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环境材料在矿山生态修复和环境治理中的应用

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浏览:- 发布日期:2018-06-19 17:29:00【
       我国是一个矿山种类多样的矿业大国, 环境问题类型较多, 区域分布和严重程度也不一。环境材料在矿山生产和环境治理中应用的类型多样, 主要是矿山废弃地土壤抗旱缺水、土壤污染治理和盐碱地土壤改良等。本文藉此对环境材料在矿山生态修复环境中的几方面研究进展进行分析, 期望能促进环境材料在矿山环境治理中得到应用和重视。
       矿山开采过程中会产生大量非经治理而无法使用的土地,又称矿业废弃地,废弃地存在因生产导致的各种污染,矿山修复即对矿业废弃地污染进行修复,实现对土地资源的再次利用。
       矿业废弃地成因很多,包括剥离表土堆积而成、岩石碎块和低品位矿石堆积形成、空采区和塌陷区形成、尾矿堆积形成、受采矿影响而无法利用开发的土地等。从广义上来考虑,还包括矿石的冶炼所形成的冶炼渣堆积地,以及冶炼过程中重金属和二氧化硫排放所导致的退化土地。

       矿业废弃地多以重金属污染和矿山酸性排水污染为主,治理内容以生态修复和污染治理为主。矿山污染修复受地形地貌、气候特征、水文条件、土壤物理化学生物特征、表土条件、潜在污染等因素的制约,因此,修复技术和实施方案的选择需要考虑各因素的影响。


矿山1矿山2


       广州南沙采石场、湖北黄石采石场等30多个矿山修复项目中,综合考虑不同的地形地貌、气候特征、水文条件、土壤物理化学生物特征、表土条件等因素,采用了燕巢、飘台、喷混植生、混凝土框架、挂网爬藤等技术,克服了石壁陡峭和恶劣环境的重重困难,高质量地进行了近百万平方米裸露面的复绿,抚平了创伤后的山体,再现青山郁郁葱葱、绿水碧波荡漾。
       环境材料(environmental materials)也称生态材料(eco-materials)或环境功能材料(environment functional materials), 是20世纪90年代日本东京大学山本良一教授首次提出, 之后世界各国科学家讨论完善。目前基本认为环境材料是指在加工、制造、使用和再生过程中具有最低环境负荷、最大使用功能的人类所需材料, 包括改造的现有传统材料和新开发的环境材料。
       环境材料具有3个主要特点: 
       一是先进性, 也就是主要的功能性; 
       二是环境协调性(优先争取目标), 包括减小材料生产中资源和能源的消耗、温室气体排放, 增加废弃后再生循环, 这是21世纪新材料的一个基本性能要求; 
       三是舒适性, 亦称经济性, 材料在使用中既要舒适美观, 又要良好的经济实用性。环境材料可分为天然材料、循环再生材料、高分子材料、低环境负荷材料等, 环境材料已经广泛应用于工业、环保和矿山环境治理等领域。
       环境材料在矿山环境治理中应用主要是矿山废物弃地土壤水肥快速提高,重金属污染场地的治理和含盐高的盐碱地环境治理等方面。目前, 矿山环境治理与生态破坏问题活动相伴, 如土地盐渍化、土壤沙化、土壤荒漠化、水土流失、土壤肥力下降等,主要是矿山开采过程、矿物加工冶炼和施用过程的工业污染源所造成的污染。
       水是生命的源泉。我国水资源年2.8万亿m3,人均只有2300m3,仅为世界平均水平1/4、美国的1/5,在世界上名列121位,是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。其中农业年用水约4.0×1011 m3, 占总用水71%左右[5]。
       农业灌溉用水存在三大突出问题:
       一是水资源严重不足, 制约着农业灌溉进一步扩大, 干旱问题严重。近年我国年受旱面积2 000-2 700万hm2, 全国中等旱年农业灌溉缺水3.0×1010 m3; 
       二是已开发利用水资源浪费严重; 
       三是水资源污染严重。
       土壤保水剂(super absorbent polymer, SAP)是通过改善植物根土界面环境、又供给植物水分的化学节水技术。土壤保水剂本身是一种超高吸水保水能力的高分子聚合物, 它能迅速吸收比自身重数百倍甚至上千倍的纯水, 且有反复吸水功能, 所吸的水可缓慢释放供作物利用。由于其具有操作简便、投入少、见效快和易于推广等特点, 因而应用与发展前景广阔。随着经济的发展人们对环境保护意识有所提高, 土壤保水剂的高效、低毒和价廉等优点成为其应用农业生产及其环境治理的重要选择。
       应当明确,环境材料在矿山环境治理中的应用还有许多问题有待研究, 随着可持续发展理论和循环经济理论不断深化,特别是十九大“绿水青山就是金山银山”方向引导,矿山环境治理对环境材料的应用将呈现出广阔的应用前景和巨大市场潜力。