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因地制宜解决岩溶区污染问题

2017-11-09 10:35:38    来源: 中国国土资源报    作者:张连凯 邵明玉

我国是世界上岩溶分布面积最大的国家,仅西南地区的裸露岩溶面积就达62万平方千米,涉及贵州、广西、湖北、湖南、云南、四川、重庆和广东等八省(区、市),是世界三大岩溶集中连片区中面积最大、岩溶作用发育最强烈的典型地区。该区域也是我国珠江、长江及元江等河流上游重要的生态屏障区,生态地位极其重要。

岩溶作用造就了特殊的岩溶地质地貌景观,如桂林山水、云南石林、大石围天坑等著名地表景观,以及形形色色的地下洞穴景观,为当地的旅游产业带来无限生机。同时岩溶区也蕴含着丰富的矿产资源。据统计,西南地区目前已查明的铅、锌、钨、锡、汞等有色金属储量占全国同类矿产资源储量的24%~68%,并且这些矿种分布集中、矿石质量佳、易开采。

然而,由于特殊的岩溶地质构造作用,岩溶水土空间格局呈现“土在楼上,水在楼下”的双层结构,其基本特征是地形地貌破碎、地表土壤层薄、水土易漏失严重,生态环境脆弱。岩溶矿山长期开采和矿渣不合理堆放,使得污染物在雨水淋溶作用下通过落水洞、裂隙、管道等污染地下含水层和下游土壤,对本就十分脆弱的生态环境造成了巨大破坏。调查结果显示,我国近30个以岩溶水为主要供水水源的大、中型城市,地下水均受到了不同程度污染。污染问题已成为制约西南岩溶区经济社会发展的重大地质环境问题之一。

由于岩溶特殊的生态环境和水文地质条件,使得进入岩溶系统的污染物扩散速度更快,影响面积更广,更难以清除。面对当前严峻的岩溶土壤和水污染问题,岩溶地质工作者利用岩溶区自身地质条件优势,趋利避害,因地制宜,对岩溶区水土污染治理与修复进行了研究。

例如,有研究表明,岩溶区石灰性旱地土壤对酸性矿山废水具有较好的缓冲能力,其中碳酸根离子及钙、镁等组分能有效缓解土壤酸化,同时酸性废水带来大量的硫酸根离子,能够与土壤中大量存在的钙离子形成硫酸钙的复合物——石膏沉淀,从而减少酸性矿山废水对土壤污染的影响。

此外,也有研究针对岩溶水流动系统具有地下水分布不均匀、地下水水力坡度出现阶梯状的分层、地下水埋深大、集中径流排泄、排泄点位于深切河谷岸边等特点,提出“增制水仓+集中抽水”治理方案,即:使污染物被围困在指定的空间内,类似于水仓,形成水仓后,将含污染物的地下水抽出,再进行治理。这种方法是以系统管道介质的时空背景特征为基础条件,对特殊地质条件下岩溶地下水污染的治理、岩溶水生态环境的修复具有指导意义。

蜈蚣草是一种多年生草本植物,主要在生长温暖潮湿的南方地区,比如云南、贵州、广西、广东等省区。中科院的专家通过野外调查和栽培实验,发现蜈蚣草对砷、铅等具有很强的富集作用, 特别是对砷的生物富集系数高达70以上。植物富集重金属后再进行收割和特殊处理,可使土壤重金属含量得以降低,因此在砷污染环境的生物修复方面具有良好的应用前景。

中国地质调查局岩溶地质研究所的研究人员在野外调查中也发现,海藻和水绵在矿区污染水体中生长良好。这两种水生植物对锰、铜、锌、铅等重金属具有很强的耐受性。其在岩溶区海藻和水绵体内的积累浓度是非岩溶区的1.63~159倍。进一步研究发现,岩溶区水中植物体内重金属富集系数高、耐受性较好的原因主要有以下三个方面:一是岩溶水中高浓度的碳酸氢根离子对这两类水生植物具有很强的施肥作用,可以促进其大量生长;二是在岩溶水的中性偏碱的环境中,更多的化学反应基团带负电,提供了更多的吸附位点,使水生植物吸附重金属的能力增加;三是岩溶水体中的钙离子可以缓解重金属对其毒害作用,保证其具有良好的生理机能吸收重金属。

目前,有人已将水绵作为一种重金属污染的指示剂进行试验。当待测样品中含一定浓度重金属或表面活性剂时,水绵细胞的颜色、形状及细胞内的载色体结构会呈特异的伤害症状。由于水绵细胞透明,利用普通光学显微镜就可清晰地观察到细胞内部结构变化。利用水绵细胞对重金属和表面活性剂敏感的特性,可监测废水对生物的毒性。同时,根据水绵对不同污染物的特异性伤害症状,可定性分析重金属或表面活性剂污染物种类。

岩溶区污染治理任重道远。作为岩溶地质工作者,有义务、有责任加强科学研究,推动科技创新,趋利避害,因地制宜,使岩溶环境继续朝着有利于人类进步的可持续方向发展。同时,也需要政府和企业共同努力,使这块养育着亿万人民的生息之地和全球难得的“岩溶宝库”为人类作出更多贡献。 

(作者单位:中国地质调查局岩溶地质研究所)

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关键词: 污染治理
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