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環境材料在礦山生態修復和環境治理中的應用

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瀏覽:- 發布日期:2018-06-19 17:29:00【
       我國是一個礦山種類多樣的礦業大國, 環境問題類型較多, 區域分布和嚴重程度也不一。環境材料在礦山生產和環境治理中應用的類型多樣, 主要是礦山廢棄地土壤抗旱缺水、土壤污染治理和鹽堿地土壤改良等。本文藉此對環境材料在礦山生態修復環境中的幾方面研究進展進行分析, 期望能促進環境材料在礦山環境治理中得到應用和重視。
       礦山開采過程中會產生大量非經治理而無法使用的土地,又稱礦業廢棄地,廢棄地存在因生產導致的各種污染,礦山修復即對礦業廢棄地污染進行修復,實現對土地資源的再次利用。
       礦業廢棄地成因很多,包括剝離表土堆積而成、巖石碎塊和低品位礦石堆積形成、空采區和塌陷區形成、尾礦堆積形成、受采礦影響而無法利用開發的土地等。從廣義上來考慮,還包括礦石的冶煉所形成的冶煉渣堆積地,以及冶煉過程中重金屬和二氧化硫排放所導致的退化土地。

       礦業廢棄地多以重金屬污染和礦山酸性排水污染為主,治理內容以生態修復和污染治理為主。礦山污染修復受地形地貌、氣候特征、水文條件、土壤物理化學生物特征、表土條件、潛在污染等因素的制約,因此,修復技術和實施方案的選擇需要考慮各因素的影響。


礦山1礦山2


       廣州南沙采石場、湖北黃石采石場等30多個礦山修復項目中,綜合考慮不同的地形地貌、氣候特征、水文條件、土壤物理化學生物特征、表土條件等因素,采用了燕巢、飄臺、噴混植生、混凝土框架、掛網爬藤等技術,克服了石壁陡峭和惡劣環境的重重困難,高質量地進行了近百萬平方米裸露面的復綠,撫平了創傷后的山體,再現青山郁郁蔥蔥、綠水碧波蕩漾。
       環境材料(environmental materials)也稱生態材料(eco-materials)或環境功能材料(environment functional materials), 是20世紀90年代日本東京大學山本良一教授首次提出, 之后世界各國科學家討論完善。目前基本認為環境材料是指在加工、制造、使用和再生過程中具有最低環境負荷、最大使用功能的人類所需材料, 包括改造的現有傳統材料和新開發的環境材料。
       環境材料具有3個主要特點: 
       一是先進性, 也就是主要的功能性; 
       二是環境協調性(優先爭取目標), 包括減小材料生產中資源和能源的消耗、溫室氣體排放, 增加廢棄后再生循環, 這是21世紀新材料的一個基本性能要求; 
       三是舒適性, 亦稱經濟性, 材料在使用中既要舒適美觀, 又要良好的經濟實用性。環境材料可分為天然材料、循環再生材料、高分子材料、低環境負荷材料等, 環境材料已經廣泛應用于工業、環保和礦山環境治理等領域。
       環境材料在礦山環境治理中應用主要是礦山廢物棄地土壤水肥快速提高,重金屬污染場地的治理和含鹽高的鹽堿地環境治理等方面。目前, 礦山環境治理與生態破壞問題活動相伴, 如土地鹽漬化、土壤沙化、土壤荒漠化、水土流失、土壤肥力下降等,主要是礦山開采過程、礦物加工冶煉和施用過程的工業污染源所造成的污染。
       水是生命的源泉。我國水資源年2.8萬億m3,人均只有2300m3,僅為世界平均水平1/4、美國的1/5,在世界上名列121位,是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一。其中農業年用水約4.0×1011 m3, 占總用水71%左右[5]。
       農業灌溉用水存在三大突出問題:
       一是水資源嚴重不足, 制約著農業灌溉進一步擴大, 干旱問題嚴重。近年我國年受旱面積2 000-2 700萬hm2, 全國中等旱年農業灌溉缺水3.0×1010 m3; 
       二是已開發利用水資源浪費嚴重; 
       三是水資源污染嚴重。
       土壤保水劑(super absorbent polymer, SAP)是通過改善植物根土界面環境、又供給植物水分的化學節水技術。土壤保水劑本身是一種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數百倍甚至上千倍的純水, 且有反復吸水功能, 所吸的水可緩慢釋放供作物利用。由于其具有操作簡便、投入少、見效快和易于推廣等特點, 因而應用與發展前景廣闊。隨著經濟的發展人們對環境保護意識有所提高, 土壤保水劑的高效、低毒和價廉等優點成為其應用農業生產及其環境治理的重要選擇。
       應當明確,環境材料在礦山環境治理中的應用還有許多問題有待研究, 隨著可持續發展理論和循環經濟理論不斷深化,特別是十九大“綠水青山就是金山銀山”方向引導,礦山環境治理對環境材料的應用將呈現出廣闊的應用前景和巨大市場潛力。
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