金属尾矿库环境风险评价体系构建研究.pdf

分类号 U D C 密级 编号 中南大学 C E N T R A LS O U T HU NIV E R SIT Y 硕士学位论文 导师姓名及 专业技术职称吴超教授 分类号⋯⋯⋯⋯⋯一 U DC 硕士学位论文 ㈣㈣㈥㈣唧 Y 2 19 5 4 12 密级⋯⋯⋯⋯2 ⋯ 编号⋯⋯⋯⋯⋯ 金属尾矿库环境风险评价体系构建研究 R e s e a r c ho ne s t a b l i s h m e n to fr i s ka s s e s s m e n ts y s t e mo n m e t a lt a i l i n g sr e s e n r o i r 国家环保公益性行业科研专项 编号2 0 0 9 O 9 0 65 作者姓名 学科、专业 学院 系、所 指导老师 何仔颖 安全技术及工程 资源与安全工程学院 吴超教授 论文答辩日期j 型L 』生 答辩委员会主席衅 中南大学 2 0 1 1 年1 2 月 原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名茎五5 丕鎏导师签名≥日期业年监月立日 中南大学硕士学位论文摘要摘要金属尾矿的成分复杂，不但含有各种重金属，而且含有硫化物、氯化物、氰化物等金属矿物加工过程中残存的选矿药剂。如果一旦尾矿库发生裂缝、渗漏、沉陷、滑坡和溃坝等事故，会污染农田、引起农作物和地下水重金属含量增加、破坏区域生态系统、危害人类健康等。因此，建立一套金属尾矿库环境风险评价体系对于实现金属尾矿库环境风险评价的定量化和标准化表达，以及减少对人类健康和环境的危害具有十分重要的意义，可以为金属尾矿库环境污染预防监测控制、生态环境治理修复提供理论基础和科学依据。本文通过对环境风险评价理论和技术的研究，结合金属尾矿库环境污染特点，从急性污染事故风险和健康风险两个方面建立了金属尾矿库环境风险评价体系。主要研究内容和成果如下 1 从尾矿排放现状出发，通过统计资料表明，世界矿山尾矿的排放和堆存现象己经相当严重。分析了我国尾矿库的安全现状和存在的环境问题。阐述了环境风险评价的相关概念和与环境影响评价、安全评价的区别。对尾矿库环境风险评价国内外研究现状进行了较为深入的分析。 2 结合金属尾矿库环境污染特点，在分析尾矿库污染事故的基础上，从急性污染事故风险和长期低浓度排放健康风险两个方面建立了金属尾矿库环境风险评价体系，详细解析了评价的具体内容和方法，提出了相应的评价标准和风险管理措施。其中，金属尾矿库急性污染事故风险评价包括水污染风险评价和大气污染风险评价2 个部分。 3 根据金属尾矿库水污染风险评价和大气污染风险评价方法和框架可以科学的找出金属尾矿库中存在的潜在危险因素，识别出风险源项，较为直观的表达最大可信事故可能对周围环境造成的影响大小，给出事故的危害程度，并和有关标准比较，得出风险可接受程度。 4 根据金属尾矿库健康风险评价方法和框架可以估计人群对污染物的暴露程度和产生负面效应的可能性之间的关系，确定或估算暴露量的大小、暴露频率、暴露期和暴露途径，利用各途径的健康风险值来表征风险的大小。 5 最后以排山楼金矿尾矿库为实例，将论文建立的金属尾矿 中南大学硕士学位论文摘要库风险评价体系对其进行污染风险评价和健康风险评价，得出定量化风险结果。关键词尾矿库，重金属，环境风险评价，健康风险评价 A B S T R A C T T h ec o m p o s i t i o no fm e t a l l i ct a i l i n g si s v e 巧c o m p l e x ．I tc o n t a i n s m a n yk i n d so fh e a 、7m e t a l sa n dm i n e r a lp r o c e s s i n gr e a g e n t s1 e Rd u r i n g t h e p r o c e s s i n gp r o c e d u r eo f m e t a l l i c m i n e r a l ，s u c ha s s u l f i d e ，c h l o r i d e ，c y a n i d e ，a n ds oo n ．I ft a i l i n g sr e s e Ⅳo i ra c c i d e n t st a k e p l a c e ，f ’o re x a m p l e ，d a m 丘l a c t u r e ，d a ml e a k a g e ，1 a n d s l i d e ，s u b s i d e n c e ，d a m b r e a k ，i tc a np o l l u t ef a m l a n d ，i n c r e a s et h ec o n t e n to fh e a 、Ⅳm e t a l si n c r o p s a n d g r o u n d w a t e r ，d a m a g e t h er e g i o n a l e c o s y s t e ma n dh u m a n h e a l t h ．T h e r e f o r e ，i ti ss i g n a l i t yt oe s t a b l i s has y s t e mo fe n v i r o n m e n t a lr i s k a s s e s s m e n to fm e t a lt a i l i n g sr e s e r v o i rf o rq u a n t i t a t i v ea n ds t a l l d a r d i z e d e n V i r o n m e n t a lr i s k e V a l u a t i o n ，a n dd e c r e a s i n gt h ed a m a g ec a u s e db y m e t a l l i c t a i l i n g s o nh u m a nh e a l t ha n de n v i r o n m e n t ．I tc a np r o v i d e t h e o r e t i c a lf o u n d a t i o na J l ds c i e n t i f i cb a s i sf o rt h ep r e v e n t i o n ，s u r v e i l l a n c e a n dc o n t r o lo fe n v i r o I m l e n t a lp o l l u t i o nc a u s e db ym e t a lt a i l i n g sr e s e r v o i r ． B a s e do nm et h e o r i e sa n d t e c h n o l o g i e s ，c o m b i n i n g w i t ht h e c h a r a c t e r i s t i c so ft 1 1 em e t a l t a i l i n g sp o l l u t i o n ，t h er i s ka s s e s s m e n ts y s t e m o nm e t a It a i l i n g sr e s e r v o i rw a ss e tu p 行o mt h ea c u t ep o l l u t i o na c c i d e n t r i s ka n dt h eh e a l t hr i s kt w oa s p e c t s ．T h em a i nw o r k sa n dr e s u l t sa r el i s t e d a sf o l l o w i n g 1 A sm ed a t ao fm i n et a i l i n g sd i s c h a 唱es h o w i n g ，t h ep h e n o m e n o n o fm i n et a i l i n g se m i s s i o n sh a sb e e nv e 巧s e r i o u s ．T h es a f ．e t ，s i t u a t i o na n d e x i s t i n ge n V i r o m n e n t a lp r o b l e m so fo u rt a i l i n g sw a sa n a l y z e d ．B e s i d e s t h er e l a t e dc o n c e p t so fe n v i r o m n e n t a lr i s ka S s e s s m e n t ，t h ed i a ’e r e n c e s b e t w e e ni tw i t he n V i r o n m e n t a li m p a c ta s s e s s m e n ta 1 1 ds a f ．e t ye v a l u a t i o n w e r ei n t r o d u c e di nd e t a i l s ．M o r e o V e r ，t h ed o m e s t i ca n df o r e i g nr e s e a r c h s t a t u so ne n V i r o m n e n t a lr i s ka s s e s s m e n to f t a i l i n g sr e s e r v o i rw e r ed e e p l y a n a l y z e d ． 2 B a s e do nt h ea n a l y s i so ft a i l i n g sr e s e r v o i rp o l l u t i o na c c i d e n t ， c o m b i n i n gw i t ht h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h em e t a l t a i l i n g sp o l l u t i o n ，t 1 1 er i s k a s s e s s m e n ts y s t e mo nm e t a lt a i l i n g sr e s e r v o i rw a ss e tu p仔o mt w o a s p e c t s ，t h a ti s ，t h ea c u t ep o l l u t i o na c c i d e n tr i s ka n dm eh e a l t l lr i s k ．T h i s s y s t e me x p l a i n e dt h ec o n c r e t ee V a l u a t i o nc o n t e n ta n dw a y s ，a n dp u t e d I l I f o r w a r dc o r r e s p o n d i n g e v a l u a t i o ns t a n d a r da n d r i s k m a n a g e m e n t m e a s u r e s ．T h ea c u t ep o l l u t i o na c c i d e n tr i s ki n c l u d sw a t e r a n da t m o s p h e n c c o n t a m i n a t i o nr i s ka s s e s s m e n t ． 3 A c c o r d i n gt ot h em e t a lt a i l i n g sr e s e r v o i rw a t e ra n da t m o s p h e n c c o n t a m i n a t i o nr i s ka s s e s s m e n tm e t h o d sa n d 矗a m e w o r k s ，t h ep o t e n t i a l r i s kf a c t o r sa n dr i s ks o u r c et e mi nm e t a lt a i l i n g s c a nb ei d e n t i f e d s c i e n t i f i c a l l V j a n dt h ea x i m u mc r e d i b l ea c c i d e n te f r e c to nt h es u r r o u n d i n g e n v i r o n m e n ti sr e p r e s e n t e dm o r ei n t u i t i v e l y ．T h e nt h r o u g ht h ec o m p a r i s o n f o rd a n g e r so fa c c i d e n t sa n dt h es 伽1 d a r d ，t h ea c c e p t a b l er i s kd e 鲈e ei s g a i n e d ． 4 A c c o r d i n gt ot h em e t a lt a i l i n g sr e s e r v o i rh e a l t hr i s ka s s e s s m e n t m e t h o d sa n d 缸u n e w o r k s ，t h er a l a t i o nb e t l w e e nt h ec r o w de x p o s u r e d e g r e eo fp o l l u t a n ta n dt h ep o s s i b i l i t ，o fn e g a t i V ee f j f ’e c ti se s t i m a t e d ，a n d t h es i z e ，仔e q u e n c y ，d u r a t i o na n dr o u t eo fe x p o s u r ei sd e t e m i n e d ．A n d t h e n ，t h es i z eo ft h er i s kc a nb ec h a r a c t e r i z e db ya nw a y so ft h eh e a l t h r i s kv a l u e s ． 5 F i n a l l y ，t h ea - b o v ed i s c r i b e dm e t h o di s 印p l i e dt oP a i s h a n l o u9 0 1 d m i n et a i l i n g sr e s e r v o i rp o l l u t i o na n dh e a l t hr i s ka s s e s s m e n t ，a n dt h e r e s u l t sh a V ec o n f i m e dt h a tt h er i s kc r i t e r i o na n di t si n t e 铲a t e ds y s t e m w e r ep r a c t i c a la n dr e a s o n a b l eo nt h ew h o l e ． K E YW O R D S t a i l i n g sr e s e r v o i r ，h e a V ym e t a ，e n V i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n t ，h e a l t hr i s ka s s e s s m e n t I V 中南大学硕士学位论文目录 目录 捅 要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．I A B S T R A C T ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I I I 第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1 1 ．1 问题的提出⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l 1 ．1 ．1 我国矿山尾矿排放现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l 1 ．1 ．2 我国尾矿库安全现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 ．1 ．3 尾矿库环境问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 1 ．2 环境风险评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 1 ．2 ．1 环境风险评价概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 1 ．2 ．2 环境风险评价内容和程序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 1 ．2 ．3 环境风险源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。10 1 ．2 ．4 环境风险评价与环境影响评价及安全评价的区别⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 1 ．3 尾矿库环境风险评价国内外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 4 1 ．4 论文研究目的和内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．14 l 。4 ．1 研究目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 4 1 ．4 ．2 内容及技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一15 1 ．5 研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．15 1 ．6 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 6 第二章金属尾矿库环境风险评价体系的构建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18 2 ．1 金属尾矿库环境污染特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 8 2 ．1 ．1 金属矿山尾矿的特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 8 2 ．1 ．2 金属硫化物氧化及A M D 形成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯19 2 ．1 ．3 尾矿重金属污染迁移模式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 0 2 ．2 尾矿库环境污染事故分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2l 2 ．3 金属尾矿库环境风险评价体系的构建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 4 2 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 5 第三章金属尾矿库水污染风险评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 6 3 ．1 风险识别⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 7 3 ．1 ．1 资料收集和准备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 7 3 ．1 ．2 物质危险性识别⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 7 3 ．1 ．3 生产过程潜在危险性识别⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 7 3 ．1 ．4 评价等级和范围确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 7 3 ．2 源项分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 9 3 ．2 ．1 最大可信事故及其概率确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 9 3 ．2 ．2 最大可信事故源项分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。2 9 3 ．3 后果计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 9 3 ．4 风险计算与评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 l 3 ．4 ．1 含水层的固有脆弱性评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3l 3 ．4 ．2 污染荷载风险评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 2 3 ．4 ．3 污染危害性评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3 2 中南大学硕士学位论文 目录 3 ．4 ．4 污染风险评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 3 3 ．5 风险管理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 3 3 ．5 ．1 防范措施⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 3 3 ．5 ．2 应急管理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 4 3 ．6 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 5 第四章金属尾矿库大气污染风险评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 7 4 ．1 风险识别⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 8 4 ．1 ．1 资料收集和准备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 8 4 ．1 ．2 物质危险性识别⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。3 8 4 ．1 ．3 生产过程潜在危险性识别⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 9 4 ．1 ．4 评价等级和范围确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 9 4 ．2 源项分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 9 4 ．2 ．1 最大可信事故及其概率确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3 9 4 ．2 ．2 最大可信事故源项分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一4 0 4 ．3 后果计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 1 4 ．4 风险计算与评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 2 4 ．4 ．1 急性危害计算与评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 2 4 ．4 ．2 污染风险计算与评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 4 4 ．5 风险管理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 6 4 ．6 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 7 第五章金属尾矿库健康风险评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 9 5 ．1 数据收集和分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 9 5 ．2 毒性评估⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 0 5 ．2 ．1 危害判定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 0 5 ．2 ．2 剂量反应评估⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5 0 5 ．3 暴露评估⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．51 5 ．3 ．1 表征暴露环境⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一51 5 ．3 ．2 确定暴露途径⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5 2 5 ．3 ．3 暴露的定量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5 3 5 ．4 风险表征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 5 5 ．4 ．1 健康风险计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。5 5 5 ．4 。2 不确定性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5 7 5 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 8 第六章金属尾矿库环境风险评价实例研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 9 6 ．1 尾矿库概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 9 6 ．1 ．1 尾矿库工程资料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～5 9 6 ．1 ．2 环境资料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一6 l 6 ．2 水污染环境风险评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 l 6 ．2 ．1 风险识别⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 l 6 ．2 ．2 源项分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 2 6 ．2 ．3 后果计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 2 6 ．2 ．4 风险计算和评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 3 6 ．3 健康风险评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。6 4 6 ．3 ．1 毒性评估⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一6 4 中南大学硕士学位论文目录 6 ．3 ．2 暴露评估⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一6 5 6 ．3 ．3 风险表征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 7 6 ．3 ．4 不确定性分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 8 6 ．4 小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 8 第七章结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 0 7 ．1 主要结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 0 7 ．2 课题展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．71 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 2 致谓t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一7 8 攻读硕士学位期间的主要的研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 9 中南大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 资源与环境是人类赖以生存、繁衍和发展的基本条件。随着人口急剧的增长， 工农业生产和科学技术的飞速发展，人类正以前所未有的规模和强度开发资源。 据统计，当今我国9 5 ％以上的能源和8 0 ％以上的工业原料都取自于矿产资源【1 】。 人类对矿产资源进行开发和利用在给社会带来经济效益的同时，不可避免地给环 境带来了许多负面影响和灾害问题。矿业开发引起的环境问题已成为全球十大环 境问题之一，其环境安全也是典型的人类活动引起的次生环境工程问题。 尾矿库是通过筑坝拦截谷口或者围地构成的用来堆存金属和非金属矿山进 行选矿之后排出的尾矿的场所。废弃尾矿库是金属矿山最常见并最难恢复的矿山 废弃地⋯，仅美国就超过5 0 万处，重金属含量高达1 0 0 ．1 5 0 0 0 0 m g ／l g 。尾矿不仅 占用大量的土地，而且成分十分复杂，含有大量重金属元素、放射性物质和有机 溶剂，在堆放过程中发生复杂的物理化学作用，形成新的化合物。尾矿库一旦发 生溃坝、沉陷、渗漏和滑坡等事故，就会严重影响周边居民，污染农田，引起农 作物和地下水重金属含量增加，破坏区域生态系统，危及人类健康。截至到2 0 1 0 年底，全国共有尾矿库1 1 9 4 6 座 其中在用库6 6 4 0 座，在建库1 5 0 7 座，停用 库1 7 1 0 座，己闭库2 0 8 9 座 ，其中，四、五等小型库占尾矿库总量的9 4 ．1 ％， 仍有1 4 7 7 座危、险、病库尚待治理，而且绝大部分是无主尾矿库【2 1 。尾矿库重 特大环境突发事件事故发生起数呈逐年上升趋势，已引起党中央、国务院高度重 视，胡锦涛总书记和温家宝总理曾作重要指示。矿产开采区等典型生态脆弱区和 复杂矿区生态保护及恢复技术明确列入国家中长期科学和技术发展规划纲要。 开展金属尾矿库的环境风险评估，采取有效的金属尾矿稳定技术已成为世界各国 所面临的紧迫任务之一。 1 ．1 问题的提出 1 ．1 ．1 我国矿山尾矿排放现状 金属矿业是对经济社会发展具有重大影响的资源性和基础性产业，是为国民 经济增长、人民生活水平改善和社会文明进展提供原材料的支持产业。我国金属 矿产资源品种齐全，分布广泛，其中钼、铅、锌、锡、锑、汞、钨等金属的产量 处于世界前列。通常，每处理1 t 矿石可产生尾矿O ．5 ～O ．9 5 t 。我国的金属矿山每 年排出尾矿为3 亿t 以上【3 】，并以每年1 0 ％的速度在增加1 4 J ，国内全部金属矿山 尾矿堆存总量已经超过5 0 亿吨，其中，铁矿尾矿量达2 6 亿多吨，主要有色金属 中南大学硕士学位论文 第一章绪论 矿尾矿量达2 1 亿多吨，金矿尾矿量3 亿多吨。统计资料表明，我国矿山企业年 产尾矿百万吨以上的就有十几家 见表1 ．1 ，而中小型有色金属矿山更是数以千 计，可见我国有色金属矿山尾矿的排放和堆存现象己经相当严重。 表卜l 我国年产尾矿百万吨以上的有色金属矿山 随着经济的发展，对矿产品需求大幅度增加，矿业开发规模随之加大，产生 的尾矿数量将不断增加，加之可利用的金属矿品位日益降低，为了满足矿产品日 益增长的需求，选矿规模不断扩大，直接导致选矿尾矿数量也大量增加，而大量 堆存的尾矿给安全、环境和经济造成了不少难题。 1 ．1 ．2 我国尾矿库安全现状 1 规模等别情况 安监总局统计数据显示，全国尾矿库中，一等尾矿库和二等尾矿库分别为 2 7 和4 9 座，而三等尾矿库有2 9 l 座，四等尾矿库有1 0 8 l 座，五等尾矿库更是多 达4 0 2 2 座。我国大多数尾矿库规模偏小、安全环保投入普遍不足，隐患重重。 尾矿库等别总体情况如图1 ．1 所示【5 1 。 表卜2 尾矿库等别 等别全库容v ／万m 3坝高H ／m 二等库具备提高等别条件者 V ≥1 0 0 0 0H ≥1 0 0 1 0 0 0 ≤V 1 0 0 0 06 0 ≤H 1 0 0 四1 0 0 ≤V 1 0 0 03 0 ≤H 6 0 五V 1 0 0H 3 0 确定设计等别为一等、二等和三等尾矿库为重大危险源。在调查的尾矿库中， 确定为重大危险源的尾矿库共有3 6 7 座，占总数的4 ．6 3 ％。 第一章绪论 图卜1 尾矿库等别总体情况 2 服务年限情况 将尾矿库服务年限分为小于5 年、5 ．1 0 年、1 0 ．2 0 年、大于等于2 0 年和没 有填写五个类别。其中尾矿库服务年限小于5 年的在已填写的尾矿库中所占比例 最高，达到2 7 ％，共有1 2 3 6 座，5 ．1 0 年共有2 1 6 6 座，l O ．2 0 年共有1 4 7 7 座，大 于等于2 0 年共有6 5 2 座，没有填写的2 3 8 8 座。全国尾矿库服务年限总体情况如 图1 ．2 所示。 大子等于2 0 年 图卜2 全国尾矿库服务年限总体情况 3 设计状况 在己登记的7 9 1 9 座尾矿库中，占总数3 6 ．1 9 ％的尾矿库没有经过设计单位设 计，共有2 7 8 7 座，占总数的6 4 ．8 l ％尾矿库经过了设计单位设计，共有5 1 3 2 座。 没有填写设计单位的尾矿库被视为没有设计单位对其进行设计。有2 2 个省份的 尾矿库经过设计达5 0 ％以上，大概占有尾矿库的省份的7 0 ％。部分设计单位技 术质量不能满足规范要求，甚至违规设计。 4 安全生产许可证领取情况 在已登记的尾矿库中，占总数4 8 ．4 9 ％的尾矿库没有取得安全生产许可证， 共有3 8 4 0 座，占总数5 1 ．5 l ％的尾矿库为已领取安全生产许可证，共有4 0 7 9 座。 中南大学硕士学位论文 第一章绪论 没有填写安全生产许可证号的尾矿库视为没有取得安全生产许可证。有1 1 个省 份尾矿库取得安全生产许可证达5 0 ％以上，约占有尾矿库省份的1 ／3 。 5 应急预案编制情况， 在普查的尾矿库中，3 ．7 9 ％的尾矿库没有编制环保应急预案，共有3 0 0 座， 5 0 ．6 4 ％的尾矿库编制了环保应急预案，共有4 0 1 0 座，4 5 ．5 7 ％没的尾矿库有填写， 共有3 6 0 9 座。有1 7 个省份尾矿库环保应急预案编制比率达5 0 ％以上，约占有 尾矿库省份的6 0 ％。2 ．7 8 ％的尾矿库没有编制安全事故应急预案，共有2 2 0 座， 6 5 ．7 7 ％的尾矿库编制了安全事故应急预案，共有5 2 0 8 座。3 1 ．4 6 ％尾矿库没有填 写，共有2 4 9 l 座。有2 5 个省份尾矿库安全生产应急预案编制比率达5 0 ％以上， 约占有尾矿库省份的8 0 ％。 6 尾矿库安全度状况 尾矿库安全度主要根据尾矿库防洪能力和尾矿坝坝体稳定性确定，分为危 库、险库、病库、正常库四级。在己登记的尾矿库中，正常库所占比例最大，达 到5 8 ％，共有4 5 8 7 座，危库、险库、病库依次分别为1 9 座，6 l 座和4 4 5 座，不 明为4 0 座，没有填写的占2 7 6 7 座。尾矿库安全度总体情况如图1 ．3 所示。 没有填 3 5 ％ 图卜3 全国尾矿库安全度总体情况 7 筑坝方式 尾矿库筑坝方式主要可以分为以下几类上游式、中游式、下游式、一次性 筑坝、干式堆存和其他。鉴于上游法筑坝工艺简单、适应性强、便于管理的特点， 我国大部分尾矿库采用上游法筑坝。在调查的尾矿库中，上游式筑坝的尾矿库占 4 7 ％，共有3 6 8 9 座，排第二的是一次性筑坝的尾矿库，占2 7 ％，共有1 1 9 0 座， 中游式共有1 3 6 座，下游式共有2 2 9 座，干式堆存共有3 6 1 座，其他共有1 9 0 座， 没有填写的为2 1 2 4 座。尾矿库筑坝方式总体情况如图1 ．4 所示。 4 游式 7 ％ 4 ％ 3 ％ 图卜4 全国尾矿库筑坝方式总体情况 8 排洪设施完好情况 在登记的尾矿库中，排洪设施出现严重损坏的尾矿库共有3 座，排洪设施差 的共有2 6 座，排洪设施一般和排洪设施完好的尾矿库所占比例比较大，分别为 2 4 ％和3 9 ％，的共有4 9 6 9 座，没有填写的共有2 9 2 l 座。排洪设施总体情况如图 1 ．5 所示。 0 0 毛 2 4 ％ 图卜5 排洪设施总体情况 捋 3 9 ％ 9 库区内违章情况 在普查的尾矿库中，共有5 5 4 9 座尾矿库区内无违章建筑物，共有5 7 座尾矿 库区内有违章建筑物，没有填写的尾矿库为2 3 1 3 座。共有9 0 座尾矿库有爆破现 象。共有5 4 7 2 座尾矿库无爆破现象。没有填写的尾矿库为2 3 5 7 座。共有6 9 座 尾矿库有采矿现象，共有5 4 5 8 座尾矿