废石及尾矿可广泛地用于环境治理

北京科技大学 陈希廉  

本世纪初，由于我国环境问题日趋严重，在“以毒攻毒”思路的启发下，笔者开始研究能否将废石及尾矿利用于环境治理；因为废石及尾矿的本身也属环境问题，如用于治理其它环境问题，与“以毒攻毒”相似。

十多年来，结合亲自的研究实践与查阅的大量国内外文献，肯定了利用废石及尾矿于环保工程，不仅可解决其本身堆放造成的环境问题，又可解决其它环境问题，获得双赢的效果。特别是在治理耕地土壤污染、防治沙漠化以及防治湖泊蓝藻爆发、浅海赤潮等方面，更可大量消耗它们。

据实际调查，我国农药使用量居世界第一位，每年达50～60万吨，其中80% 最终将进入土壤环境，造成约有87～107万公顷的农田土壤受到农药污染。除草剂虽然不是用于防治病虫害，但不少文献也将其归入农药范畴。因为它用于除草，往往人们忽略了它对人类的危害。但是，据世界卫生组织和联合国环境署报告，全世界每年有100多万人除草剂中毒，其中约10万人死亡（除草剂中的草甘膦有致癌性）。近年来，我国除草剂的增长率远高于杀虫剂和杀菌剂，约占到农药产量比重的 1/3。

对人体健康造成各种危害的重金属主要包括：镉、铅、汞、砷、铬(6价)、铊等。据有关报道，我国现在受重金属污染的耕地约为3亿亩。其中以镉的污染最严重，污染发生概率为25.2％，远远超过其它重金属元素。根据农业部进行的全国污水灌区调查，在140万公顷的污水灌区中，遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8％，其它来自重金属生产矿山及冶炼厂等污染；已波及14个省区。众所周知，镉污染可引起骨痛病及肾病，汞污染可引起水俣病，砷污染可导致发生癌症等。它们的危害性不亚于农药污染。

笔者仅在2017年的资料中，找到2001年的一个资料，即国家质量监督检验检疫总局公布的2001年第三季度的抽查结果。该抽查显示：23个大中城市的大型蔬菜批发市场，47.5%蔬菜农药残留量超标。农药及除草剂对人体健康的危害已是不争的事实，某些“环境内分泌干扰物”，乃至可导致不育和癌症。国际绿色和平组织(Greenpeace)对多家超市蔬菜农药残留量的抽查，在中国八座主要城市的共六家知名连锁超市随机购买了合计119份常见蔬菜样品，并送至具有资质的第三方实验室进行466项农药残留检测，其结果却出人意外。结果显示，六大超市的蔬菜农残检出率均在70%以上。抽查还发现，高价精品菜的混合农残和禁用农残的情况比散装菜更严重。高达63%的精品菜样品含有10种以上混合农药。

对上述问题的防治，不外乎物理法、化学法与生物法，或同时采用两种或三种办法，但是至今尚未找到既成本不高，时间不长，而可同时治理不同污染物的广谱防治办法。

我们的新研究—用某些废石及尾矿配制兼具环保功能的复混肥：笔者受到我国传统医学——“医食同源”思路的启发，用某地膨润土矿的废石(因其脉石矿物沸石含量太高而达不到膨润土指标要求)及富含蒙脱石的钒钛铁矿尾矿配制了“缓释型多功能复混肥”。经三地五种作物田间种植试验，发现虽然大幅度减少了氮肥，却增产了。特别是在衡水某非转基因大豆种植地上，冯氏农场主拨给4.5亩供我们进行试验，意外地发现其增产较常规施肥增产幅度竟高达25％。这说明笔者配制的肥料，的确可大大减少氮肥中氨的挥发。同时，在查阅大量国内外文献中发现，我们用的这些废石及尾矿，所富含的蒙脱石及沸石都是天然纳米矿物，具有广谱的环保功能，既有钝化(或名固化，即成为不被农作物吸收状态)重金属及农药的功能，本身还具有肥效。

众所周知，我国西北和内蒙等地，沙漠广布，其形成的根本原因是缺水。已有防治沙漠化的措施，如植树造林、退牧还草等措施虽然已见成效，但是由于缺水而草木成活率低，也困难重重。从世界上看，从上世纪末开始，有些国家开始另辟途径来解决水的问题，如比利时、以色列、南非和非洲北部等国家，开始使用高吸水保水材料于造林治沙已取得显著效果。近年来，某些发达国家，基于采用高吸水保水材料的 “绿色地球计划”或“治理沙漠计划”相继出台，实际效果十分显著。所谓高吸水保水材料，小孩尿布“尿不湿”中所包含的材料就是其中之一；但它是单纯有机树脂类保水剂，吸水率可高达4000g/g，每吨价格在1.5万元以上，用于防治沙漠化成本太高；而且吸水能力过大，反而会吸收植物根系的水，而有不利影响。近年来我国许多研究院所和高校，纷纷研究矿物／聚合物复合高吸水材料已取得可喜的实验室研究成果。

我国氨和磷的面源污染很严重，主要来自超施肥料和污水灌溉。氨在碱性土壤中易于挥发，可成为霾的污染源之一；前述我们配制的“缓释型多功能复混肥”，使其具有缓释功能，其初衷就是为了防治霾。

但是，在土壤不是碱性的地区，氨却易于被水溶解，进入地下水或地表水，最终泄入江、河、湖、海；如果含磷，就可在湖水中形成蓝藻爆发；如果流入浅海，就有可能形成赤潮。用深加工黏土来杀灭藻类的报道很多；粘土可大量出现于某些尾矿中，所以这就为利用这些尾矿提供了很好的用途。我国用黏土治理赤潮还处于研究阶段，而韩国、日本和美国已在海上实施。

与赤潮产生的原因相似，湖泊蓝藻爆发也是由于水体的富营养化导致藻类等生物疯长造成的；它同样可影响天然和人工养殖的鱼、虾、蟹等的生长。许多研究单位进行了多途径治理蓝藻的探索研究，其中许多研究成果说明沸石或膨润土是治理蓝藻爆发有效办法之一。其原理基本与治理赤潮是基本一样的，即吸附及絮凝。

用某些特殊尾矿泥加入城市污水，矿泥能将重金属离子吸附于尾矿的表面，形成沉淀物从水中分离，而且比一般的氢氧化物吸附分离要充分。研究表明,如果吸附是纯表面的结合，那么每吨尾矿可吸附几磅金属；如果能兼起化学反应，例如像磁黄铁矿对于汞离子起化学作用那样，那么每吨尾矿可吸收数十磅金属。已有的研究表明，它具有极好的处理含六价铬废水的能力。而且说明磁黄铁矿不仅可以用于处理含汞废水，还可以处理含铬废水；而磁黄铁矿也可出现于某些尾矿中。