我國尾礦庫事故次生河流污染事件特征分析

邊歸國 王 翔 陳影聲 潘文斌

(1.福建省生態環境廳，福州 350003；2.福建省生態環境應急與事故調查中心，福州 350003；3.福州大學 環境與安全工程學院，福州350108)

2008年底，全國尾礦庫總計為12 655座，經原國家安全生產監督管理總局會同原環境保護部等多部委開展了多次尾礦庫專項整治和綜合治理行動，尾礦庫總數量已有所減少，2023年尚有6 000余座尾礦庫[1]。尾礦庫一旦發生潰壩、泄漏，將造成尾礦庫附近的財產損失、人畜傷亡并產生嚴重的環境污染[2]。美國克拉克大學(Clark University)的研究表明，尾礦庫災害排在全球93種重大災害中的第18位[3]。郭廷亭報道我國2001-2020年共發生90余起尾礦庫事故，平均每年發生4.5起，超過Lemphers等對全球3 500個尾礦庫平均每年都有2～5個尾礦庫發生潰壩的調查結果[4]。王亞變等[5]研究了尾礦庫突發水污染事件環境應急處置措施及應用示范情況。陳思莉等[6]和張智[7]報道了黑龍江鹿鳴礦業尾礦庫泄漏事件受污染河水應急處置工藝篩選及應急構筑18道攔截壩攔截污水的處置效果。目前，我國對尾礦庫的研究大多從安全生產的角度出發，研究內容主要包括事故成因、風險應對、管理制度和安全影響評價等[8]，較少涉及尾礦庫事故次生河流污染事件特征分析，但自2000年以來，我國發生了多起尾礦庫事故次生河流污染事件，造成了嚴重的環境污染，基于此，本文通過對已發生40起尾礦庫事故次生河流污染事件的統計，重點分析尾礦庫事故主要成因、次生河流污染事件特征和應急處置措施，同時借鑒生態環境部“南陽實踐”經驗，全面提升尾礦庫所在流域突發水環境事件應急準備和響應能力，以期為預防尾礦庫事故發生以及應對次生河流污染防控提供有益借鑒。

1 研究方法

1.1 過程或步驟

收集2000年以來我國有關尾礦庫事故次生河流污染事件的文獻和新聞報道，進行歸納統計。

1.2 分析方法

分別統計尾礦庫事故發生的年份和區域，深入分析尾礦庫事故成因、次生河流污染事件特征和應急處置措施。

2 結果與討論

2.1 尾礦庫事故統計

二十多年來，我國發生的尾礦庫事故給人民生命財產造成重大損失，對周邊環境產生嚴重影響。本次研究涉及18個省、市、自治區40起尾礦庫事故，結果見表1。

表1 尾礦庫事故地域和時間分布

按發生尾礦庫事故的省、自治區地域統計：陜西6起、河北6起、廣西3起、貴州3起、河南3起、遼寧3起、甘肅2起、四川2起、云南2起、山西2起、吉林1起、廣東1起、青海1起、浙江1起、新疆1起、湖北1起、黑龍江1起、湖南1起，其中陜西和河北發生的尾礦庫事故各6起，發生的頻次高于其它省、自治區，必須引起當地政府及相關部門的高度重視。

按時間分布：2000年1起、2006年5起、2007年5起、2008年4起、2009年1起、2010年1起、2011年5起、2012年2起、2013年2起、2014年4起、2015年2起、2016年2起、2017年3起、2018年1起、2020年2起，其中2006年、2007年和2011年發生的尾礦庫事故各5起，多于其它年份。近年來，由于各地加強了對尾礦庫的風險管理，尾礦庫事故有下降的趨勢。

2.2 事故主要成因

統計分析發現，尾礦庫事故主要成因分別為結構破壞、違法違規建設生產、自然災害三種類型。

2.2.1 結構破壞

尾礦庫發生破壞的結構有排洪管(涵洞、槽)、溢流管(井)和礦漿輸送管等。由于結構破壞引發的尾礦庫事故有11起，占27.5%。

1)排洪管(涵洞、槽)破壞。山西繁峙縣寶山鐵礦尾礦庫排洪管斷裂；河北寬城縣京豐礦業有限公司泄洪溝排水斜槽變形；陜西商洛市鑫豐源礦業排洪涵洞平蓋板、斷裂；貴州銅仁市萬泰錳業有限公司導洪管破裂；陜西南鄭縣漢達工貿有限公司泄洪槽頂部蓋板局部坍塌。

2)溢流管(井)破壞。河北赤城縣銀達礦業有限公司溢流涵管爆裂；遼寧東港市五龍金礦溢洪管破裂；遼寧本溪縣永安鐵選廠溢流管道破裂；河南洛寧縣河南發恩德礦業溢流井底部拱板發生側漏；黑龍江伊春市鹿鳴礦業有限公司溢流井發生泄漏[6]。

3)礦漿輸送管破壞。甘肅白銀市白銀有色集團公司礦漿輸送管道破裂。

造成結構破壞的原因主要是未按設計施工、監督不到位、超過涵管抗壓等[5]。尾礦庫單位應嚴格按設計施工，強化日常管理，做好定期巡檢，及時發現事故并妥善處理。

2.2.2 違法違規建設生產

違法違規建設生產的主要原因有違規建設運行、違規擴容和違規施工。由于違法違規建設生產引發的尾礦庫事故有10起，占25%。

1)違規建設運行。廣西南丹縣大廠鎮鴻圖選礦廠違規建設、帶病運行；云南鶴慶縣云南地礦股份公司未進行防滲處理，擅自違法生產；廣西靖西縣華銀鋁業有限公司配套建設的環境保護設施未經驗收；青海興?？h索拉溝銅多金屬礦尾礦廢水進入已蓄滿尾礦砂的尾礦庫，溢出尾礦庫初期壩；浙江麗水市大金莊礦業公司尾礦庫水位過高、干灘長度嚴重不足；山西省襄汾縣新塔礦業有限公司新塔礦區違法違規生產。

2)違規擴容。陜西鎮安縣黃金礦業有限公司多次違規加壩擴容；遼寧海城市鼎洋礦業有限公司違法加高、壩體開裂。

3)違規施工。吉林延邊晨鳴紙業有限公司未按自備電廠灰渣庫的設計，自行采用其他材料在排水立井頂部實施了封堵；甘肅西和縣隴星銻業公司排水井拱板未按照設計要求進行安裝施工、質量未達到設計要求造成拱板破損脫落形成缺口[9]。

這些案例表明，尾礦庫業主需進一步強化和壓實安全生產主體責任。同時生態環境、應急和自然資源等部門應加強聯合執法，切實履行監督職能，嚴懲違規者，以減少尾礦庫事故的發生。

2.2.3 自然災害

造成尾礦庫事故主要自然災害原因有暴雨、地震等。由于自然災害引發的尾礦庫事故有10起，占25%。

1)暴雨引發。廣東信宜市紫金礦業[10]、河北赤城縣大地礦業有限公司、河北興隆縣盧春成鉬選廠、河南鄭州市中鋁河南分公司、新疆阿勒泰市金鑫鉛鋅礦業、陜西寧強縣漢鋅銅礦、四川岷江電解錳廠錳渣庫、湖南省郴州市云南錫業郴州礦冶有限公司、四川馬邊縣南方礦業有限公司等。

2)地震引發。廣西平果縣中鋁廣西分公司地震引發巖溶塌陷排泥庫局部防滲結構破壞。

應對自然災害的影響，應加強尾礦庫安全與環境風險隱患檢查并建立尾礦庫三級防控體系，在尾礦庫初期壩下建有足夠容量的事故池，將泄漏廢水收集，經處理后循環使用。借鑒生態環境部“南陽實踐”經驗，在尾礦庫下游河道支流設計并建造攔截吸附壩、滯污塘，全面提升尾礦庫所在流域突發水環境事件應急準備和響應能力，達到消除或減輕污水對下游河水及環境敏感點的污染影響。

2.3 次生河流污染事件特征分析

2.3.1 污染物排放量大

次生河流污染事件中的污染物排放量一般遠大于企業污水事故排放量，而巨大的污染物排放量致使河流的應急處置異常困難。部分尾礦庫事故污染物排放量見表2。

表2 部分尾礦庫事故污染物排放量

統計結果表明：尾礦庫事故次生河流污染事件最顯著的污染特征之一就是排放量大，排放量≤0.1×104m3有6起，污染物排放量>0.1×104～1.0×104m3有6起，污染物排放量>1.0×104～10×104m3有9起，污染物排放量>10×104m3有7起。其中1.0×104m3以上的共16起，占總數的40%。殘酷的事實警示我們，必須加強對尾礦庫的管理，防止尾礦庫事故尤其是重特大事故的發生。

2.3.2 污染范圍廣

絕大多數尾礦庫事故均不同程度地造成河流污染，其影響范圍從下游幾百米至幾百公里不等。40個案例統計結果表明，廣西南丹縣鴻圖選礦廠垮壩事件影響距離相對較小，其尾礦漿影響范圍約700 m；其次是陜西商南縣鑫陽礦業公司事件，其尾礦泥漿造成木家埡河約3 km河流污染。污染范圍較大的案例有：1)四川阿壩松潘縣岷江電解錳廠渣庫決口造成下游200 km河道的重金屬離子污染，同時導致綿陽城區30萬人口近二個月依靠桶裝礦泉水生活。2)黑龍江伊春市鹿鳴礦業公司鉬礦尾礦庫事故造成依吉密河至呼蘭河約340 km河道鉬濃度超標。3)甘肅西和縣隴星銻業尾礦庫事件造成甘肅、陜西、四川三省346 km河流污染。

2.3.3 污染因子多

尾礦庫事故次生河流污染事件產生的污染因子多，主要來源于尾渣和尾水中所含顆粒物、懸浮物以及尾礦庫儲存尾礦中的各種污染物。統計表明，尾礦庫事故次生河流污染事件常見污染因子為重金屬，其次為磷、氟、氰化物、氨氮和粉煤灰，具體見表3。

2.3.4 應急處置難

尾礦庫事故次生河流污染事件發生后，其應急處置的一般程序為：1)切斷污染源；2)應急攔截；3)技術降污；4)水利調度；5)飲水保障；6)河道清污。2018年1月河南省南陽市發生跨省轉移危險化學品傾倒淇河的環境污染事件，生態環境部和河南省政府組織力量通過迅速筑壩攔水，果斷截污處置，修建80萬立方米“臨時應急池”，成功阻斷污染物擴散，受污染水體得到及時處理并達標排放，下游飲用水水源地丹江口水庫免受污染。為了更好地指導各地有效應對河流污染事件，生態環境部把“以空間換時間，以時間保安全”思路稱為“南陽實踐”，并頒發《流域突發水污染事件環境應急“南陽實踐”實施技術指南》(簡稱《“南陽實踐”指南》)，要求各省生態環境部門要認真落實“找空間、定方案、抓演練”三個環節任務?！丁澳详枌嵺`”指南》中應急空間類型有引水式電站、濕地、干枯河床、江心洲型河道、引水管道、坑塘、排水管道、連通水道、多級攔截壩和水庫等十種類型。

2.3.4.1 切斷污染源難

由于尾礦庫事故瞬間排放成千上萬噸的尾渣、尾水，無法在事故發生初期將污染源封堵。最有效的方法是利用濕地(包括人工濕地)、干枯河床和坑塘暫存尾渣、尾水，盡量減少污染物進入河流，保護飲用水源地和水產養殖等敏感目標。王亞變等報道了在隴星銻業尾礦庫泄漏事件中通過及時封堵溢流井以防止溢流井內尾礦漿持續外排的源頭封堵措施[5]。

2.3.4.2 應急攔截工程量大

在污染物入河往下游遷移的過程中，由于河流匯水量不斷增加，導致應急攔截工程量大。黑龍江鹿鳴礦業尾礦庫泄漏事件處置過程中，應急構筑18 道攔截壩。隴星銻業尾礦庫事故次生河流污染事件應急處置中在兩條河的干流、支流上建設攔水壩198座，共攔截污染水體 385×104m3[9]。

2.3.4.3 技術降污復雜度高

技術降污需多部門聯動，由于參與人員眾多加之現場組織和具體任務相互交錯，考慮到應急現場水陸環境復雜，因此協同配合難度較大。投放藥劑是現場應急技術降污的主要方式，由于河流水動力及污染物遷移特征的變化，導致采用技術降污存在較大的不確定性，具體投放藥劑類型和用量需根據現場實際情況不斷調整，陳思莉等研究提出，對于受到金屬和類金屬污染的水體一般采用化學混凝沉淀法進行處置，對于受到有機物污染水體可采用吸附法進行處理；對于某些揮發性有機物可采用吹脫法去除[11]。環境保護部環境應急指揮領導小組辦公室編寫的《突發環境事件典型案例選編(第一輯)》 報道了在應急處置中需根據銻不同濃度分別采用弱酸性鐵鹽混凝沉淀法、硫化鈉+聚合硫酸鐵、氫氧化鈉+聚合硫酸鐵等投藥降污以取得較好的去除效果。遼寧五龍黃金礦業有限責任公司尾礦庫事故含氰化物尾礦漿泄漏量達10×104t，含氰化物尾礦渣為1 000 t，氰化物為3.74 t。事故發生后，在金礦尾礦壩溢流與滲流的匯合水中投加10%的NaClO和NaOH混合溶液，在尾礦壩-蓄水庫河段筑攔截壩中適量投加漂白粉以保障飲用水安全[12]。張智報道了在鹿鳴礦業尾礦庫事故次生河流污染事件處置中設置15個藥劑投放點，分河段投藥，分區域沉降，投放聚丙烯酰胺藥液、聚合氯化鋁對水體中礦砂實施絮凝沉降處理，投放聚合硫酸鐵藥液對水體中鉬實施控污降害處理[7]。

2.3.4.4 水利調度需精準

水利調度能在短期內降低污染物濃度或限制污染范圍，是處置突發性水污染事件的重要手段，但其過程需精準施策、科學調度。通過河道投藥和調水稀釋兩個措施，廣西龍江河突發環境事件實現了把污染水團控制在龍江河河段范圍內、下游柳江鎘濃度不超標的控制目標要求，其中龍江河糯米灘電站放流量80～100 m3/s，融江大埔電站放流量約200 m3/s[13]。邊凱旋等研究表明通過充分發揮上游水庫的調水稀釋作用，加強上游水庫的下泄流量準確調度情況下可實現下游不同位置的污染物濃度達標[14]。

2.3.4.5 飲水保障工藝復雜

尾礦庫事故次生河流污染事件發生后，下游自來水廠在污染能夠通過自有處理工藝達標的前提下，盡量不停止供水，以減少對居民用水和社會經濟活動的影響。除了實施取水口圍欄、過濾等應急處置措施外，還可以根據污染物的理化特征采用絮凝/混凝沉淀、氧化還原、砂濾、活性炭吸附等深度處理工藝，并擇機啟動備用水源，通過供水系統調配供水，以達到及時恢復取水和供水的目標。邴永鑫等報道了水廠在酸性條件下采用硫酸聚鐵沉降法除銻的方法，原水銻濃度最高達0.016 7 mg/L，經處理后出廠濃度穩定在0.004 mg/L以下[9]。

2.3.4.6 河道清污修復工程投入大

尾礦庫事故次生河流污染事件發生后，含有污染因子的尾渣和尾水進入下游河流，并隨河流向下游遷移，河道清污修復工程要消耗大量的人力、物力、財力和時間。甘肅西和縣隴星銻業尾礦庫銻污染事件經過71天應急處置，受污染河道才全線達標，應急處置期間總清污量約13 700 t，其中河道及重點區域清運尾砂約2 600 t，清理河道砂石和淤泥混合物等約11 100 t[9]。黑龍江鹿鳴礦業尾礦庫泄漏事件投入各類救援人員10 000余人，各類救援車輛及工程機械 1 511臺套。

3 結論

1)尾礦庫事故主要成因為結構破壞、違法違規建設生產、自然災害三種類型。

2)尾礦庫事故次生河流污染事件特征主要表現為污染物排放量大、污染范圍廣、污染因子多、應急處置難。尾礦庫事故次生河流污染的應急處置應按照“南陽實踐”的思路，建立四級防御體系：(1)收儲，即充分利用尾礦庫附近的濕地、坑塘、干枯河床等場地，盡可能將泄漏的污染物控制在陸域，減少入河量。(2)攔截，即合理利用已有的引水式電站、江心洲型河道、連通水道和水庫實施攔截，也可以選擇有條件的河段構筑多級攔截壩，層層圍堵污染團。(3)削污，即根據污染物的理化性能，對攔截的污染團進行吸附、絮凝沉淀、氧化還原等處置，有效減少污染物濃度直至達到相應的國家水質標準。(4)確保飲水安全，即在取水口附近設置隔離、過濾、吸附網，盡量降低污染物濃度，同時強化自來水廠深度處理工藝，保障供水安全。

3)企業和政府有關部門應高度重視尾礦庫，嚴格按《尾礦庫污染隱患排查治理工作指南(試行)》和《尾礦庫環境應急管理工作指南(試行)》規定，采取有效措施，防患于未然，盡最大可能防止突發環境事件擴大、升級，最大限度地降低對環境的損害。