【专家视角】姚俊：金属矿山微生物地球化学原位矿化修复研究进展

整体思路

姚 俊 中国地质大学（北京）教授，博士生导师，国家杰出青年基金获得者；美国耶鲁大学访问教授；德国国家UFZ 环境研究中心客座教授。主持承担国家重点研发计划。主持包括国家自然科学基金重点项目、国家杰出青年科学基金、科技部国际合作项目、环保部公益重点项目等30余项科研项目。

　　有色金属矿山污染现状及地微生物协同演化

　　1、有色金属行业的情况

　　我国是有色金属资源大国，产量、消费在全球居首位也造成了严峻的环境污染有色金属采选冶大多形成高强度集中区;

　　主要集中在南岭成矿带，广东、广西、海南全部，湖南和江西大部；往往处在江河与地下水源地、生态脆弱区域；

　　以多种有色金属共伴生为主；

　　复杂难选贫矿多，易选富矿少；

　　浮选法选矿、湿法冶金占绝对优势，必须使用大量的选冶药剂提取目标金属，已造成了严峻的重金属和选冶药剂复合污染。

　　2、 有色金属采选冶行业污染状况

　3、有色金属矿区存在的问题

　　（一）尾矿、废渣大量堆存，采矿场采空区大量存在，环境风险和安全风险难以预测，重金属污染事件频频爆发。

　　----缺乏环境风险评估与预测模型----缺乏有效的减量化、资源化技术

　　* 1999年，河池城东水厂重金属污染事件，造成三千多人中毒。

　　* 2001年6月，暴雨洪水导致当地多家选矿厂的废水尾砂溢水事故，导致大环江受到严重重金属污染，江水漫处，650公顷农田受污，380公顷因绝收而废弃。

　　* 2002年9月11日，贵州都匀坝固镇多杰村上游一个矿尾渣大坝崩塌，上千立方米矿渣流入清水江。

　　* 2008年9月8日，山西省临汾市襄汾县新塔矿业有限公司尾矿库发生特别重大溃坝事故，造成300余人伤亡。

　　* 2009年8月29日5时和8月30日7时，陕西省汉阴县黄龙金矿尾矿库排洪涵洞尾部相继发生两处塌陷。

　　* 2010年7月3日福建省上杭县紫金山金铜矿铜湿法厂发生污水泄漏的重大环境污染事故。

　　* 2011年8月，河池地区南丹县31名儿童被查出高血铅症。

　　* 2012年1月，龙江河20吨镉泄露，污染沿线数百里，大量鱼类死亡，渔民受损严重；直接影响了柳江饮用水源及整个珠江流域的安全。

　　* 2013年7月，贺江铊污染事件

　　* 2014年12月，广西大新县五山乡三合村常屯出现铅锌矿重金属污染，造成部分居民出现不同程度的关节肿大、变形等情况。

　　*2015年11月，甘肃陇星锑业有限责任公司选矿厂尾矿库溢流井破裂，导致大量尾矿浆泄漏，造成甘肃、陕西和四川境内近350公里河段的水体锑浓度超标。

　　（二）现役尾矿库，由于浮选废水及雨水浸泡，废渣和尾矿在水、氧气及微生物的作用下，重金属大量溶出。

　　----缺乏重金属污染的原位控制技术

　　（三）无主或已闭库的尾矿库，缺乏有效管理，重金属淋溶及外渗严重，污染周围土壤、地表水和地下水。

　　---- 缺乏实用的闭库重金属污染控制技术

　　4、有色金属集中区污染的原位修复现状

　　5、 污染环境下微生物地球化学协同演化

　　6、 污染环境下微生物地球化学氧化行为

　　7、 污染环境下微生物地球化学还原行为

　　有色金属矿山微生物原位成矿修复技术

　　1、 微生物原位矿化修复技术国内外进展

　　2、团队微生物原位矿化修复技术的研发

　　优势技术工艺介绍——重金属污染的微生物原位成矿修复技术

　　案例介绍：广西河池市南丹县某现役尾矿库重金属污染微生物原位成矿修复示范，外渗地下水重金属离子浓度满足《铅、锌工业污染物排放标准(GB 25466 —2010)

　　实施过程及效果

微生物原位矿化修复技术原理

　　已经初步证实：所有重金属易溶化合物都能在微生物地球化学原位成矿作用下形成极难溶的次生硫化物：（硫化物溶解度列表）

　　矿区修复现场示范工程——星鑫尾矿库

　　选冶药剂和重金属复合污染的环境生物效应

　　1、 选冶药剂对微生物能量代谢活性的影响

　　2、 Sb对微生物能量代谢活性的影响

　　3、 复合污染对微生物能量代谢活性的影响

　　4、 复合污染对重金属赋存形态的影响

　　小 结

　　在矿山复杂体系中，不同种类的选冶药剂与重金属的复合形成的污染程度不同：

　　（1）一部分选冶药剂与重金属的复合有利于重金 属的稳定，可以适当的缓解重金属的迁移转化;

　　（2）另一部分选冶药剂与重金属的复合，会导致重金属的迁移转化速率加快，形成长期的复合污染

　　原位成矿修复过程的微生物地球化学机制

　　1、 微生物原位矿化修复机制

　　2、 有色金属矿山重金属污染风险评价

　　3、有色金属矿山有机选冶药剂研究

　　4、 有色金属矿山微生物群落研究

　　5、 矿山复合污染环境中高效菌的选育

6、 原位矿化修复过程中微生物群落研究