铜矿开采对水质的影响综述

许洁玮 赵景宇 吴光平

摘要：铜及其合金在文字出现前就为人类所利用，是人类最早发现的古老金属之一，它与人类关系非常密切，现已被广泛地应用于电气、轻工、机械、制造、建筑工业、国防工业等领域，在我国有色金属材料的消费中仅次于铝，其在国际、国内市场需求也很强劲。因此，开发铜矿具有重要的现实意义。在矿产资源开发过程中，人们在获得有价值矿产同时，也排放了大量的污染，这些污染物大部分被送到尾矿库堆存，不仅占用大量的土地，而且矿渣中的重金属通过各种介质向周围环境缓慢释放，对周围的生态系统造成了严重的影响，如何才能使资源开发与环境保护协调发展已成为政府，社会，矿山共同关注的问题。合理分析与评价铜矿尾矿库区土壤及水环境质量，全面掌握尾矿库周边环境的污染现状是环境污染治理、生态恢复必不可少的前提。

关键词：铜矿;污染;水资源

一、前言

矿产资源的开发与利用促进了社会经济、科学技术等的发展和基础建设的不断完善，但对矿山区域的生态环境也带来了负面影响，如植被、生态平衡破坏、土质、水质污染等问题随之而来。金属矿山周边的重金属元素污染现象日益严重，影响着土壤、水体等的质量，进而使得植物、饮用水等中的重金属元素含量超标。铜矿开采促进了我国社会建设的发展，但是，随着开采利用时间的增长，使得周边的重金属污染问题更为突出，严重的威胁着人类社会的正常生活。尤其是铜矿对于矿区附近水体的影响极为严重，铜矿资源的开采和加工不仅对地表水和地下水造成大面积的污染，还会导致地下水位降低、矿山周围水资源枯竭，甚至加剧土地退化。矿山废水的排放、渗漏导致周边河流受到一定程度的污染， 据相关研究表明由于尾矿的堆存，在矿区附近的河流的沉积物铜含量异常高，而一些有毒金属，比如镉，铅和汞也发现存在与当地的河流中，在影响人们身体健康的同时也制约了区域经济的可持续发展。目前我国已制定多个标准，用于判定矿区附近水体是否达到国家标准[1]。

二、防治铜矿污染水体的手段

水体污染（超过水体自净能力所造成的污染）的概念：当进入水体的污染物质超过了水体的环境容量或水体的自净能力，使水质变坏，从而破坏了水体的原有价值和作用的现象，称为水体污染的原因有两类：一是自然的，二是人为的。特殊的地质条件使某种化学元素大量富集、天然植物在腐烂时产生某些有害物质、雨水降到地面后挟带各种物质流人水体等造成的水体污染，都属于自然污染[2]。

一般来说，采矿场废水包括采坑地下水、大气降雨及采矿生产废水。矿场废水汇入坑底后，由排水管排入采选工业场地废水收集池，经中和、沉淀后，引入酸碱废水中和设施，可大大降低废水对于地面水体的污染，酸碱废水中和可使酸性废水中的重金属离子形成大量氢氧化物沉淀，酸碱废水中和治理可大大降低受纳地表水体底泥中沉淀的重金属量，从而改善受污染地表水体水质。还可以通过废石堆场防渗来进一步确保不会对当地水质造成影响，由于采矿过程中废石的各组分存在很大的不确定性，为了确保废石堆存不对周边环境带来隐患，一般废石堆场进行防渗处理且在废石堆场周围设置围堤、截排水沟，雨水冲刷废石后产生的废水经截留排放，少量汇水在沟谷经过一段地表径流后蒸发，大量汇水由采矿区排水沟从工程区两侧引导至工程区下游排放。确保废石堆存不会对区域水环境的带来影响。

三、污染的监测手段

在查阅相关资料后，发现我国目前对于水质污染检测手段分为两种：理化技术和生物技术

化学和物理技术：对环境样品中污染物成分及其状态的分析，目前多采用化学分析法和仪器分析法。

3.1化学分析法：包括重量分析法，容量分析法等。其中重量分析法多用于残渣，降尘，油类，硫酸盐等的测定。容量分析法广泛用于水中酸度，碱度，化学需氧量，溶解氧，硫化物，氰化物的测定。

3.2仪器分析法：以物理和物理化学为基础，包括了光谱分析法，色谱分析法，电化学分析法，放射分析法和流动注射分析法等。

生物技术：采用生物反应监测技术，对水中生物的行为仔细观察，搜集和整理信息，确保水污染防治工作有严格的参考依据。其中生物技术又分为以下五种应用。

3.3底栖动物的应用

与其他生物相比较而言，底栖动物的生活史比较长而且体型大，行动能力差，对水体污染物的辨别能力比较强，例如蜕这种生物，通过监测河蜕体内的汞含量就可知道水体是否收到污染，通过河蜕体内汞含量的差异表现，即可知道河蜕与污染源的距离远近，为研究者提供一定的参考借鉴。

3.4原生生物的应用

原生生物分布广泛，不管是种类方面还是数量上都比较多，原生生物受水中物质比如藻类、菌类等影响的程度较大，使得群落结构发生大的变化。原生生物在进食时，也会加大藻类或者细菌等的繁殖力度，增强了水环境中物质循环的速度，使得有机物的分解速度不断加快，在水环境监测中，原生生物的作用不容小觑。

3.5藻類生物监测

藻类生活在水中，也是水环境中最早的生产者，不同类型的藻类其对水中各营养物质的需求也是存在一定差异的。由此可根据藻类的类型以及化学成分等，实现对水环境的监测。比如赤潮这种现象形成的原因就是水中污染物增多，水中的有害物质会随着水流最终流入到海洋中，在海边极易发生赤潮现象。值得注意的是，在水环境监测中如需使用藻类生物进行监测，藻类生物种类的选择很关键，特别是当水环境中重金属含量超标时，藻类的生理功能会严重下降，其生物代谢也会受到不同程度的影响，导致体内细胞色素含量下降，不能进行光合作用，长此下去会造成藻类细胞发生病变甚至死亡。

3.6两栖动物的应用

两栖动物在生物监测中的应用变得越来越普遍，由于两栖动物的生活史周期的特殊性以及生理学特性，一方面可对水体污染起到实时监测，另一方面也能对陆地污染情况起到一定的监测。青蛙是水环境监测中使用率较高的一种两栖动物，青蛙的皮肤具有良好的渗透性，一旦水体受到污染，可宜接从青蛙的皮肤表面显现出来。此外，鍬鲜也是比较常用的一种动物，鍬鲜是以水中的腐殖质为食，当其食用了污染程度较小的水体生物时，在水中的分布以及进食都会减小，如果食用了污染程度大的水体生物，则进食量会急剧下降，水中分布的数量也会减少，可更好的起到监测水体的效果。但由于我国在该方面的研究还比较浅显，在水环境监测中两栖动物的应用还比较少，后期仍需开展更深入的研究，以提高两栖动物的应用率。

3.7鱼类生物的应用

水环境污染监测中，卿鱼是使用较为广泛的一种鱼类，这种鱼对环境的适应能力较强而且在水中的分布面比较广泛。当水中污染物比如二氯苯酚含量过高时，卿鱼肝脏的抗氧化系统会受到严重的影响，通过这些现象可实现对水环境的动态监测，为工作人员提供一定的借鉴。斑马鱼的基因特征与人类基因特征相似，以其为指示物进行的水域环境监测结果，大多数情况也适用于人类。研究人员在重金属对斑马鱼生存影响上的研究工作，一般会使用半静态法，采用Cd、Cu等重金属离子，这是因为斑马鱼体内所含有的CAT（氧化氢酶）活性与以上重金属浓度有很大关系，通过对斑马鱼监测可以掌握水域重金属污染情况 [3]

四、结语

综上所述，在开采工作中，要高度重视有可能带来的污染的监测，合理运用监测技术，对现有的监测方法进行改进和优化，提高水污染监测质量。要制定针对性的防范措施，保证水资源的质量符合国家的要求，满足当地居民基本生活的需求。要提高人们对水污染的重视，严格保障监测质量，积极响应国家政策要求，确立“绿水青山就是金山银山”的中心思想！

参考文献：

[1]彭虹，张旭 .水质监测与分析[M].郑州：黄河水利出版社，2012

[2]李铁峰.环境地质学：高等教育出版社，2003

[3]马云霞，王伟，魏杰.生物监测在水环境污染监测中的现状与展望[J]，学与信息化，2019

基金项目：本文受到安徽省大学生创新创业训练计划项目（编号：S202110379183）;国家级大学生创新创业训练计划项目（编号：202110379012）;宿州学院大学生科研项目（编号：KYLXYBXM21- 129）的支持。