必须对其有效性进行评价。本研究以某退役地浸铀矿采区含矿含水层为研究对象,采用反应溶质运移模拟方法来研究酸性污染羽在含水层中的自然净化作用。研究中使用PHT3D模型模拟污染羽的运移,模拟反应组分共12种、沉淀溶解矿物共6种,模拟时长为5a。模拟结果表明:酸性污染物进入地下水后,形成了由方解石、Al(OH)3（a）和 Fe(OH)3（a）反应所控制的pH缓冲区;随着酸性污染羽的向下游高pH值地下水区域移动,方解石溶解与石膏沉淀反应可使SO42-浓度产生明显下降,其他主要金属离子污染物也有明显的自净作用。     

我国煤矿区矿井水污染问题及防控技术体系构建

煤炭开采必然产生大量的矿井涌水,我国目前的矿井水整体上表现出水质相对较差、水处理成本较高等问题。首先明确了我国典型矿区矿井水水质的主体特征:常规离子是造成矿井水水质差的主要化学组分;矿井水中有毒有害物质占比小,且基本优于地下水Ⅲ类水质量标准。其次,详细探讨了我国矿井水水质形成、演化的几个科学问题,包括不同水文地质结构下物理–化学作用所起的主导作用,时间效应对水质演化的影响,微生物群落结构特征及其与环境因素的相关关系,水动力场–化学场–微生物场–温度场的多场耦合问题等。接着重点介绍矿井水污染防控的技术方法,以减少矿井突(涌)水量和水资源保护为前提,以实现煤–水双资源协调开采、煤炭绿色开采为目标,以矿井水“阻断、减量、保护”为主要防控思路,围绕煤矿区矿井水阻断技术、污染负荷减量技术、污染区修复治理等科学问题展开分析;通过各种现有技术、方法、工艺,最大可能地降低吨煤矿井水处理成本,如采用井下预处理、地面深度处理、超深回灌封贮、生态资源化利用等。最后,提出研发煤矿区地下水及污染物的阻断材料和吸附材料、注浆装备、监测设备、投料设备、原位取样检测设备等,形成我国煤矿区矿井水污染防控技术体系。该技术体系的构建可对煤矿绿色开采、煤矿区深层地下水污染防控、闭坑矿井水污染防控、矿区地下水资源及生态环境保护利用等提供理论及技术支撑。      

内蒙古某矿矿井水重金属污染特征及来源分析

确定矿井水中重金属污染程度及主要来源,对矿井水的再利用及矿区生态环境保护具有重要的理论意义。以内蒙古某矿区为研究对象,采集地表水、第四系潜水、承压水及矿井水水样49组,检测水体中Zn、Pb、Fe、Mn、As、Cu、Cd、Cr、Hg、Se 10种重金属浓度,分析矿井水中重金属污染特征及超标情况,利用HPI模型定量评价重金属污染程度,并综合数理统计、不同类型水样重金属浓度箱形图及煤/顶板重金属浸出试验,分析矿井水重金属主要来源。结果表明:内蒙古某矿矿井水中Zn、Pb、Fe、Mn、As 5种重金属浓度值超标,其中Fe和Zn的超标率高达100%;7个矿井水样中6个矿井水的HPI值大于临界值100,矿井水重金属污染程度较高;矿井水中的Pb、As主要来源于采煤及运输机械油类物质泄漏,Mn主要来源于Ⅲ含地下水,Fe、Zn主要来源于Ⅲ含地下水及煤层中含Fe、Zn矿物的溶滤。该结论将为矿井水中重金属污染防治提供基础与依据。      

Statistical characteristics of heavy metals content in groundwater and their interrelationships in a certain antimony mine area

In recent years, most of domestic and foreign researches about heavy metal pollutions of metal mine mainly focus on water, soil and plants on the surface. There is lack of researches about heavy metal pollution in groundwater of metal mine. In this research, a certain antimony mine area is selected as a typical study area. Also, the study about statistical characteristics of heavy metals in groundwater has been carried out. Furthermore, the interrelationships have been preliminarily discussed through related analysis, such as relevant analysis, cluster analysis and principle component analysis. The results show that: the excessive elements in groundwater of study area are Sb, As, Pb, Se, and Ni. The average mass concentration of Sb, As, and Pb is higher than that of drinking water standards (GB5749-2006). The concentration of most heavy metals in dry season is lower than or equal to that in wet season for groundwater. Zn is the only metal in groundwater showing a different pattern, the concentration of which in dry season is higher than that in wet season. Under the impacts of stratum leaching and absorption effect, the concentration of heavy metals (except Pb and Ba) in groundwater are lower than or equal to that in surface water. As and Se, the two heavy metals have a significant positive correlation, which shows the two elements might have gone through similar environmental geochemical effect. Also, the connection among Zn, Hg, Pb, and Mn is not obvious; therefore, the sources of those elements are quite different. In addition, the elements of Se and As have obvious positive interrelationship with elements of CO32- and F-. Also, the Pb has significant positive correlation with PO43-, H2SiO3 and oxygen consumption. The results of cluster analysis show that 9 different heavy metals in the study area can be divided into 3 categories: Zn, Cd, Mn, Hg, Cu, and Cr belong to the first category, Se and As belong to the second one, and the last category is Pb. Also, the principle component analysis divides 6 heavy metals (Zn, As, Hg, Pb, Mn, and Se) into 4 different principle components, which can be utilized to assess heavy metals pollution situations in groundwater. The reliability of this method is higher than 91%. Moreover, the research provides theory basis and models for establishing evaluation index system and exploring the evaluation method of heavy mental pollution in groundwater.     

含单裂隙非饱和带中轻非水相流体修复的数值模拟

针对非饱和带中油类污染物时空分布的研究,室内实验很难定量分析运移机理,野外检测成本高且破坏地层。数值模拟法作为一种应用广且成熟的方法,可以用来分析油类污染物在非饱和带中的运移规律。为了研究单井抽提及原位冲洗修复时,含单裂隙非饱和带中轻非水相流体（Light non-aqueous phase liquids,LNAPL）的时空变化规律,建立了数值模型,分析不同条件下LNAPL的修复效果及时空变化规律。模拟结果发现,LNAPL注入时优先流入裂隙,停止注入时优先流出裂隙。单井抽提修复模拟表明,抽提流量越大,修复效率越高。原位冲洗技术能有效补充地下水,防止产生新的环境问题;注水井起到“冲洗”及稀释污染物的作用,模拟最优方案修复面积达到96%,修复率达到75%,LNAPL饱和度控制在约0.05;对比分析发现,注水井布设在污染物范围的上边界时修复效果最好,能有效“冲洗”污染物并携带至抽提井中抽出地表。该研究为受轻油污染的土壤及地下水修复提供了科学的理论依据及有效的评估方法。     

煤矸石井下填充对矿井水的污染及其吸附控制模拟实验

以焦作煤矿区演马矿煤矸石为例，采取连续淋溶方式，模拟井下填充过程中煤矸石对地下水的污染，并利用土壤的吸附性能对矸石中溶出的污染因子进行控制。检测了淋溶水中的pH值、氟、总硬度、锰、铅、镉等6个因子，其中铅、镉未检出。实验表明，pH值、氟、总硬度变化范围均符合地下水Ⅲ类标准。锰是造成地下水污染的主零因子，考虑到累积效应，氟也有可能影响地下水质。控制实验显示，利用当地土壤的吸附性能对矸石中溶出的污染因子进行控制是可行、有效的，且分层填充比混合填充的控制效果好。     

水井酸处理的周期性负压法

针对常规水井酸处理法增产效果有限、对地下水污染严重的问题, 提出了水井酸处理的周期性负压法.该方法通过产生周期性负压, 不断向裂隙中压入井筒里活性较强的酸液, 并及时清除裂隙中的反应产物, 因而使用一次周期性负压法, 具有多次常规酸处理加物理洗井的增产效果; 同时它利用周期性负压和少量多次注酸, 限制水井酸处理的污染范围, 降低对地下水的污染程度.使用结果表明: 与常规水井酸处理法相比, 水井酸处理的周期性负压法可使水井酸处理效果平均提高186%, 酸处理后的污水排出量减少59%.另外, 该方法简便易用, 使用成本低, 可广泛推广应用.      

蒙陕接壤区浅埋煤层矿井水水化学特征及来源分析

为研究蒙陕接壤区浅埋煤层开采下矿井水水化学特征与来源,通过采集研究区内的矿井水、不同含水层地下水及地表水样,综合利用水化学特征研究、数理统计、离子比例系数法以及氢氧同位素,探究该区矿井水水化学特征及其形成作用。基于此,对研究区矿井水的主要来源进行了识别。结果表明,矿井水与第四系萨拉乌苏组、侏罗系直罗组和延安组地下水水力联系紧密。矿井水主要离子形成受水-岩作用影响,主要阴阳离子来源于硅酸盐矿物与方解石的溶滤作用;受到反向阳离子交换作用影响,使矿井水中Na⁺含量高于浅部地下水;混合作用对矿井水水化学成分形成影响较小。矿井水受延安组、直罗组地下水与萨拉乌苏组地下水共同补给,三者在矿井水补给水源中所占比例分别为86.39%、1.59%与12.02%。研究成果可为该区的矿井水害防治与水资源处理利用提供依据。     

提高地浸钻孔出水量的有效技术措施

地浸钻孔是一种以采矿为目的的钻孔,提高钻孔出水量就是提高钻孔的采矿量。通过对多年地浸钻孔施工经验和理论进行分析,发现影响钻孔出水量的主要因素为钻井泥浆的成分和性能以及人工过滤层的渗透性差异,提出在地浸钻孔施工方案中采用植物胶净化泥浆钻进和扩孔、投砾罐射吸式填砾、物理化学组合洗井3种技术措施,对比前后施工钻孔的出水量大小,证明了该技术措施对提高地浸钻孔出水量具有良好的效果。     

山东淄博煤矿区环境中多环芳烃的初步研究

对山东淄博煤矿区的煤、煤矸石、矿坑排水、煤矸石淋滤水以及煤矿地下水中多环芳烃的含量进行了测试研究。结果表明,该煤矿区的煤及煤矸石中含有多环芳烃;矿坑排水、煤矸石淋滤水及地下水中的多环芳烃与煤层及煤矸石的淋滤有关,煤矿开采引起的多环芳烃污染应引起重视。      

招远金矿区水体中硫同位素特征及其对污染来源的指示

稳定同位素因其指纹效应已成为分析矿区污染来源的重要技术手段。文章以招远金矿区为例,应用硫同位素联合水化学分析、聚类分析及氢氧同位素分析招远金矿区水污染特征和成因。通过分析可知,矿区内地表水和地下水主要接受大气降水补给,水力联系密切。水化学类型以SO₄—Ca和SO₄—Na型为主,阴离子以SO₄2-为主,地表水和地下水的NO₃-和Cl-在空间上变异性较大。地表水硫酸盐含量普遍偏高,硫酸盐污染较为严重,高值区出现在玲珑金矿、金翅岭金矿和张星镇附近;而地下水高值区都出现在玲珑金矿附近,且SO₄2-浓度沿着径流方向逐渐降低。地表水中硫酸盐δ34S值介于1.8‰~9.8‰,地下水中硫酸盐δ34S值介于2.7‰~9.6‰,地表水和地下水硫酸盐含量受玲珑金矿硫化、玲珑花岗岩和胶东岩群影响明显。在地下水径流途中,有地表水入渗污染地下水的现象。另外,工业废水的排放也是硫酸盐含量升高的主要原因。研究表明:硫同位素在金矿区硫酸盐污染的来源和特征方面有很好的指示作用,是评价矿山开采对地下水污染的有效工具。