铁作为普遍存在的元素。其地球化学行为影响着金属硫化物氧化的程度和速度；铁作为主要的次生沉淀矿物，其承载矿物主导其它重金属元素的沉淀。本文介绍了碱性物质中和湿地处理系统覆盖隔离技术等系列已成功地运用于金属矿山环境污染整治的实用方法，并对些前沿整治技术作了简要介绍，金属矿山既是资源集中地，又是天然的土水生态环境污染源。在开采过程中流失的重念属。心，等是1水态环境的屯要毒1；元素，金属硫化物的极化释放出大请下面将对造成污染的主要机理影响因素及治理方法作初步探讨。

　　1硫化物的氧化金属矿床开米广生大量的废矿石，使本处于还原状态下的矿物带到地球面；同时采矿活动导致，气进入地深部，黄铁矿磁黄铁矿等金属硫化物普遍存于金，矿冰及煤矿号中，常。重金，元素人84河等1生。由于硫化物暴氧化环境而处于非稳定状态，经过系列的复杂的化学反应，黄铁矿及其它硫化物氧化释放出大量的环境低pH高Eh下，铁既呈Fe2+存在又呈Fe3+存在，铁的价态不同，影响着硫化物氧化①收稿日期20023国土资源部科技专项9836资助，搜降低。这足闪为矿石堆面游离氧丰富，并溯气的扩，史为快捷。孔隙水中的氧气迎常在渗流区形成浓度梯度。据报道在矿石堆面孔隙水中的氧气浓度约为空气中的2而在矿石堆下部2，1其浓度下降到不足12.这种降低，方面是由于氧气的扩散受到制约，另疗面是由于硫化物的氧化消耗，黄铁矿经过系列复杂的氧化还原反应，其简单反应式为2进步氧化变为可消耗些厂3可以作氧化剂进步氧化黄铁矿，也可水解而卡放汜多的，1其整个反应过程产生酸在氧化条件下，磁黄铁矿是最易分解的硫化物磁黄铁矿的分户式为，15.般从。U25Kr7S到0.00FeS晶体结构中Feh少量代替Fe以f衡屯价由FFd的存在大人捉，磁黄铁矿的氧化反应速度在黄铁矿的氧化速度为般认为磁黄铁矿是黄铁矿试化反应违度的。，2磁的铁矿的氧化过程可简单为SO42xHaq以+的氧化及水解导致氢氧化铁及酸的产斗或者aq=44xFeJ4S66xH0以也，作为磁黄铁矿的氧化剂。假如反应完成。5，4由下列反应产生假如反应木完成。可通过下列反应产生过渡笮质硫另通常可的磁黄铁广氧化矿物是白铁广开究1磁货铁矿作空气中的14化，从磁黄铁矿颗粒部向外扩散，从内到外可以形成化8，2阳1针铁矿风化环1.也形成自然铁矿铁氢，化物环，的逝笥22卷第1号许乃政等金属矿山环境污染及整治对策出的是黄铁矿磁黄铁矿的氧化过程中产生+，而其它硫化物的氧化不产生+，例如闪锌矿黄铜矿的茛化卞成重金属酸此金属硫化物分解行为还受它们不同的晶体结构控制。硫化物晶体不同的晶面性质显不同的溶解习性。例如闪锌矿的1晶面比4晶面侵蚀快。甚至同晶面也显巧同的反应特1.，这山。，在品面上的品域。781迎0.，出4特金属硫化物氧化程度对同种类的矿物，种类+1的矿物个体而不同，这与它们的热动力学性质系统的动力7条件及圮否在次生沉淀矿物有关，山油等7研究闪锌矿方铅矿和黄铜矿在酸性含3+溶液中反应速率的情况。研宄明阳=2时闪锌矿的溶解速率为7.，12厂1比黄铜矿的溶解速率快倍，而方铅矿的反应比闪锌矿快得多。它们与黄铁矿磁黄铁矿的相对溶解性强弱次序为方铅矿闪锌矿磁黄铁矿黄铜矿黄铁矿，硫酸铅在，6时极他溶解，广风化及血形成的硫酸铅脱层抑制了铅从方铅矿颗粒内部的迁出，因此，然条件，方铅矿的风化速率缓慢。

　　金属硫化物的氧化开始很慢，随着反应的进行而产生酸和3+，阳降低，以+活性增加，氧化速度加快。当讲值低于3.5时，铁氧化细菌的活动是控制金属硫化物氧化的主导因素=另据报道，金，硫化物被3氧化比闱气快得多。

　　金，离伯水解讨产1.，但其水解值般+低厂5.5.由厂识值的降低。增人了金属离户的溶解度，2酸性废水酸性废水指1讯值5，产于尾矿堆废石堆或暴露的硫化物矿石氧化形成的水体。其酸度并非直接问，但其溶解的成分可导致有害的影响。酸性废水不但溶解大量可溶性的色浑池。染地1水。导致土水生态环境严屯恶化，具体现为1直接污染地水和地F水矿坑内酸性废水合大量酸和金屈硫酸盐，例如美国clevelmflW选矿场废水致使选旷场附近1加河水出值达2.15，其游河水屯金属含量极高7为5305106，以为个数量级。充分说明，圮从矿输的湖舟某锰矿矿片排出含542含试极高的黄水，致使大面积农田受毒害；德兴铜矿形成大量金属离子浓度极高的废水，年排放摄达屯使，兴附近乐安江支流水质池生物绝迹大冶锏绿山铜矿尾矿昨排，水口附近的大冶湖水域的浓度，是国家环保标准的2倍，显著高于大冶湖其它部分水域以的浓度。此外，由于污水影响，大冶湖水还产4不同程度的，01754的污梁1.2诱发土壤酸化。酸水的渗透加速土壤酸化+荷载，大，强酸阴离子3042驱动盐趣们离，大量淋洛；广疒等导致1±襄益基营养贫瘠土壤5饱和，十壤阳离子3细菌的影响矿山酸性废物中黄铁矿的氧化作用受到嗜酸硫化物氧化细菌的影响，尤其受到氧化铁硫杆尚旧乩3必。0如8的影响，这种纠晴，在丑学自氧型生物，从自然硫及铁化合物的氧化过程中获取能量，并以，2作为有机质来源。

　　1催化试亚铁硫化物转变为铁硫酸乩这种细菌大大加速了铁硫化物的氧化进利1尽管氧化铁硫杆菌是己知最重要的酸性废水中的细菌，现在系列其它的铁硫氧化细菌也从，l难及污水中分，j包枯耗化铁硫杆肖Leptospil.iUulnfTrmxidal.ls，i氧化硫杆菌仙8如001山和热硫氧化磺杆菌8，加1.脚8腿，士12.如前所述，细菌可以提高或催化氧化反应的速度，加速铁盐的水解和沉淀。般认为，非生物氧化2+变为，53+发生在1讯值较范围67，而在低值23，细菌催化氧化占优势，其反应的速度也最快。应用细菌活性整治重金属污染，为当前污染治理的热点之13.

　　4次生沉淀金属矿床开采产生大量的废矿石，金属硫化物氧化释放出大量的金属离子硫酸根离子和Hjit入废矿石溶液金属离ji的活动性在酸4深件相付活跃，随。1.1H值的升高，活动性降低。碳酸盐方解石白云石等在自然界普遍存在，酸性孔隙水能够溶解碳酸盐，碱性碳酸盐制种和使溶液的1怙降低，从而有利于金属离子的沉淀。济液沉淀物的成分及斤诚速度山孔隙溶液地球化学⑷上金属及纟他广浓度彡和矿石堆的水力学特性柠制铁作为普遍俘在的儿索它不仪作为主竖的沉淀也而日地球化学行为上导着其它元素沉淀的行为，铁的承载矿物如针铁矿纤铁矿黄钾铁矾和元素3控沉淀物系列的形成。硫设盐金，硫化物，化的主导承载矿物，而40和单质是硫化物不完全氧化的产物。系列次生铁的矿物己在矿区发现，从结晶程度差的如水铁矿，到结晶程度高的矿物浙铁矿名矾娜有出现口4金属硫化物氧化释放出铁2+63+离子硫酸根离子及重金属离子，在孔隙溶液环纪潘件下，随若水分的蒸发，溶液值的升高，水硫酸杜水绿矾针绿讯等以升平物形硅酸盐的溶解提供钾钠，可以形成黄钾铁，等矿物。

　　这些矿物的转变过程如下黄铁矿磁黄铁矿水绿巩2针绿矾23黄钾铁矾345针铁矿纤铁矿56除了次生铁矿物常于矿石堆及下伏土壤外，还可少量其它金属元素的沉淀物。

　　队等，元素，同沉则，城入酬许乃政等金属矿山环境污染及整治对策属在酸性条件下，它们般以含水或无水硫酸盐形式析出如皓矾2必04720；随着1也值的降低和碳酸盐成分的加入而以合水或无水碳酸盐形式析出如蓝铜矿02；而在强氧化条件下可以形成次生金属氧化物如赤铜矿以2，由于孔隙水中含1；1等命离子。，以形成次生重金屈奸化物如角银矿，1氯铅矿孙0，次生沉淀物中石膏大都是水溶性硫酸盐与石灰岩及钙质角闪石溶解的，33反应的产物。硅酸盐尤代以1闪石和斜长石的风化，释放原陆酸出48，4进孔隙溶液，原硅酸通过脱水而形成闱化硅多甩产物。如方1姐455整治技术在自然界中，许多矿物具有中和能力，但是不同的矿物在不同的，值范围中和能力不同，而且其反应活性也不同。碳酸盐如方解石白云石是最具活性的中和矿物，硅酸盐矿物由尸其人诂分布也是重要的中和剂。其活动性强富钙长石吣弱钾长心在低1讯位矿业废水中，粘土矿物如高岭土也具有很强的中和能力13.因此，自然系统本身就具有整治酸性废水污染的能力。不过，由于自然系统整治效果的局限性和脆弱性，必须进行酸水整治的实验研宄。

　　在国际上众多的研究酸性废水防治技术包括碱性物质中和，湿地处理系统，铁氧化细菌隔离，显微密封技术和覆盖技术等等。系列整治措施己成功地应用于矿山环境治理实践，些创造性的方法技术也相继问世。深刻理解酸性废水的地球化学特点及演化机制是优先任务，酸性废水的化学特性将决定哪种方法可能运用成坊12 5.1传统整治措施传统的酸水整治措施是指在酸性废水中如入碱性中和剂，通过充气絮凝和沉淀，来整治酸性废水18.在氧化条件下，整治硫化物酸性废水的碱性中和剂通常是氢氧化钙，重金属以微溶或不溶性的氢氧化物沉淀析出。在非氧化条件下，些整治措施利用也很成功。

　　例如向矿业废水导入1溶液，在瑞典的3说铅以，13形式沉淀析出；而在挪威的废液中的铜以硫化物形式沉淀析出。另些去除重金属方法包括在溶液中加入废铁，通过离子交换电化学还原而析出铜，通过反渗透和电解回收铜191.

　　5.2湿地处理系统传统整治措施对于金属离子浓度及酸度高的废水的整治是有效的。然而矿业废水金属离子浓度及酸度般不高，废水质量整治不能满足积极整治的效益要求，而自然整治措施能发挥作用而广为采用。自然整治措施主要是运用湿地技术。在美国，以，州的些地区，金银等金属矿开采近两个世纪，高浓度的7心和人8污染全美13英里治方法在内的多种方案，最后研究确定采用湿地处理系统。整治设施由个3mX20mX.3m水泥槽组成，槽体分成1部分。包lll层河床fl块。层复合村料和j层，底组成，以后为增加与底层的接触，安装上折流板和氧气摩擦箱。在最佳条件下，这个设施运行很成功，能够去除污水中99的，98的294的，1和86的，同时讲值从3.0提挪威血喂14地区的邮以广，是境内，1由河的主要污染源。从1766年开采到1941年关闭，在矿区堆积200，0001域80，000出3的尾矿，每年流失4.21的0.241的2，38.3的和98的硫酸盐。在981年。根据年径流金属流失量，用阳中和处理矿区的尾矿堆，然而处理结果没有明显改善，甚至在以后的几年里，金属污染更为恶化。经过深入评价，认为隔离覆盖措施是最为有效的整治方法。在1989年利用自然物的覆盖隔离，降低尾矿堆与氧气和水体的接触，整治效果获得很大的成功，在1992年以流失ffi4600kg，ZUMiVM1 5.4革新整治技术些技术专业人捉出系列的创造性技术方法，这鸣方法作矿区应用之前必须进行深入研允，21在实验室里试验证明，利用腐蚀极法可以抑制金属硫化物矿石的闱化，大此有人提出，将电流通过矿体，在矿体内形成电位差。从而付抗消除矿石然氧化形成的电压而抑制氧化反应的发生。化物石试化的典；1特征是细菌的催化，只3，行实验证明在封闭系统里深部矿硐利用牛粪，母等有机物培育细菌种酷还原金属硫酸盐，使重金属以金属硫化物沉淀，从而整治重金属污染。这些细菌包括重金属固定细菌如0迎，小和硫酸。1汹原4利用细1苒整治含重金属的1业废水曾有报道，然而在矿井里培育细菌还有待深入研究12.20拄叩，122报道，用含有低浓度202的胂酸盐溶液处理硫化物废物，氧化产生3+与043结合，在硫化物矿物面形成抗侵蚀件的铁磷酸盟脱从而阻止硫化物的迸步氧化与酸的产牛，这种方让，初运用于酸性废渣的处理，简单有效，费用低廉。

　　鸣谢感谢陶于祥博士冯小铭研宄员的指导。

　　陶于祥赵宇许乃政。浅析金属矿山开采对岩土生态环境的影响。火山地质与矿产，iq王亚平。鲍征宇，王苏明。矿山固体废物的的环境效应研宄进展及大冶铜绿山尾矿的环境效应。矿物岩石地球化

(完)