硫化金属矿开采废石堆放对水环境的影响机理及对潜在治理措施的启示意义

金属硫化物矿山的废石堆场受降水淋滤影响而发生硫化物氧化，产生硫酸并释放重金属，因此采矿工程产生的废石是水污染不可忽视的来源。前人关于金属硫化矿物氧化的机理研究大多集中在单一矿物的室内实验，与野外情况匹配度较低。本研究从岩样(矿石和废石)、水样(河水、地下水、废弃尾矿库渗滤液)的水化学、微量元素和锶同位素等方面，分析某铅锌矿废石堆场对水环境的影响，并讨论其产生的化学组分在野外环境中的变化规律及机理。研究结果显示，金属硫化物氧化造成了河水酸化，pH低至2.38，SO₄2-高达9421 mg·L-1，同时微量元素中Zn、Pb、Ni、Mn、Cd质量浓度远超饮用水限值，如Zn达到了582 mg·L-1(饮用水限值为1 mg·L-1)，且浓度与pH负相关。河水酸化的主因是黄铁矿、磁黄铁矿的氧化作用，并贡献了河水中大部分的SO₄2-。闪锌矿等矿物在贡献了河水中少部分SO₄2-的同时，也是重金属元素的主要来源。地下水离子浓度较河水低，pH在中性左右。虽然主要是受到侧向山体地下水补给稀释，但碳酸盐和硅酸盐对酸起到的中和作用对酸性水的治理有很大启示价值。以上机理的认识对于废石对水土环境污染的防治具有重要意义。