1 试验地区及试验方法概述

Geevor矿位于英格兰西南部的康沃县(Cornwall County)兰站城(Lands End)的Pendeen和Trewallard村之间。距最近的商业和工业中心城市Penzance 11.26km。这是1个铜锡矿，在经历了干余年的开采后，于1990年关闭。尽管该矿的开矿时间无法确知，但1860年左右是其最高峰，主要生产铜和锡，并生产少量砷、铅、锌。该矿区海拔标高6Om，缓坡地表并具有遭受严重侵蚀的海岸线，属海洋性气候。

经过实地勘测和分析，选择4块试验田进行了研究，4块试验田的特征如下。

试验田A(plotA)：对照田(未进行修复的原始矿山土地)。

(1)地表坡度为20°～25°。

(2)地表黑色(含有机质)，存在许多已死亡的植物根系，土壤疏松。

(3)无地表植被。

试验田B(plotB)：表土剥离(与试验田A紧邻)。

(1)1994年剥离污染表土约15cm左右。

(2)地表裸露，石粒含量较高，黑色(仍含有机质)，仍有一些死亡植物的根系，但比试验田A要少。

(3)地表坡度为20°～25°。

(4)无地表植被。

试验田C(plotC)：使用矿物进行修复(与试验田A紧邻)。

(1)1995年，使用工业矿物蒙脱石作为改良剂，按蒙脱石与土壤比为l：30施用。

(2)地表坡度为20°～25°。

(3)地表黑色，有许多死亡植物根系，地表疏松，与试验田B类似。

(4)地表植被覆盖率约50％以上。

试验田D(plotD)：心土覆盖(距试验田A、B、C约50m)。

(1)从l1．26km外的工业城市Penzence运来心土覆盖在污染土地上。

(2)地表坡度20°。

(3)地表呈黄色，石粒含量较高，有机质较少，有很多粘土，有一些植被，但较试验田C少得多。

 

2 结果与讨论

对4块试验田进行了土壤取样分析以进行比较，测试了土壤的物理、化学特性，其中重金属含量及酸碱性为分析测试重点。

(1)石粒含量与土壤粒级分布。采用筛分的方法分析颗粒的分布特征，其结果列于表l。结果表明心土覆盖的试验田D石粒含量最高，对照田A石粒含量最低(石粒的标准为10cm以上)。

(2)土壤含水量。土壤含水量结果见图l，可以看出，试验田D含水量最低，但仍适宜于植物生长。对照田A含水量最高，达58.8％，反映了排水不畅，重金属离子与酸性离子活动强烈，致使土壤污染严重，无植被生长。

(3)土壤化学特性和污染物。土壤pH和电导率是土壤重要的化学特性。测试结果见表2、图2，可以看出，污染土壤呈强酸性，pH在3左右。未采用任何修复措施的污染土地对照田，pH值最低；表土剥离修复措施未能达到修复目的，土壤仍呈强酸性；用心土覆盖的修复技术，使污染土地成为中性，效果最好；采用工业矿物作为改良剂的修复技术也取得了较好的效果，使pH值从3左右变为5．26。采用5：l水土比例的浸出液作电导测定，可以看出，未采用任何修复措施的对照田具有最大的EC值，反映了其有最高的可溶性盐含量。但所有的EC值均较适宜植物生长。

 

本研究采用AAS原子吸收仪测试分析了各试验田土壤中重金属的含量(表2)，结果表明在试验田A中铜污染最严重(图3)，超出土壤临界值9倍以上；只有心土覆盖技术的试验田没有污染；使用工业矿物作为改良剂的修复技术能明显去除Fe和Pb，但对铜和锌的去除效果轻微且土壤中铜和铁的含量仍较高。

土壤铁含量是反映土壤酸性的重要指示器，铁含量高的土壤通常呈酸性。对照田A的铁含量最高(图2)，因此土壤酸性也最高；表土剥离技术能大大降低铁含量，可将铁的含量约减少至初始值的一半，但铁的含量仍然较高且pH值较低；心土覆盖技术可以有效治理污染土壤，使土壤铁的含量和pH值都正常；使用工业矿物作为改良剂的修复技术能够去除污染土壤中的铁，虽然该方法略好于表土剥离技术，但其铁含量仍较高。通常，试验田c也呈酸性，但测定其pH值已升高至5.26，这主要是由于改良剂降低了从强酸溶液中去除金属阳离子的能力和增加了H的交换能力，也表明矿物改良剂的使用能净化污染土壤的孔隙水和提高pH值。矿物含钙量高(表2)也是pH值升高的一个重要因素。

心土覆盖试验田和工业矿物治理的试验田都含有植物生长所需的大量的营养物质且植被覆盖率高于其它试验田。使用工业矿物作为改良剂的试验田C植被覆盖率最大，而对照田A和表土剥离技术处理的试验田B几乎都没有植被。这一结果表明矿物改良剂能加快金属污染地区的自然植被修复。

 

3 结论

(1)金属矿山污染土壤的修复主要有固定傀定法、去除法和隔离法。每种方法均有其适用性，应依据矿山具体情况选择适宜的修复方法。

(2)铜污染是英国Geevor矿山的最主要污染，土壤中铜含量是临界值的9倍以上。

(3)表土剥离技术可以去除一些金属，但研究发现该技术处理后的土地金属含量仍较高，且pH值较低。只有心土覆盖技术处理的土地是修复后不污染的土地，即低的金属含量、中性pH值、较多的养分含量，但石粒含量较高。用工业矿物修复污染土地技术可以明显去除铁和铅，也去除部分铜和锌。但是复垦后土壤中铜和铁含量仍很高。该技术的最大效果是有效地降低了土壤pH值、提高了养分含量和植被覆盖率。试验研究表明：心土覆盖技术和用工业矿物修复技术是较有效的方法。